Y3+掺杂对α-BZN陶瓷结构与介电性能影响研究

"这篇论文详细探讨了A位Y3+替代α-BZN陶瓷的结构变化和介电性能的影响。研究人员通过固相反应法制备了一系列(Bi1.5-xYxZn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷，其中0≤x≤0．2mol，并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和Agilent4284A测试仪进行了分析。研究发现，当Y3+掺杂量小于0.15mol时，样品保持单一的立方焦绿石相结构，而随着掺杂量增加，会出现少量第二相。晶粒尺寸和介电性能随着Y3+掺杂量的增加而有规律地变化，低温介电弛豫峰的形状也逐渐变宽。在xY3+≤0．15mol的范围内，1MHz下的介电弛豫峰峰值温度Tm从-117°C上升到-108°C。" 这篇科学研究论文深入研究了α-BZN陶瓷的改性，特别是通过A位Y3+替代的方式对材料结构和电性能的调变。α-BZN，全称为(Bi1.5-xYxZn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7，是一种具有立方焦绿石结构的陶瓷材料，广泛应用于电子器件，特别是因其优异的介电性能。论文中提到的固相反应法是制备这类陶瓷的常用方法，通过控制Y3+的掺杂比例，可以改变材料的基本特性。 XRD分析揭示了掺杂对α-BZN晶体结构的影响。当Y3+掺杂量小于0.15mol时，陶瓷样品维持纯净的立方焦绿石相，表明这种掺杂方式可以稳定材料的相结构。然而，超过这个掺杂量，样品中开始出现第二相，这可能是由于Y3+替代导致的晶体结构畸变或新相的形成。 SEM图像则提供了陶瓷微观结构的信息，晶粒尺寸的变化可能会影响材料的电性能，例如导电性和介电常数。随着Y3+掺杂量的增加，晶粒尺寸和介电性能的变化规律表明，掺杂可能改变了晶界性质，从而影响电荷传输和储存能力。 介电弛豫是衡量材料电性能的一个关键指标，尤其是对于高频应用的陶瓷材料。低温介电弛豫峰的宽化可能意味着掺杂增强了晶界处的电荷松弛过程，使得电荷运动更加复杂。同时，1MHz下的介电弛豫峰峰值温度Tm的变化显示掺杂对热敏性介电行为的影响，这对于设计温度稳定的电容器等电子元件至关重要。 这篇论文通过实验和分析揭示了Y3+掺杂对α-BZN陶瓷结构和介电性能的微妙影响，为优化材料性能和开发新型电子器件提供了理论依据。这一研究有助于推动高性能介电陶瓷在微电子、光电子和能源存储等领域的应用。