基于掺杂改性的钛酸钡基陶瓷介电性能的研究进展*

李远亮 郑占申 顿温新 贺兴辉 王重言 刘媛媛 李金哲 张一旋

(华北理工大学材料科学与工程学院河北省无机非金属材料重点实验室 河北 唐山 063210)

前言

压电陶瓷是实现机械能和电能相互转换的一类重要的功能材料[1]。它在传感器、驱动器、超声换能器、滤波器等各种电子元件和器件上有着非常广泛的应用。钛酸钡系列陶瓷是近几十年发展起来的一类新型现代功能陶瓷，具有压电性、铁电性、热释电性等优良的介电性能，是典型的铁电陶瓷材料[2]。

以钛酸钡或钛酸钡基固溶体为主晶相的陶瓷是无铅陶瓷介质的代表性材料,有较高的介电常数、良好的铁电、压电、耐电压和绝缘性能,是制造电容器的重要材料之一，在电子学、热学、光学等领域得到了广泛的应用,为新型无铅陶瓷介质材料的研发提供了广阔的前景[3]。但是钛酸钡以单体形态存在的化合物的介电损耗较大，不能满足应用要求,所以常以固溶体,或掺杂的方法来改善其介电特性。目前,对复合钙钛矿型化合物性能的改善主要涉及新型或位离子的复合、高活性原料的选取及湿化学方法的应用等方面[4～6]。

笔者总结了近几年钛酸钡基陶瓷掺杂改性的研究情况，简要分析了工艺条件、不同的掺杂助剂、掺杂量及掺杂离子进入晶格间位等对钛酸钡基压电陶瓷的介电常数及介电损耗的影响，并对未来的研究方向作了一些展望。

1 影响钛酸钡基陶瓷介电性能的工艺条件

1.1 制备工艺对钛酸钡基陶瓷介电性能的影响

钛酸钡基陶瓷介电性能的好坏与制备工艺有着密切的关系。研磨时间、预烧温度、烧结温度、保温时间以及烧结工艺都对钛酸钡基陶瓷介电性能有着显著的影响。

研磨时间的长短将决定原料是否混合均匀，反应是否充分。周舟[7]在制备钛酸钡基陶瓷过程中，将原料的研磨时间定为2 h、3 h、4 h、5 h、6 h，结果表明：研磨时间为2～4 h时，所得陶瓷的相对介电常数数值逐渐增大；研磨时间为5 h时，相对介电常数略微增长；当研磨时间延长到6 h时，相对介电常数迅速减小。综合考虑，将研磨时间定为了4 h。笔者认为：刚开始时，随着研磨时间的增长，原料之间混合越均匀，颗粒粒径也越来越小，这就使得烧结出来的陶瓷样品的晶粒比较细，结构比较致密，所以介电常数逐渐增大；但当一段时间后，随着物料粉体越来越细，粉体之间发生团聚的几率增大，陶瓷样品孔洞变多，结构疏松，相对介电常数数值减小，介电损耗增大。

预烧温度的是否得当对粉体的活性有很大的影响。邹亚囡[8]用碳酸钡和二氧化钛制备了钛酸钡粉体，分别通过1 150 ℃和1 200 ℃预烧处理得到平均粒径分别约为800 nm和1 500 nm的钛酸钡粉体。周舟[7]在制备钛酸钡基陶瓷过程中选择预烧温度分别为750 ℃、800 ℃、850 ℃、900 ℃、950 ℃；结果表明：在预烧温度为950 ℃时，粉体收缩严重，有结团现象，研磨过程发现有少许很硬的颗粒，不易粉碎；所以应将预烧温度控制在950 ℃以下，考虑到介电常数等因素后，将预烧温度定为900 ℃。

