Eu3+与Sm3+掺杂对BaTiO3微结构及介电性能的调控：缺陷化学机制与高频应用潜力

本文通过Pechini法合成Eu3+/Sm3+掺杂BaTiO3，结合XRD（X射线衍射）、SEM（扫描电镜）和宽带介频谱（200 MHz-8.5 GHz）分析，揭示稀土掺杂通过Kr?ger-Vink缺陷反应（如EuBa·和VO??形成）调控晶粒尺寸（14.65-30.49 nm）与介电损耗，为高频介质谐振器设计提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过Eu³⁺和Sm³⁺掺杂实现BaTiO₃性能精准调控，缺陷化学机制揭示其高频应用潜力。

Materials and Methods

采用聚合物前驱体法（Pechini）合成样品，以Ba(NO₃)₂、Ti{OCH(CH₃)₂}₄为原料，通过XRD（Rietveld精修）和SEM表征微观结构，介电谱覆盖200 MHz-8.5 GHz频段。

Results and discussion

XRD证实Eu/Sm成功掺入钙钛矿立方相（空间群Pm-3m），Eu³⁺使晶粒尺寸增至30.49 nm而Sm³⁺降至13.36 nm。SEM显示16-145 nm单峰分布立方晶形，介电常数与损耗同步降低，归因于氧空位（V_O^??）与取代缺陷（Eu_Ba^·）的协同作用。

Conclusions

Eu/Sm掺杂通过缺陷工程（如方程(1)-(3)）实现BaTiO₃晶粒尺寸与介电性能的可控调节，为高频器件开发奠定基础。