人工晶体学报

作者：肖齐龙, 王世宇, 蒋芮, 梅雄峰, 吴昊, 石亚军, 孙帅, 吴文娟

单位：成都信息工程大学光电工程学院,成都 610025

关键词：BNT基陶瓷,弛豫铁电体,ZnNb2O6,介电性能,铁电性能,储能特性,

基金：四川省科技计划(2022YFG0099);四川省大学生创新创业训练计划(S202210621078)

利用传统固相法制备了0.7(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.3(Sr0.7Bi0.2)TiO3-xZnNb2O6(缩写为BNT-SBT-xZN,其中x=0.5%、1.0%、1.5%和2.0%(摩尔分数))陶瓷,并研究了引入ZnNb2O6对BNT基陶瓷材料的结构和性能的影响规律。结果表明:少量ZnNb2O6掺杂(x=0.5%时)的BNT-SBT-xZN陶瓷具有纯的钙钛矿结构,且微观结构致密,无第二相,在室温时为典型的弛豫铁电体(弥散指数γ>1.7),极化前后样品的铁电-弛豫转变温度(TR-E)均低于室温,而与三方相R3c和四方相P4bm的纳米极性微区(PNRs)热弛豫有关的介电反常出现在TR-E<100 ℃;当ZnNb2O6含量增多时,遍历弛豫态逐渐起主导作用,最大极化强度(Pmax)和剩余极化强度(Pr)均出现减小趋势。综合来看,x=0.5%的BNT-SBT-xZN陶瓷具有高的Pmax、低的Pr、大的ΔP,并具备良好的储能特性及频率和温度稳定性,在室温电场强度为110 kV/cm时,Pmax=44.7 μC/cm2,Pr=12.4 μC/cm2,ΔP=32.3 μC/cm2,储能密度W1=1.066 J/cm3,储能效率η=48.68%。此外,x=0.5%的BNT-SBT-xZN陶瓷在100 kV/cm的电场强度下充放电性能良好,放电能量密度Wd=0.60 J/cm3,最大放电电流Imax=45.33 A,电流密度CD=1 443 A/cm2,功率密度PD=72.2 MW/cm3。

来源：2024年第1期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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