在烧结过程中，陶瓷颗粒间的接触面积随着气体的排出而增大，通过发生一系列反应，形成晶粒和晶界，在这个过程中样品会发生一定的收缩以及致密化。蔡苇[9]在制备陶瓷时将烧结温度定为1 250 ℃，1 300 ℃，1 350 ℃，发现所制陶瓷均为单一钙钛矿相，未发现有第二相的存在；且晶格常数和平均晶粒尺寸(平均晶粒尺寸分别为 30 μm、35 μm 和 40 μm)随烧结温度升高而增大。赵丽萍[10]在制备钛酸钡陶瓷时将烧结温度分别定为1 100 ℃、1 150 ℃、1 200 ℃、1 250 ℃、1 300 ℃，研究发现：其相对介电常数随温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势，温度达到1 250 ℃时，其相对介电常数达到最大值1 250.4。

保温时间与陶瓷体积的收缩、晶粒间距、晶粒尺寸以及陶瓷的致密性密切相关。蔡苇[9]在制备陶瓷时在烧结温度为1 350 ℃下将保温时间定为0.5 h、2 h、4 h、8 h，结果发现：陶瓷的晶格常数随保温时间增加而增大且晶粒尺寸随保温时间增加而增大(平均晶粒尺寸分别为 25 μm、40 μm、45 μm 和 80 μm)。周舟[7]在制备钛酸钡基陶瓷过程中将保温时间分别定为1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，结果表明：介电常数随着保温时间的延长呈现出先增大，当超过3 h以后，呈慢慢减小的趋势。赵丽萍[10]将钛酸钡陶瓷在1 250 ℃下分别保温0.5 h、1 h、2 h、4 h，结果表明：当保温时间为4 h时，会使得晶粒二次长大，导致晶粒尺寸不均匀。笔者认为：如果保温时间过短，晶粒不能充分发育，所得的陶瓷晶粒较小且气孔多，从而导致陶瓷样品的介电常数不高；如果保温时间过长，会导致陶瓷晶粒过度生长，易出现异常发育的晶粒，从而导致陶瓷样品的性能恶化。

烧结工艺可以影响到陶瓷晶粒的尺寸，进而对钛酸钡基介电性能也有重要的影响。黄咏安[11]利用普通烧结法和两步烧结法相结合的烧结工艺，制备出晶粒尺寸大小从0.25～10.15 μm的钛酸钡陶瓷。杨仁波[12]分别采用两段式无压烧结法和传统两步烧结法制备了一系列BZT-BCT陶瓷。 Huan等采用两步烧结法制备出晶粒尺寸为0.99 μm 的钛酸钡陶瓷， 其压电常数高达519 pC /N。

1.2 制备方法对钛酸钡基陶瓷介电性能的影响

1.2.1 高温固相法

高温固相法是指将固体反应原料按照配比混合，采用研磨的方式使之粉碎并均匀混合，然后在高温下使之反应的一种制备粉体的方法。蔡苇[9]采用固相反应法制备出了BaZr0.2Ti0.8O3陶瓷，并且研究了烧结制度、晶粒尺寸与陶瓷微结构、介电性能的关系；张云霞等[13]通过固相反应法制备了铌掺杂改性的钛酸钡基陶瓷，最大介电常数为1 395，最小介电损耗为0.013；陈慧英等[14]采用固相法制备了铈掺杂钛酸钡基陶瓷，当掺杂铈的量为0.4%时相对介电常数最大为79 899；范素华等[15]通过固相反应法制备了钽掺杂的钛酸钡基陶瓷,研究了掺杂元素的与掺杂元素进入晶格间位的关系；王希月等[16]采用固相反应法制备了掺杂钐的Ba(Zr0.1Ti0.9)O3陶瓷材料，研究发现：当钐掺杂量为 0.01 mol 时，锆钛酸钡陶瓷的相对介电常数达到最高值 6 561.57；丰红军[17]在BaZr0.25Ti0.75O3的基础上采用固相法掺杂钇，研究发现，陶瓷的居里温度随掺杂量的增加,呈现先增大后减小的趋势；焦更生等[18]以钛酸钡和氧化锆为原料，通过固相烧结法制备出不同物质的量比氧化锆掺杂钛酸钡基介电陶瓷，研究了掺杂物质的量比及频率对介电峰位置的影响。

