Zn₂SnO₄掺杂对SrTiO₃陶瓷烧结温度和储能性能的影响

采用固相反应法制备了SrTiO3+xmol% Zn2SnO4(x=1,2,5,10)陶瓷,研究了Zn2SnO4掺杂对SrTiO3陶瓷烧结温度和储能性能的影响。结果表明,Zn2SnO4掺杂可将SrTiO3陶瓷的最佳烧结温度从1 400 ℃降低至1 200 ℃。随着掺杂量的增加,SrTiO3陶瓷的室温介电常数逐渐减小,击穿电场和储能密度呈现先增大而后减小的趋势。当Zn2SnO4掺杂量为2 mol%时,样品具有最大的击穿电场250 kV/cm和最高的储能密度1.06 J/cm3。相较于未经掺杂的SrTiO3陶瓷,储能密度提高了1.8倍。深入研究表明,由于烧结温度降低,SrTiO3陶瓷的平均晶粒尺寸从5.5 μm降低至0.8 μm左右,从而增加了晶界的相对含量,提高了材料的绝缘性能,进而增强了SrTiO3陶瓷的击穿电场,最终导致了SrTiO3陶瓷储能密度的提高