[发明专利]采用后退火工艺制备高性能钛酸锶钡热释电陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用后退火工艺制备高性能BST热释电陶瓷的方法，属于热释电陶瓷材料技术领域。

背景技术

钛酸锶钡(Ba_xSr_1-xTiO₃(0<x<1)，BST)陶瓷材料由于具有居里温度可调、介电损耗低、加工简便等特点，成为热释电型非制冷红外焦平面用重要的候选材料。

BST热释电陶瓷在制作成非制冷红外焦平面器件时，采用的是新型的介电工作模式，即工作在居里温度附近(居里温度在室温)，并施加一定的直流偏置电场，这样可同时利用其本征热释电效应和场致热释电效应(介电常数随温度的变化率)，公式(1)显示了其热释电系数：

p(T)=(∂D∂T)E=p0(T)+ϵ0∫0E∂ϵ∂TdE---(1)]]>

式中p为热释电系数，D为电位移，p₀为本征热释电系数，E为所加的电场，T为温度，ε₀为真空介电常数，ε为相对介电常数。从式中可以看出，陶瓷的介电常数越高，热释电系数越大，越有利于其应用。因此，高介电常数、高热释电系数对BST热释电陶瓷的实际应用非常重要。

然而，一般情况下，采用普通工艺制备的BST陶瓷，其介电常数不高、热释电系数也偏低。因此，如何有效地提高BST陶瓷的介电常数和热释电系数，使BST陶瓷满足制作非制冷红外焦平面器件的要求，是目前BST热释电陶瓷研究中的一个技术瓶颈。

发明内容

为解决现有技术难以制备高性能BST热释电陶瓷的问题，本发明提供一种采用后退火工艺制备高性能BST热释电陶瓷的方法，以满足目前非制冷红外焦平面器件对BST材料的要求。

在此，本发明提供一种采用后退火工艺制备高性能钛酸锶钡热释电陶瓷的方法，将经烧结得到的钛酸锶钡陶瓷在氧气气氛下退火，退火温度为800～1250℃，退火时间为2～5小时，即可制得高性能钛酸锶钡热释电陶瓷。

本发明通过在烧结制得钛酸锶钡陶瓷后对其进行后退火处理，可以制得高性能的钛酸锶钡热释电陶瓷，其介电常数高，可以达到9500以上，热释电系数高，可以达到18×10^-8C/cm²K以上，且样品纯度高、性能高、均匀性好，可满足制作非制冷红外焦平面器件的要求，有效地解决了BST陶瓷难以烧结至高致密度的问题。

本发明的制备方法具有工艺简单、无需特殊设备、成本低等优点，适合规模化生产，能满足工业化需求。

较佳地，在所述退火中，1～4℃/分钟的速度升至所述退火温度。

较佳地，在所述退火中，通入氧气的流量为1～3L/分钟。

本发明所制得的高性能钛酸锶钡热释电陶瓷的零场相对介电常数峰值>9800，热释电系数峰值>18×10^-8C/cm²K。

较佳地，所述将经烧结得到的钛酸锶钡陶瓷通过以下步骤制得：