1.2.2 溶胶凝胶法

溶胶凝胶法是一种以液相反应为基础，将金属醇盐或者无机盐水解并使之溶胶凝胶化，然后将其干燥并焙烧后得到粉体的一种方法。田靓等[19]以钛酸丁酷，醋酸钡，醋酸镜为原料，按照一定的配比混合，通过在室温滴加冰醋酸和无水乙醇调节值12为左右，得到凝胶，干燥焙烧后得到最大介电常数为8 728的钛酸钡基纳米粉体；邹亚囡[7]通过溶胶-凝胶法制备了颗粒细小的非晶态ZBS玻璃粉，并系统研究了玻璃添加量对陶瓷密 度和介电性能的影响规律；王艳[20]采用溶胶-凝胶法制备了钒掺杂钛酸钡基陶瓷，室温下介电常数和介电损耗分别为2 886 和 3.56%；王艳[21]通过溶胶-凝胶法制备了室温介电常数达到最大值为16 032钕掺杂锆钛酸钡基陶瓷；崔斌等[22]通过溶胶-凝胶法制备了最大介电常数为8 596，节电损耗为0.014的BaNd0.01Ti1.02O3陶瓷。

1.2.3 水热法

水热法是20世纪中叶地质学家为了模拟自然界成矿作用而开始研究的。是指在密封的压力容器中，以水为溶剂，在高温高压的条件下进行的化学反应。黄咏安[23]利用水热法合成四方相的钛酸钡纳米粉体，研究了水热反应温度、反应时间以及乙醇含量对合成四方相的钛酸钡陶瓷的影响及相应的机理；何英等[24]用水热法制备了常温下相对介电常数高达5 650掺钕的钛酸钡基陶瓷；张文星[25]采用水热法制备出钕掺杂的钛酸钡陶瓷，研究了不同掺杂量的钕对钛酸钡陶瓷粉末和陶瓷介电性能的影响；高佳冰[26]分别采用静态和动态水热法制备高分散、粒度均匀的钛酸钡纳米晶，并研究了Ba/Ti比、NaOH浓度、水热温度等因素对钛酸钡纳米晶的物相组成及微观形貌的影响；Xue L等[27]通过水热法合成了纳米钛酸钡颗粒，结果表明，不同水热条件下可制得不同形貌的钛酸钡颗粒。

1.2.4 沉淀法

沉淀法是先配制金属的盐溶液，金属盐为目标化合物或可分解为目标化合物的其他成分，利用沉淀剂将反应物沉淀，经过洗涤、干燥或加热分解得到纯净的粉体，沉淀法制备的坯料活性大、颗粒度小和分布均匀。郭炜等[28]用液相共沉淀法制备了钐掺杂钛酸钡的陶瓷样品；M. Z.-C. Hu等采用共沉淀法合成了粉体颗粒尺寸约为300 nm的钛酸钡粉体。

1.2.5 其他新型制备方法

除了上述常用的几种制备方法，许多学者还通过使用其他新型的方法制备出了性能优良的钛酸钡基陶瓷。Sandeep Mahajan等[29]用微波烧结法制备了陶瓷，并与传统烧结方法做了详细的比较，研究发现：采用该方法得到的陶瓷相比传统烧结方法拥有高的介电常数和低的介电损耗；X H Wang等[30]采用独特的无压烧结方法制备出了一系列尺度在8～100 nm的钛酸钡陶瓷；A K Nath等[31]采用SPS方法制备出晶粒尺度为50 nm且具有弥散型相变特征及介电性能铁酸钡陶瓷；X Guo等[32]采用SPS方法制备出晶粒尺度为35 nm钛酸钡陶瓷并研究了晶粒尺寸对电导率的影响；费张平[33]采用流延法制备出钛酸钡基陶瓷基板并分析了掺杂不同元素及含量对介电性能的影响。

