Li/Ce/La共掺杂对CaBi2Nb2O9陶瓷晶体结构及电学性能的影响
来源期刊：无机材料学报2019年第4期
论文作者：曾祥雄 杨进超 左联 杨奔奔 秦峻 彭志航
文章页码：379 - 386
关键词：稀土掺杂;铋层状结构;Rietveld精修;晶体结构;压电;
摘 要：采用固相反应法制备(Li0.5Ce0.25La0.25)xCa1-xBi2Nb2O9铋层状结构压电陶瓷,分析多元稀土元素掺杂对CaBi2Nb2O9（CBN）陶瓷晶体结构、微观形貌及电学性能的影响。Rietveld结构精修表明,多元稀土元素进入晶格内部形成固溶体,掺杂使晶体结构有由斜方晶系向四方晶系转变的趋势,反位缺陷中A位的Bi3+具备6s2孤对电子,抑制这种变化趋势。SEM照片显示,掺杂主要抑制晶粒沿垂直c轴平面生长,这是由于稀土氧化物具备较高的熔点,在烧结过程中不易扩散。准同型相界附近,垂直b轴方向的a滑移面被打破,极化方向沿a轴和b轴,导致压电性能增强。其中,(Li0.5Ce0.25La0.25)0.17Ca0.83Bi2Nb2O9陶瓷具备最优异的性能:居里温度为913℃,压电系数高达16.4 pC/N;经850℃退火2 h,其d33值为14.0 pC/N,约为原始值的85.4%。
曾祥雄1，杨进超1，左联1，杨奔奔1，秦峻1，彭志航2
1. 西北核技术研究所2. 国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室
摘 要：采用固相反应法制备(Li0.5Ce0.25La0.25)xCa1-xBi2Nb2O9铋层状结构压电陶瓷,分析多元稀土元素掺杂对CaBi2Nb2O9（CBN）陶瓷晶体结构、微观形貌及电学性能的影响。Rietveld结构精修表明,多元稀土元素进入晶格内部形成固溶体,掺杂使晶体结构有由斜方晶系向四方晶系转变的趋势,反位缺陷中A位的Bi3+具备6s2孤对电子,抑制这种变化趋势。SEM照片显示,掺杂主要抑制晶粒沿垂直c轴平面生长,这是由于稀土氧化物具备较高的熔点,在烧结过程中不易扩散。准同型相界附近,垂直b轴方向的a滑移面被打破,极化方向沿a轴和b轴,导致压电性能增强。其中,(Li0.5Ce0.25La0.25)0.17Ca0.83Bi2Nb2O9陶瓷具备最优异的性能:居里温度为913℃,压电系数高达16.4 pC/N;经850℃退火2 h,其d33值为14.0 pC/N,约为原始值的85.4%。
关键词：稀土掺杂;铋层状结构;Rietveld精修;晶体结构;压电;
