Zn₂SnO₄掺杂对SrTiO₃陶瓷烧结温度和储能性能的影响

来源期刊：功能材料2020年第2期

论文作者：欧阳磊 王晓飞 臧国忠 王丹丹 李立本

文章页码：2198 - 4415

关键词：钛酸锶陶瓷;锡酸锌;储能密度;击穿电场;低温烧结;

摘    要：采用固相反应法制备了SrTiO₃+xmol%Zn₂SnO₄（x=1,2,5,10）陶瓷,研究了Zn₂SnO₄掺杂对SrTiO₃陶瓷烧结温度和储能性能的影响。结果表明,Zn₂SnO₄掺杂可将SrTiO₃陶瓷的最佳烧结温度从1 400℃降低至1 200℃。随着掺杂量的增加,SrTiO₃陶瓷的室温介电常数逐渐减小,击穿电场和储能密度呈现先增大而后减小的趋势。当Zn₂SnO₄掺杂量为2 mol%时,样品具有最大的击穿电场250 kV/cm和最高的储能密度1.06 J/cm³。相较于未经掺杂的SrTiO₃陶瓷,储能密度提高了1.8倍。深入研究表明,由于烧结温度降低,SrTiO₃陶瓷的平均晶粒尺寸从5.5μm降低至0.8μm左右,从而增加了晶界的相对含量,提高了材料的绝缘性能,进而增强了SrTiO₃陶瓷的击穿电场,最终导致了SrTiO₃陶瓷储能密度的提高。