2 元素掺杂对钛酸钡基陶瓷介电性能的影响

2.1 单掺

2.1.1 稀土元素掺杂

稀土元素由于其特定的电子结构可使得材料具有优异巧光性能、激光特性、电致发光性能、电学性能或磁性能等，使得稀土离子在钛酸钡材料的掺杂改性中具有非常大的潜力，满足了陶瓷电子元器件中某些特殊电学性能的要求，国内外不少学者通过掺杂不同类型的稀土元素来改善钛酸钡陶瓷的性能，取得了较好的效果：

周舟[7]采用液相掺杂加入一定量的乙酸镧，制备Ba1-xLaxTiO3(x=0、0.001、0.003、0.005、0.01) 陶瓷。结果表明：随着La3+掺杂量的增加, 四方晶系结构逐步向立方晶系结构转化;陶瓷样品表面的晶粒尺寸减小;剩余极化强度呈先增大后减小的趋势,并且通过掺La3+能够增大钛酸钡陶瓷的相对介电常数，减小居里温度。

张云霞等[34]通过固相反应法制备了铌掺杂改性的钛酸钡基陶瓷，掺入铌的量为(x=0.2%,0.5%,1%,2%)。研究表明：在钛酸钡陶瓷中添加适量的五氧化二铌，可以有效的降低介电损耗，改善系统的介电性能,但是过量的五氧化二铌会使介电常数下降，介电损耗增加。当掺入质量分数为2%的五氧化二铌时,且在1 260 ℃下烧结的钛酸钠陶瓷的介电性能最佳，介电常数为1 395，介电损耗为0.013。

郝素娥等[35]采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同浓度钐(分别为0.001、0.002、 0.003、0.005、0.007 mol)的钛酸钡陶瓷，发现三氧化二钐掺杂钛酸钡陶瓷的晶粒电阻随温度的升高而降低，并在居里温度附近达到最低，然后随温度的升高开始增大；而晶界电阻随温度的升高而增大，并在居里温度附近突然增大，然后随温度的升高开始减小。

郭炜等[36]用液相共沉淀法制备了钐掺杂钛酸钡的陶瓷样品(掺杂量为0.16 mol%、0.32 mol %、0.48 mol %)，研究发现：稀土添加物三氧化二钐抑制介电峰作用较强，可以将介电峰移向低温。

刘德成等[37]采用固相反应法制备了，(1-x)BaTiO3+xSm2O3(x=0,0.002、0.004、0.006、0.008)系列陶瓷样品，分析表明：随钐掺杂量的增加，样品结晶程度逐渐提高，掺杂量为0.008 mol时，陶瓷样品晶粒发育较好，孔隙减少，晶粒尺寸略有增大；Sm2O3掺杂摩尔比为0.008的陶瓷时其室温介电常数最大。

王艳[21]通过溶胶-凝胶法制备了钕掺杂锆钛酸钡基陶瓷，掺杂浓度为(0%、0.04%、0.06%、0.07%、0.08%)系列陶瓷样品，结果表明：随着钕掺杂量的增大，钛酸钡基陶瓷的晶粒尺寸增大，介电常数呈现出先增大后减小的变化趋势，介电损耗逐渐减小；当钕掺杂量为摩尔分数 0.07% 时，陶瓷较为致密，其室温介电常数达到最大值16 032，介电损耗较小为0.004 6。

陈慧英等[38]采用固相法用铈掺杂钛酸钡基陶瓷，研究表明：当w(CeO2)为0.4%时相对介电常数最大为79 899；当w(CeO2)为1%时介质损耗最小为0.022 3。

崔斌等[39]通过溶胶-凝胶法制备了BaNd0.01Ti1.02O3陶瓷。结果表明，其居里温度为100 ℃, 最大介电常数为 8 596,介电损耗为0.014；且钛过量可改善陶瓷的微观形貌和介电性能。

