掺杂Dy3+的Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷的绝缘性能得到提升

《physica status solidi (a)– applications and materials science》：Improved Insulating Characteristics of Dy3+-Doped Bi0.5Na0.5TiO3 Ceramics

掺杂Dy3+的BNT5陶瓷在500℃时介电损耗降低三倍，电导率下降约11倍，激活能变化揭示晶界传导抑制，机制分析表明Dy3+掺杂可增强介电均匀性并减少漏电流，为提升钛酸钡基介电陶瓷绝缘性能及开发压电器件应用提供依据。

　　

摘要

多晶Bi_0.5Na_0.5TiO₃（BNT）和(Bi_0.5Na_0.5)_0.95Dy_0.05TiO₃（BNDT5）陶瓷通过固态反应法制备，并对其电性能进行了研究。在BNT（BNDT5）中掺入镝（Dy³⁺）后，其在高温（500?°C）下的介电损耗降低了三倍。奈奎斯特图显示BNT和BNDT5陶瓷均呈现下降的半圆形态，表明其松弛过程不属于德拜型。BNDT5的导电率（σ_g）为9.02?mS?cm^?1，而BNT的导电率为0.894?mS?cm^?1，这意味着在500?°C时其导电率比未掺杂的BNT降低了约11倍。BNT和BNDT5的激活能分别为0.46?±?0.06?eV和0.52?±?0.11?eV（温度范围400–500?°C），这表明BNDT5的晶粒导电性相较于BNT陶瓷有所降低。介电和阻抗谱结果表明，BNDT5陶瓷的电阻率显著增加，电学均匀性得到改善，并且介电损耗也有所降低。通过分析导电机制，探讨了BNDT5介电损耗降低及漏电流减少的可能原因。本研究结果有助于提升基于BNT的材料的绝缘性能，并开发出适用于多种器件的优异压电特性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。