稀土Ce^(4+)掺杂对BCT–BZNT陶瓷结构和储能性能的影响

作     者：任香 李筱瑒 郭中秋 李朋 郝继功 李伟 REN Xiang;LI Xiaoyang;GUO Zhongqiu;LI Peng;HAO Jigong;LI Wei

作者机构：聊城大学材料科学与工程学院山东省教育厅敏感材料与器件实验室山东聊城252059 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2024年第52卷第4期

页      面：1355-1364页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52102132) 山东省自然科学基金(ZR2020ME031,ZR2020ME033) 

主　　题：钛酸钡 弛豫铁电体 储能性能 充放电速率 

摘      要：电介质电容器由于具有超高的功率密度、超快的充放电速率,被广泛应用于脉冲功率电子设备。利用传统固相反应法合成了(1–x){0.88(Ba_(0.6)Ca_(0.4))TiO_(3)–0.12Bi[Zn_(2/3)(Nb_(0.85)Ta_(0.15))_(1/3)]O_(3)}–xCeO_(2)陶瓷(BCT–BZNT–xCe,x=0,0.010,0.015,0.020,0.025)。研究了稀土Ce对0.88(Ba_(0.6)Ca_(0.4))TiO_(3)–0.12Bi[Zn_(2/3)(Nb_(0.85)Ta_(0.15))_(1/3)]O_(3)陶瓷相结构、微观形貌、介电和储能性能的影响。结果表明:随着Ce含量的增加,陶瓷的晶粒得到细化,介电常数和介电损耗减小。此外,Ce的引入显著增强了样品的饱和极化和击穿电场强度。当x=0.02时,陶瓷在600 kV/cm的电场强度下获得了极高的可回收储能密度5.49 J/cm^(3)和储能效率89.4%,同时具有超快的充放电速率(t_(0.9)=23.8 ns)。样品BCT–BZNT–0.02Ce呈现出优异的综合性能,使其在脉冲功率领域具有很好的发展潜力。