2.1.2 常规元素掺杂

除了采用稀土元素掺杂外，不少学者还在同一主族元素或者性能相近的其它主族元素中寻找相应的替代元素，性能与纯的钛酸钡陶瓷相比也大幅提高：

孙桂林[40]通过固相反应法制备了锌掺杂的钛酸钡基陶瓷，掺入锌的量为(x=0.2%,4%,6%,8%,10% )。研究表明：通过掺入Zn+2，陶瓷的晶胞体积和晶粒尺寸都有所增大，并且在一定程度上促进了陶瓷的致密化烧结；陶瓷材料的室温介电常数、铁电性和压电性都明显降低，材料的介电损耗也明显降低，介电损耗最小值为 0.0072。

王艳[41]通过溶胶-凝胶法制备了铁掺杂锆钛酸钡基陶瓷，研究表明：当铁掺杂量为摩尔分数0.10%时，晶粒大小均匀， 陶瓷致密性最好， 其室温介电常数达到最大值2 710， 介电损耗较小为0.8% 。

王艳[42]通过溶胶-凝胶法制备了Al掺杂锆钛酸钡基陶瓷, 掺杂浓度为(0.01%，0.03%，0.05%，0.07%)，结果表明：随着 Al 掺杂量的增大，陶瓷的晶粒尺寸逐渐减小，室温介电常数呈现出减小的变化趋势；当 Al掺杂量为 0.03 mol%时，陶瓷的晶粒大小均匀，其室温介电常数达到最大值3 427，介电损耗小于 4%。

王艳[43]采用溶胶-凝胶法制备了钒掺杂钛酸钡基陶瓷,分别加入(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%)mol的五氧化二钒。研究表明：陶瓷晶粒尺寸随钒掺杂量的增加而增大，且介电常数与介电损耗总体在降低，其居里温度向高温方向移动；当陶瓷中钒的掺杂量为0.1%(mol)时，介电常数与密度达到最大值，室温介电常数和介电损耗分别为 2 886和3.56%。

田靓等[44]采用溶胶-凝胶法制备了镍掺杂改性的钛酸钡基陶瓷，掺杂浓度为(0%、0.3%、0.9%、3.0%、6.0%、9.0%)，结果表明：随着掺镍量的增大，陶瓷的致密度提高，晶粒的长大趋势受到抑制；随掺镍量的增加, 陶瓷最大介电常数εm呈先增大后减小的趋势；掺镍量低于0.9at%时, 陶瓷的居里温度降低，最大介电常数εm增大;掺镍量高于0.9at%时，陶瓷的居里温度保持在 85 ℃。

郑玉等[45]采用固相烧结法制备不同Zr含量的锆钛酸钡陶瓷，掺杂浓度为(5%、10%、15%、20%、25%)，实验表明：随着Zr4+掺量的增加，晶面衍射峰向小角度方向移动，BZT晶粒的生长逐渐规则。介电峰位随着Zr4+增加向低温区域移动。在室温环境中Zr4+掺量为20%时，BZT陶瓷介电常数最大，介电损耗最小。

程花蕾等[46]采用溶胶-凝胶法制备了掺硅的钛酸钡基陶瓷。结果表明：当掺硅摩尔分数增加到10%时有新相生成，所制得的钛酸钡基陶瓷具有高介电常数和高介电温度稳定性，且当掺硅摩尔分数为0.003时，陶瓷的室温介电常数为4 081，介电损耗为0.004。

A K Nath等[47]研究了环境友好的Bi掺杂BaTiO3陶瓷的压电和铁电性能。结果表明：Bi在BaTiO3的溶解度有极限，当溶解Bi的含量超过2wt%时，会显著阻碍Ba1-xTiBixO3的铁电和压电性能。

Fengtao Du等[48]研究了不同银含量(0.0～20.0 mol%)的单分散Ag掺杂BaTiO3陶瓷的相组成。研究显示：随着单分散Ag纳米颗粒含量的增加，陶瓷的介电常数不断增加，而介电损耗先减小后增加。 掺杂有1.0 mol%单分散Ag纳米颗粒的陶瓷具有更好的介电性能。

