氧化镁复合及锶锑双掺杂对La2NiMnO6陶瓷介电性能的影响

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双钙钛矿氧化物材料La2NiMnO6因其独特的结构和低电场下具有巨介电可调性而受到了广泛的关注,但该材料介电损耗较大,所以应用受到限制。本论文通过非铁电介质材料MgO与La2NiMnO6复合,引入高绝缘的晶界层,制备了La2NiMnO6-xMgO复相陶瓷;通过引入Sr和Sb两种元素,制备了La2-xSrxNiMn1-xSbxO6陶瓷,研究了两种陶瓷的结构、电学性能及介电性能。具体内容如下:  首先,利用传统固相合成方法制备了La2NiMnO6-xMgO复相陶瓷。结果表明,MgO添加量较低时,Mg2+能部分取代Ni2+,当MgO超过了固溶度后,大部分MgO会作为独立的一相出现在晶界上,并且抑制晶粒长大。随添加量增加,La2NiMnO6-xMgO陶瓷的电极效应逐渐增强。对阻抗谱分析表明,温度大于223 K时,电极效应起主要作用。La2NiMnO6-xMgO陶瓷室温下巨介电常数和巨介电可调性起源于低频下的电极效应。MgO在一定程度上降低了La2NiMnO6陶瓷的介电常数和介电损耗。随MgO添加量增加,巨介电可调性(nr>60%)的温度范围由132 K逐渐变宽到171 K,并且这个温度范围逐渐向高温方向移动。  其次,利用传统固相合成方法制备了La2-xSrxNiMn1-xSbxO6陶瓷。Sr、Sb双掺杂抑制了La2-xSrxNiMn1-xSbxO6陶瓷晶粒长大,并且La2-xSrxNiMn1-xSbxO6陶瓷三方结构及单斜结构混合相中单斜相的比重逐渐增加。Sr取代La、Sb取代Mn降低了可变价锰离子的浓度,使La2-xSrxNiMn1-xSbxO6陶瓷的电阻增加。Sr、Sb双掺杂降低了组成极化微区Ni2+和 Mn4+的百分比,且降低了来自高温区域界面极化的介电响应,共同导致La2-xSrxNiMn1-xSbxO6陶瓷的介电常数逐渐降低。高温和低温下两个弛豫的激活能数值和电导激活能的数值接近,说明La2-xSrxNiMn1-xSbxO6陶瓷的介电性能和输运性能之间存在一定的耦合,并且两种温度下的弛豫激活能均随Sr、Sb掺杂量升高而升高。随Sr、Sb掺杂量增加,外加电场对介电常数有明显抑制作用的临界温度Td由148 K逐渐变化到180 K。当x=0.08时,巨介电可调平台(nr>60%)的温度范围达到最宽,在2 kHz时为183 K。
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