Li/Ce/La共掺杂对CaBi2Nb2O9陶瓷晶体结构及电学性能的影响

摘要： 采用固相反应法制备(Li0.5Ce0.25La0.25)xCa1-xBi2Nb2O9铋层状结构压电陶瓷, 分析多元稀土元素掺杂对CaBi2Nb2O9(CBN)陶瓷晶体结构、微观形貌及电学性能的影响。Rietveld结构精修表明, 多元稀土元素进入晶格内部形成固溶体, 掺杂使晶体结构有由斜方晶系向四方晶系转变的趋势, 反位缺陷中A位的Bi 3+具备6s2孤对电子, 抑制这种变化趋势。SEM照片显示, 掺杂主要抑制晶粒沿垂直c轴平面生长, 这是由于稀土氧化物具备较高的熔点, 在烧结过程中不易扩散。准同型相界附近, 垂直b轴方向的a滑移面被打破, 极化方向沿a轴和b轴, 导致压电性能增强。其中, (Li0.5Ce0.25La0.25)0.17Ca0.83Bi2Nb2O9陶瓷具备最优异的性能: 居里温度为913 ℃, 压电系数高达16.4 pC/N; 经850 ℃退火2 h, 其d33值为14.0 pC/N, 约为原始值的85.4%。