[发明专利]一种钛铌镁铟酸铅热释电陶瓷及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热释电陶瓷，尤其是涉及一种钛铌镁铟酸铅热释电陶瓷及其制备方法。

背景技术

热释电红外传感器利用材料的热释电效应探测红外辐射能量，在室温条件下工作，检测灵敏度很高，与辐射波长无关，而且热释电器件响应很快，应用方便。热释电红外传感器是目前应用最广的传感器之一，应用于遥感、制导、夜视、主动雷达、热成像、气体分析、辐射计、测温等军事和工业场合。热释电陶瓷是热释电红外传感器的核心元件，人们一直希望能够寻找一种热释电系数大，探测优值高，热扩散系数小，介电损耗小，性能均匀稳定，并且容易加工和使用等特点的新型热释电材料，而传统的热释电材料(PZT等)很难同时满足这些实际的应用要求，这就使得探索高性能的新型热释电材料成为目前发展室温红外传感器的一个迫切需求。

铌镁酸铅-钛酸铅[(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃，PMNT]单晶是最近几年报道的非常有应用前景的热释电材料，其热释电性能优异，但是其居里温度Tc和铁电三方相与四方相转变温度T_RT相对较低，限制了其使用的温度范围。最近对钛铌镁铟酸铅[xPb(In_1/2Nb_1/2)O₃-yPb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-(1-x-y)PbTiO₃，PIN-PMN-PT，PMNIT]单晶的研究表明：PMNIT(21/49/30)铁电三方相与四方相的转变温度(T_RT～125℃)、居里温度(Tc～180℃)比0.71Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.29PbTiO₃晶体[PMNT(71/29)]高出50℃左右。这使得PMNIT使用温度范围得到拓宽。同时，由于极小的介电损耗因子，PMNIT(21/49/30)的热释电材料的主要参数探测优值F_d可达14.2×10^-5Pa^-1/2，高于其它典型的弛豫铁电单晶。因此PMNIT材料可应用于下一代高性能红外探测器中。但PMNIT单晶材料制备非常困难、成本高。与单晶材料相比，热释电陶瓷具有一系列优点，如易于制成大面积的器件，自发极化强度高，能大批量生产，成本低。此外，在陶瓷中可以进行多种多样的掺杂和取代，可在相当大的范围内调节其性能，如热释电系数，介电常数和介电损耗等，从而进一步提高热释电材料的性能。因此，PMNIT陶瓷热释电红外传感器同时具有非常优异优越的综合性能与价格低廉的优点，是非常有竞争力的一种红外传感器。还没有关于钛铌镁铟酸铅陶瓷用于热释电材料的公开报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁电三方相与四方相的转变温度、居里温度较高，介电损耗因子低，探测优值F_d大的热释电陶瓷材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种钛铌镁铟酸铅热释电陶瓷，该陶瓷包括如下摩尔百分比的原料：Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃：20-45atm％，Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃：15-50atm％，PbTiO₃：10-40atm％。

上述组成还包括对其的掺杂元素，掺杂元素可为Mn、Fe、Ni、Co其中一种，外掺摩尔浓度0.2-4atm％。

一种钛铌镁铟酸铅热释电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：