H Y Tian等[49]通过固相法制备了Hf掺杂的BaHfxTi1-xO3粉末，结果显示：通过用铪代替钛能够有效的阻止钛酸钡的三个晶型转变且随着铪含量在化合物中上升，居里温度降低；在正交相和菱形相之间获得高压电参数(d33～305 pC/N)。

Wei Cai等[50]采用常规固相反应法制备了钒掺杂钛酸钡陶瓷。结果表明：钒的加入促进了钛酸钡陶瓷的晶粒生长，可以提高居里温度并降低钛酸钡陶瓷的介电损耗；随着温度的升高，V掺杂钛酸钡陶瓷的残余极化和矫顽电场同时下降。

2.2 复合掺杂

不少学者通过单一元素掺杂来提高钛酸钡陶瓷的介电温度，降低介电损耗，都取得了较好的效果。还有学者通过确定一种元素的最佳掺杂量之后引入另一种掺杂元素，进一步分析通过掺杂改性对钛酸钡基陶瓷结构及性能的影响:

周舟[7]控制镧的掺杂量在0.005的基础上，通过改变掺入锰的量制备Ba0.995La0.005TiO3-xMn(x=0、0.1、0.2、0.3)陶瓷样品。结果表明：随着锰离子量的增加，细小颗粒数量变多；掺锰能使陶瓷样品的最大相对介电常数值减小，陶瓷样品介电峰的弥散相变强度减弱。

孙桂林[40]通过固相反应法制备了锌和镧掺杂的(0.94-y)BaTiO3+0.06ZnO+yLa2O3(y=5%、10%、15%、20%)陶瓷样品。结果表明：在控制0.06ZnO的条件下，随着镧掺杂量的提高，BaTiO3陶瓷样品常温介电常数先增加后减小，当La2O3掺杂量为10%时，常温介电常数达到最大值2 206.155 7，压电常数最大为69 pc/N，同时陶瓷样品的矫顽电场、剩余极化强度及漏电流都达到了最小值。当La2O3掺杂量为5%时，陶瓷样品的常温介电损耗最小为0.004 2。

孙桂林[40]通过固相反应法制备了锌和钐掺杂的(0.94-y)BaTiO3+0.06ZnO+ySm2O3(y=5%、10%、15%、20%)陶瓷样品。结果表明：在控制0.06ZnO的条件下，介电常数随Sm2O3掺杂量增加陶瓷而逐渐减小且当Sm2O3掺杂量为10%时， 陶瓷样品的常温介电损耗最小为0.011 6； 的掺杂能够在ZnO单一掺杂的基础上对其陶瓷的室温铁电、介电及压电性能略有提升作用。

邵义等[51]采用溶胶-凝胶法制备了Fe3+/La3+共同掺杂的(Ba1-3xLa2x)(Ti1-3xFe4x)O3钛酸钡基陶瓷，结果表明：随着Fe3+/La3+掺杂量的增加，升温速率随着增大，烧结温度随之上升；在组成为(Ba0.9925La0.005)(Ti0.9925Fe0.01)O3，可以获得介电系数为2 800，介电损耗值范围在1.8%～4.2%之间的BaTiO3陶瓷。

丰红军[52]在BaZr0.25Ti0.75O3的基础上采用固相法掺杂钇，掺杂的量为(0%，0.025%,0.05%,0.1%,0.2%,0.4%,0.6%)。结果表明：随着掺杂量的增加,居里温度先增大后减小，在掺杂量在时,有较高的居里温度-6 ℃,当掺杂量高于0.05%时,居里温度向低温方向移动。

