第２８卷第１期　２０１１年１月　吉　林　化　工　学　院　学　报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＪＨ　ＩＮ　ＩＮＳＩ’ＩＴＵＴＥ　ＯＦ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．　２０１１　文章编号：１００７－２８５３（２０１１）Ｏｌ－０００８－０３　钛酸锶钡陶瓷的结构及介电规律研究　乔自文　，房美玉　，路大勇¨，刘巧丽　＇　（１．吉林省电子信息产品监督检验研究院试验中心，吉林长春１３００２１；２．长春正海汽车内饰件有限公司技术质量　部，吉林长春ｌ３００１３；３吉林化工学院材料科学与＝ｆ＝程研究中心，吉林吉林１３２０２２；４．吉林大学物理学院，吉林长　春１３００２１）　摘要：采用冷压陶瓷技术制备了（Ｂａ…ｓ　）ＴｉＯ　（　＝０．１５，０．２０，０．２５，０．３０，０．３５）陶瓷．研究了烧结温度　的提高对陶瓷结构及介电规律的影响．研究表明：３０℃烧结温度的提高使该系列陶瓷能在　＝０．３５后从　四方相进入立方相．介电峰移动率为一３．２　ｃｃ／％Ｓｒ．　＝０．３５样品的介电峰发生在室温附近，室温介电常　数在８　０００左右，室温介电损耗降至０．０４以下，适合于高介电材料的应用．　关键词：钛酸锶钡；结构相变；介电性质　中图分类号：Ｏ６１４．２３　文献标志码：Ａ　钛酸锶钡（ＢＳＴ一（Ｂａ　一　ｓ　）ＴｉＯ　）是钛酸钡　（ＢａＴｉＯ，）和钛酸锶（ＳｒＴｉＯ，）的固溶体，是一种具　有较高的介电性能和典型的ＡＢＯ　钙钛矿结构的　功能陶瓷元器件材料，发展成为当前材料研究的　热点　１－７］．研究不仅涉及由外延生长法¨Ｊ、旋转涂　层法　ｊ、溶胶一凝胶法　。　以及溅射法　制备的薄　膜，也涉及固相反应法制备的陶瓷　．　Ｆｕ等人报道了（Ｂａｈｓ　）ＴｉＯ３陶瓷在１　３２０℃　烧结２　ｈ的样品在　≤０．３５均为四方相，而高于　＝０．３５的ｓｒ含量会导致立方相　．本项工作在　１　３５０　ｃｃ烧结２　ｈ制备了（Ｂａ１一　Ｓｒ　）ＴｉＯ３陶瓷，探　讨了烧结温度的提高对（Ｂａ　Ｓｒｘ）ＴｉＯ　陶瓷的结　构和介电性能变化规律的影响．　１　实验部分　采用冷压陶瓷技术，以ＢａＣＯ　、ＳｒＣＯ　和ＴｉＯ　分析纯试剂为原料，按照分子式（Ｂａ　Ｓｒ　）ＴｉＯ，　（　＝０．１５，０．２０，０．２５，０．３０，０．３５）进行化学配比，　预烧去碳及冷压成型后在１　３５０℃烧结２　ｈ制备　了系列陶瓷材料．　室温ＸＲＤ测量在德国Ｂｒｕｋｅｒ　Ｄ８　ＡＤＶＡＮＣＥ　型ｘ射线衍射仪上进行，采用Ｃｕ　Ｋ　辐射，２　测　量范围在２０。～１００。，步长为０．０２。．晶体结构由　ＭＳ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ（美国Ａｅｃｅｌｒｙ公司）软件的Ｒｅｆｌｅｘ　Ｐａｃｋａｇｅ模块计算，去除Ｃｕ　Ｋ仅２和衍射背底的贡　献，采用Ａ＝１．５４０　５６２　Ａ计算．　在抛光陶瓷碟表面离子溅射金原子形成电　极，用于介电温谱评价．介电测量在美国ＦＬＵＫＥ　公司ＰＭ６　３０６型ＲＣＬ表上进行，测试电压为１　Ｖ，　测试频率为１　ｋＨｚ，温度范围为一５０～２００℃，升　温速率为２￣Ｃ／ｍｉｎ，采用液氮控温室自动程序　控制．　２结果与讨论　图１是（Ｂａ】一　Ｓｒｘ）ＴｉＯ３陶瓷的粉末ＸＲＤ图　样，所有样品显示钙钛矿结构．ＸＲＤ结果表明：　≤Ｏ．３０样品为四方相，　＝０．３５样品为立方相．　图２绘出了图１中的ＸＲＤ谱在３１。和４５。附近的　ＸＲＤ峰随ｓｒ含量的变化，并对各峰进行Ｇａｕｓｓ拟　合．当　≤Ｏ．２０时，在３１。附近的ＸＲＤ峰显示分立　的（１０１）和（１１０）双峰；当Ｘ≥０．２５时，显示似乎　具有立方对称性的单一对称峰．然而，对４５。附近　的ＸＲＤ峰的Ｇａｕｓｓ拟合结果清晰地展示了　＝０．３０样品分立的（００２）和（２００）双峰，仍具有　四方结构特征．当　＝０，３５时，（００２）和（２００）分　立双峰并人单一对称峰，样品形成立方结构．Ｆｕ　收稿日期：２０１０．１１－０５　’　基金项目：吉林省科技发展计划资助项目（２０１００５３２）　作者简介：乔自文（１９６６一），男，吉林省长春市人，吉林化工学院高级工程师，主要从事电子信息产品元器件及电子材　料方面的研究．

