退火對含鐵鎢青銅型鈮酸鹽結構的影響

採用固相法制備含鐵鎢青銅型鈮酸鹽Ba4Nd2Fe2Nb8O30,然後對燒結後的陶瓷在氧氣和氮氣下進行退火,研究退火處理對其結構和鐵電性能的影響。退火處理前後Ba4Nd2Fe2Nb8O30樣品的XRD圖譜如圖1所示。圖1中所有衍射峰峰位和相對強度都恰好匹配鎢青銅相,這意味著形成了鎢青銅單相,沒有其他雜相。這和Josse的研究有一些不同,他曾經報導有鋇鐵氧體的形成。用最小二乘法從XRD峰計算的晶胞參數如表1所示。
 
通常,存在氧空位的氧化物陶瓷氧氣下退火,氧空位含量將大幅度降低;而在氮氣下退火,氧空位含量則將大幅度上升。因此,當Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷在氧氣和氮氣下退火時,其氧空位的含量將相應地降低和上升。氧空位含量的減少將使晶格常數增大,晶胞體積變大;而氧空位含量的增多則使晶格常數減小,晶胞體積變小。所以,當Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷分別在氮氣和氧氣下退火時,晶胞體積相應得變小和變大。
 
鐵電性能:圖2 給出了未退火和氧氣下退火時Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷的室溫電滯回線。正如介電性能中分析,氮氣下退火Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷中氧空位含量大幅度增加,電導率下降導致該組樣品無法測試到電滯回線。未退火和氧氣下退火時Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷觀測到電滯回線,說明其均具有室溫鐵電性。相比之下,在氧氣氣氛下退火的樣品鐵電性更明顯: 剩餘極化值較大,矯頑場也較大,且更趨向於飽和。

氧氣下退火( a) 和未退火( b) Ba4Nd2Fe2Nb8O30 陶瓷的室溫電滯回線
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