锂盐助烧PMN-PT陶瓷的介电性能调控研究

本研究论文探讨了锂盐助烧对0.68Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32PbTiO3（PMN-PT）铁电陶瓷的介电性能影响。PMN-PT是一种重要的多功能陶瓷材料，被广泛应用于压电、传感器和高频器件中，其介电性能对其性能至关重要。作者利用铌铁矿预产物合成法制备了三种锂盐（Li2CO3、LiNO3和LiF）作为助烧剂，对陶瓷进行了系统的研究。 XRD分析结果显示，所有陶瓷样品均呈现出纯钙钛矿相，无其他杂质相存在，表明锂盐的添加并未引入额外的相变问题。添加Li2CO3和LiNO3表现出积极的效果，它们降低了PMN-PT陶瓷的介电损耗，这意味着材料的电能损耗减小，有利于提高器件的能源效率。然而，介电常数峰宽、介电弛豫特性以及居里点（即材料由铁电转变为顺磁的温度）的变化并不明显，这说明这两种锂盐主要通过优化内部电荷分布来改善介电性能。 相比之下，当添加LiF时，情况发生了改变。LiF的引入导致介电损耗增加，介电常数峰变宽，这意味着材料的电性能在特定温度范围内的响应变得更复杂。此外，居里点显著下降，可能反映了LiF引起的结构变化对相变温度的影响。极化后的锂盐助烧PMN-PT陶瓷显示出两个明显的介电损耗峰，分别对应于三方铁电相到四方铁电相的相变，对于添加LiF的样品，这两个峰的温度分别约为130°C和150°C，这表明LiF的作用机制可能涉及到更深层次的结构重构，如铅空位的形成以补偿锂离子替换氧位所造成的空间效应。 本研究揭示了锂盐在PMN-PT陶瓷中的选择性作用，不同锂盐对介电性能的影响各有侧重，这对于优化铁电陶瓷的性能和设计具有重要的指导意义。未来的研究可以进一步探索如何调控这些参数以满足特定应用的需求。