M M Vijatoviĉ Petroviĉ[53]通过固体反应和微波加热原料合成Ba1-x(LiNi)xTiO3(x=0、0.02、0.04和0.08)陶瓷。结果表明：x=0的样品显示出反铁磁响应；室温铁电和磁滞回线的测量表明Ni2+和Ni+共同取代的BaTiO3陶瓷同时显示出铁电性和铁磁性。

Hao Zu等[54]研究了添加微量BaCO3对还原-再氧化法制备的La掺杂BaCO3陶瓷的微观结构和电学性能的影响。结果表明：微量CaCO3的加入可以有效促进陶瓷的致密化和晶粒长大；最佳添加量为0.3 mol%的BaCO3导致约28 Ωcm的低RT电阻率，并且在1 100 ℃下在高纯度N2中烧制陶瓷并在空气中在800 ℃下再氧化后，PTCR跃升至103.7。

A K Nath等[55]先通过固相法制备了锡掺杂的钛酸钡陶瓷，然后再通过研究大剂量γ射线辐射对合成的钛酸钡陶瓷的铁电和压电性能的影响。结果表明：在辐射时，铁电性质以及压电性质随着Pr和Ec的值降低而降低，晶粒尺寸减小并且辐照后晶粒图案变得不规则。

Mahmoud S Alkathy等[56]采用微波辅助加热原料合成了多晶陶瓷Ba1-x(La,Na)xTiO3(0≤x≤0.08)，结果表明：x=0.08的共取代样品表现出优异的介电常数(ε'=4 226)和低的介电损耗(tanδ=0.011 3)，这对制造陶瓷电容器非常重要。

3 掺杂元素进入晶格间位与其量的关系

掺杂离子取代A位还是B位，主要由掺杂离子的半径决定，半径大，价态低的离子一般取代Ba+2；半径小，价态高的离子则取代Ti+4。但对于稀土元素离子来讲，取代Ba+2还是Ti+4，跟离子的掺杂量和离子半径都有关[58]。非等价离子掺杂会使钛酸钡晶格发生一定变化，从而改变其介电性和铁电性能，目前人们对掺杂钛酸钡陶瓷的介电弛豫现象、铁电性能等做了大量的研究：

范素华等[15]通过固相反应法制备了钽掺杂的钛酸钡基陶瓷，掺入钽的量为(x=0.5%、1%、2%、5%)。实验结果表明：当掺入钽的量为1%时，样品的介电性能最好且样品的密度高于其他掺杂量时样品的密度；随着钽掺杂量的增加, 钽离子先取代了B位的Ti+4,后取代了 A 位的Ba+2。

王希月等[16]采用固相反应法制备了掺杂钐的Ba(Zr0.1Ti0.9)O3陶瓷材料。结果发现：随着钐掺杂量的增加，钐进入晶格的位置不同，钐掺杂量低于0.01 mol时，钐进入晶格A位；但随着钐掺杂量的增加，钐越来越倾向于进入晶格B位，居里温度向室温移动；在钐掺杂量为0.01 mol时，锆钛酸钡陶瓷的相对介电常数达到最高值 6 561.57。

孙巧梅[57]通过溶胶凝胶法合成了镝掺杂的掺杂的钛酸钡基陶瓷，掺杂量为(0%、1%、2%、3%、4%、5%)。结果表明：在镝掺杂浓度较低时，主要进入晶格的A位；在镝掺杂浓度较高时，剩余的镝进入晶格的B位。

4 结语

钛酸钡基陶瓷作为一种常用的压电材料，近年来这方面的研究迅速发展，主要体现在发现多种掺杂剂以及新的制备方法可以改善其介电性能，尤其是介电损耗。笔者认为要想得到更优的钛酸钡基陶瓷的介电性能，仍需将重心放在研究组分调节对材料相结构稳定性、铁电畴结构及压电性能调控的物理机制上[59]。通过改变掺杂剂的种类及不同配比，使用更为先进的制备方法，实现掺杂离子与主晶相在更小尺度的混合均匀等都是值得进一步研究的方向，进而研发高性能铅压电陶瓷并实现其产业化。