[发明专利]一种Nd和Er共掺杂CaBi8

说明书

本发明公开了一种Nd和Er共掺杂CaBi₈Ti₇O₂₇陶瓷的制备方法及其产品。所述材料的化学组成为CaBi_8‑x‑yNd_xEr_yTi₇O₂₇，其中x＝0.005～0.04，y＝0.005～0.04。按上述化学计量比称取原料，球磨，预煅烧，二次球磨，压制成型，排胶，烧结得到产品，制备方法简单，而且通过对CaBi₈Ti₇O₂₇陶瓷掺杂能够有效提高压电性能和铁电性能，是用于光电多功能材料领域的理想材料。

技术领域

本发明属于铋层状陶瓷，具体涉及一种Nd和Er共掺杂CaBi₈Ti₇O₂₇陶瓷的制备方法及其产品。

背景技术

铋层状结构铁电材料引其具有较高的Curie温度和良好的抗疲劳特性，在铁电存储及高温压电器件等领域具有较高的应用前景。铋层状结构铁电材料由铋杨层和类钙钛矿层沿c轴方向交替排列而成，由于铋氧状结构的特殊性，自发极化容易受到二维ab面的限制，导致铋层状结构陶瓷的矫顽场高，压电活性低，另外，Bi离子在高温下会挥发，产生氧空位，恶化铋层状结构陶瓷的电学性能，进而限制铋层状结构陶瓷的高温应用领域，因此，制备在高温高频环境下具有良好的铁电压电性能的铋层状陶瓷成为了一项重要的课题。

目前，CaBi₈Ti₇O₂₇共生铋层状结构陶瓷，因其独特的超晶格结构和较高的居里温度等特点而引起研究人员的广泛关注，然而CaBi₈Ti₇O₂₇陶瓷的压电活性较差以及高温介电损耗较大等缺点导致其在一定程度上得到不广泛的应用。目前，采用稀土元素对铋层状结构陶瓷进行A位掺杂是一种改善其电学性能的有效方法。例如，Long等人报道了Nd离子掺杂的Na_0.5B_2.5Nb₂O₉体系陶瓷，通过 Rietveld方法方法采用XRD和XPS拟合发现Nd离子掺杂显著减少了氧空位，同时获得了更大的剩余极化强度9.4μC/cm²和更好的压电性能28p C/N。Peng等人采用稀土Er³⁺离子对CaBi₄Ti₄O₁₅进行A位掺杂，使其铁电、压电性能得到改善并提高居里温度，还在980nm激光激发下观测到557nm的绿光和670nm的红光，为以后制备光电多功能陶瓷材料提供了参考价值。

尽管现有技术中通过对CaBi₈Ti₇O₂₇陶瓷进行离子掺杂改善了其铁电和压电材料的电学性能，但是效果并不是很理想，因而如何提高CaBi₈Ti₇O₂₇陶瓷的压电和铁电性能，以及在高温下的稳定性，仍是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种 Nd和Er共掺杂CaBi₈Ti₇O₂₇陶瓷的制备方法及其产品。所述材料的化学组成为 CaBi_8-x-yNd_xEr_yTi₇O₂₇，其中x＝0.005～0.04，y＝0.005～0.04。通过对CaBi₈Ti₇O₂₇陶瓷掺杂能够有效提高压电性能和铁电性能，是用于光电多功能材料领域的理想材料。

本发明采用以下技术方案：