　第１期　乔自文，等：钛酸锶钡陶瓷的结构及介电规律研究　９　等人报道：在１　３２０℃烧结２　ｈ的样品在　≤０．３５　均为四方相　．因此，烧结温度的提高（３０　ｑＣ）使　（ＢａｈＳｒ　）ＴｉＯ，陶瓷能在较低的ｓｒ含量下进入　立方相．　．ｉ　ＬＬ　兰　。ｌ　ＬＬ～　二　。ｌ～．…＝　．ｉ　ＬＬ～一　Ｌ～一．　：　２Ｏ　４０　６ｏ　８０　１００　２０／（。）　图１　（Ｂａ１一　Ｓｒ　）ＴｉＯ３陶瓷的ＸＲＤ谱，　ｘ＝０．１５，０．２０，０．２５，０．３０，０．３５　（１１０）　＝０．３５　．．　／／７～　（１１０）ａ　Ｏ　３０　。：　．　．。八．　～　（Ｉ】０）　Ｏ．２５　ｆ　２００）ｘ＝０．２５　．　／、＼．　．　。　～　：，　：　２０／（。）　图２（Ｂａ，一　Ｓｒ　）ＴｉＯ３陶瓷在３１。和４５。附近　的ＸＮＤ峰随Ｓｒ含量的变化　图３为（ＢａＩ…Ｓｒ　）ＴｉＯ　陶瓷的晶格常数（ａ，　ｃ）和单胞体积（ｖ０）随ｓｒ含量（　）的变化．随着　增加，四方晶胞的ａ轴缓慢降低，而ｃ轴快速降　低，ａ和ｃ值逐渐接近．当　＝０．３５时，ａ轴和Ｃ轴　并人单一对称轴，形成立方晶胞．单胞体积　随　增加而降低，但　＝０。２０和０．２５样品稍微偏离　近似线性的变化规律．由于ｓｒ“离子半径　（０。１４４　ｎｍ）小于Ｂａｎ（０．１６１　ｎｍ）　Ｊ，因而Ｓｒ掺　杂导致　降低．　

Ｓｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ（　）　图３　（Ｂａ　一　Ｓｒ　）ＴｉＯ３陶瓷的晶格常数（ａ，ｃ）　和单胞体积（　）随ｓｒ含量的变化　图４为（Ｂａ　一　Ｓｒｘ）ＴｉＯ　（　＝０．１５，０．２５，　０．３５）的介电常数（￡　）和损耗（ｔａｎ６）随温度的变　化，图中　：为立方一四方相变点，即居里温度；　对应四方．正交相变点．图５为该系列陶瓷的居里　温度（Ｔ　）、最大介电常数（占　）和室温介电常数　（占　）随　的变化．陶瓷的介电峰随　的增加向　低温线性移动，移动率为一３．２　ｏＣ／％Ｓｒ．当Ｓｒ含　量低至　＝０．１５时，出现较高的室温介电损耗　（ｔａｎｓ＝０．０８），不利于材料的应用．随着　的增　加，ｔａｎ６逐渐降低，并且当　＝０．３５时，　ＲＴ接近　，形成介电蜂扩散在室温附近的高介电材料，　室温　在８　０００左右，室温ｔａｎ６降至０．０４以下，　适合于高介电材料的应用．　

℃　图４　（Ｂａ，一　Ｓｒ　）ＴｉＯ３陶瓷的　（ａ）介电常数（Ｅ　）．（ｂ）介电损耗（ｔａｎ６）随温度的变化　Ｉｃ，　一

　ｌ０　吉林化工学院学报　２０１１焦　参考文献：　［２］　Ｓｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ（ｘ）　［３］　图５（Ｂａ　一　Ｓｒ　）ＴｉＯ３陶瓷的居里温度（　）、　最大（Ｅ　）和室温介电常数（￡　）随ｘ的变化　３结　论　由烧结温度提高３０℃合成了（Ｂａ１…Ｓｒ）ＴｉＯ３　（　＝０．１５，０．２０，０．２５，０．３０，０．３５）陶瓷，其结构及　介电规律的研究表明：　（１）３０　ｏＣ烧结温度的提高使（Ｂａ　一　Ｓ　）ＴｉＯ　陶瓷能在较低的ｓｒ含量（　＝０．３５）下进入立方相．　（２）介电峰移动率为一３．２　ｏｃ／％Ｓｒ．当　＝　０．３５时，介电峰扩散在室温附近，室温介电常数　在８　０００左右，’室温介电损耗降至０．０４以下，适　合于高介电材料的应用．　［４］　［５］　［６］　［７］　［８］　Ａｂｅ　Ｋ．，Ｋｏｍａｔｓｕ　Ｓ．．Ｆｅｒｒｏｅｌｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｉｎ　ｅｐｉｔａｘｉ—　ａｌｌｙ　ｇｒｏｗｎ　Ｂａ　Ｓｒ　ＴｉＯ３　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ［Ｊ］．Ｊ．Ａｐｐ１．　Ｐｈｙｓ．，１９９５，７７（１２）：６４６１－６４６５．　Ｉｖａｎｏｖ　Ｄ．，Ｃａｒｏｎ　Ｍ．．０ｕｅｌｌｅｔ　Ｌ．．ｅｔ　ａ１．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ａｎｄ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｐｉｎ・－ｏｎ　ｂａｒｉｕｍ－－ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ　ｔｉｔａｎ－－　ａｔｅ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ［Ｊ］．Ｊ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，１９９５，７７（６）：　２　６６６－２　６７１．　Ｔａｈａｎ　Ｄ．Ｍ．，Ｓａｆａｒｉ　Ａ．．Ｋ１ｅｉｎ　Ｌ．Ｃ．．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂａｌ一　ＳｒｘＴｉＯ３　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｂｙ　ａ　ｓｏｌ—ｇｅｌ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ【Ｊ］．Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，Ｉ９９６，７９（６）：　１　５９３．１　５９８．　Ｇｕｓｔ　Ｍ．Ｃ．，Ｍｏｍｏｄａ　Ｌ．Ａ．，Ｅｖａｎｓ　Ｎ．Ｄ．，ｅｔ　ａ１．Ｃｒｙｓ—　ｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｌ－－ｇｅｌ－－ｄｅｒｉｖｅｄ　ｂａｒｉｕｍ　ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ　ｔｉｔａｎａｔｅ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ［Ｊ］．Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，２００１，８４（５）：　１　０８７—１　Ｏ９２．　Ｋａｗａｎｏ　Ｈ．，Ｍｏｒｉｉ　Ｋ．，Ｎａｋａｙａｍａ　Ｙ．．Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃｒｙｓ—　ｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ａｎｄ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｉｎ　ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　Ｆｉｌｍｓ　ｏｆ（１一　）ＢａＴｉＯ３一　ＳｒＴｉ０３（　＝０一　Ｏ．５，１．０）［Ｊ］．Ｊ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，１９９３，７３（１０）：５　１４１—　５　ｌ４６．　Ｆｕ　Ｃ．，Ｙａｎｇ　Ｃ．，Ｃｈｅｎ　Ｈ．．ｅｔ　ａ１．Ｍｉｅｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｂａｈ　Ｓｒ．ＴｉＯ３　ｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］．　Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．，２００５，１　１９：ｌ８５—１８８．　Ｂｅｒｂｅｃａｒｕ　Ｃ．，Ａｌｅｘａｎｄｒｕ　Ｈ．Ｖ．，Ｐｏｒｏｓｎｉｃｕ　Ｃ．。ｅｔ　ａ１．　Ｃｅｒａｍｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ＢａｌＳＬＴｉＯ３　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ—ｓｙｎｔｈｅ—　ｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．１１１ｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍ，２００８，　５ｌ６：８　２１０－８　２１４．　Ｓｈａｎｎｏｎ　Ｒ．Ｄ．．Ｒｅｒｓｅｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｉｏｎｉｃ　ｒａｄｉｉ　ａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ－　ａｔｉｃ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒａｔｏｍｉｃ　ｄｉｓｔａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｈａｌｉｄｅｓ　ａｎｄ　ｅｈａ１．　ｃｏｇｅｎｉｄｅｓ［Ｊ］．Ａｃｔａ．Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ．Ａ，ｌ　，３２：７５１－７６７．　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ａｎｄ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌａｗ　ｏｆ　ｂａｒｉｕｍ　ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ　ｔｉｔａｎａｔｅ　ｃｅｒａｍｉｃｓ　ＱＩＡＯ　Ｚｉ—ｗｅｎ　，ＦＡＮＧ　Ｍｅｉ—ｙｕ　，ＬＵ　Ｄａ—ｙｏｎｇ　，ＬＩＵ　Ｑｉａｏ．１ｉ　’　（１．Ｔｅｓｔ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｊｉｌｉｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２１．Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ＆Ｑｕａｌｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｅｈｔｍ　Ｚｈｅｎｇｈａｉ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ｌｎｔｅｆｉｏｍ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｅｈｕｎ　１３００１３。Ｃｈｉｎａ：３．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｍａ－　ｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｌｉｎ　Ｃｉｔｙ　１３２０２２，Ｃｈｉｎａ；４．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｊｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒ－　ｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｅｈｕｎ　１３１０２１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｒｒ｝ｌｅ　ｃｏｌｄ—ｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｗａｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｐｒｅｐａｒｅ（Ｂａｌ一　Ｓｒ　）ＴｉＯ３（　＝０．１５，０．２０，Ｏ．２５，　０．３０．０．３５）ｃｅｒａｍｉｃｓ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ａｎｄ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌａｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｅ—　ｒａｍｉｅｓ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｒｉｓｉｎｇ　ｏｆ　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｂｙ　３０℃ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｃｅｒａｍｉｃ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｆｒｏｍ　ｔｅ￣ａｇｏｎａｌ　ｔｏ　ｃｕｂｉｃ　ｐｈａｓｅ　ａｔ　＝０．３５．Ｔｈｅ　ｓｈｉｆｔｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｅａｋ　ｉｓ一３．２℃／％Ｓｒ．　ｎ１ｅ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｅａｋ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｗｉｔｈ　＝０．３５　ｏｃｃｕｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｉｃｉｎｉｔｙ　ｏｆ　ｌｏｏｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．１ｏｏｍ．ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｉｅ—　ｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ａｎｄ　ｌＯＳＳ　ａｒｅ　ａｂｏｕｔ　８　０００　ａｎｄ　ｂｅｌｏｗ　０．０４　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ。Ｔｈｅ　ｃｅｒａｍｉｃ　ｗｉｔｈ　＝０．３５　ｉｓ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂａｒｉｕｍ　ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ　ｔｉｔａｎａｔｅ：ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ｄｉｅｌｅｃｔ

ｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