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非铁电压电复合陶瓷SrTiO3-Bi12TiO20 (ST-BT) 的正电子湮没谱学研究

张丽娟 王力海 刘建党 李强 成斌 张杰 安然 赵明磊 叶邦角

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非铁电压电复合陶瓷SrTiO3-Bi12TiO20 (ST-BT) 的正电子湮没谱学研究

张丽娟, 王力海, 刘建党, 李强, 成斌, 张杰, 安然, 赵明磊, 叶邦角

Positron annihilation spectrum study in non-ferroelectric piezoelectricity SrTiO3-Bi12TiO20 (ST-BT) composite ceramics

Zhang Li-Juan, Wang Li-Hai, Liu Jian-Dang, Li Qiang, Cheng Bin, Zhang Jie, An Ran, Zhao Ming-Lei, Ye Bang-Jiao
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  • 采用传统陶瓷烧结工艺成功制备出新型非铁电压电复合陶瓷 SrTiO3-Bi12TiO20 (ST-BT),利用正电子湮没技术, 对ST-BT复合陶瓷烧结过程进行了研究, 讨论了烧结过程中材料内部的缺陷变化特征,给出了烧结温度对该复合陶瓷结晶度和缺陷结构的影响. 发现烧结温度在860—940℃,烧结时间为3 h的实验条件下, ST-BT复合陶瓷已趋于稳定,出现了大量的单空位型缺陷.烧结温度超过980℃将引起 Bi12TiO20相的大量分解,杂相的出现造成缺陷的聚集,形成大尺度的微空洞. 实验结果表明,烧结温度在920—940 ℃的烧结条件下, ST-BT复合陶瓷的结构特性及压电性能均表现出较好的稳定性.
    The positron annihilation lifetime spectroscopy, combined with X-ray diffraction and scanning electron microscopy is used to measure a new type of non-ferroelectric piezoelectricity SrTiO3-Bi12TiO20 (ST-BT) composite ceramic, which is prepared by conventional solid-state reaction in Shandong University. The structural characteristics and sinter process for ST-BT composite ceramic are systematically studied. A large number of crystal defects are observed in ST-BT composite ceramic with the sintering temperature being between 860 to 940 ℃. The large scale defects are formed due to the Bi12TiO20 phase decomposed when the sintering temperature rises to 980 ℃. The experimental results indicate that the structural characteristic and piezoelectricity of ST-BT composite ceramic shows good stability with the sintering temperature being between 920 to 940 ℃.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号: 10835006)、 国家自然科学基金(批准号: 51172129) 和国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 11105139)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Key Program of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10835006), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51172129), and the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11105139).
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-05
  • 修回日期:  2012-06-30
  • 刊出日期:  2012-12-05

非铁电压电复合陶瓷SrTiO3-Bi12TiO20 (ST-BT) 的正电子湮没谱学研究

  • 1. 中国科学技术大学近代物理系, 合肥 230026;
  • 2. 山东大学物理学院,晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
    基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号: 10835006)、 国家自然科学基金(批准号: 51172129) 和国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 11105139)资助的课题.

摘要: 采用传统陶瓷烧结工艺成功制备出新型非铁电压电复合陶瓷 SrTiO3-Bi12TiO20 (ST-BT),利用正电子湮没技术, 对ST-BT复合陶瓷烧结过程进行了研究, 讨论了烧结过程中材料内部的缺陷变化特征,给出了烧结温度对该复合陶瓷结晶度和缺陷结构的影响. 发现烧结温度在860—940℃,烧结时间为3 h的实验条件下, ST-BT复合陶瓷已趋于稳定,出现了大量的单空位型缺陷.烧结温度超过980℃将引起 Bi12TiO20相的大量分解,杂相的出现造成缺陷的聚集,形成大尺度的微空洞. 实验结果表明,烧结温度在920—940 ℃的烧结条件下, ST-BT复合陶瓷的结构特性及压电性能均表现出较好的稳定性.

English Abstract

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