奈米鈦酸鋇的結構效能及製備方法

關鍵詞：鈦酸鋇結構效能製備方法粉體

前言鈦酸鋇（batio3）具有高介電常數、低的介質損耗及鐵電、壓電和正溫度係數效應等優異的電學效能，被譽為「電子陶瓷工業的支柱」，廣泛的應用於半導體陶瓷和電子工業等方面。

一、鈦酸鋇晶體的結構

鈦酸鋇是一致性熔融化合物，其熔點為1618℃。在此溫度以下，1460℃以上結晶出來的鈦酸鋇屬於非鐵電的六方晶系6/mmm點群。此時，六方晶系是穩定的。

在1460～130℃之間鈦酸鋇轉變為立方鈣鈦礦型結構。在此結構中鈦離子居於氧離子構成的氧八面體**，鋇離子則處於八個氧八面體圍成的空隙中。此時的鈦酸鋇晶體結構對稱性極高，因此無偶極矩產生，晶體無鐵電性，也無壓電性。

隨著溫度下降，晶體的對稱性下降。當溫度下降到130℃時，鈦酸鋇發生順電-鐵電相變。在130～5℃的溫區內，鈦酸鋇為四方晶系4mm點群，具有顯著地鐵電性，其自發極化強度沿c軸方向，即[001]方向。

鈦酸鋇從立方晶系轉變為四方晶系時，結構變化較小。從晶胞來看，只是晶胞沿原立方晶系的一軸（c軸）拉長，而沿另兩軸縮短。

當溫度下降到5℃以下，在5～-90℃溫區內，鈦酸鋇晶體轉變成正交晶系mm2點群，此時晶體仍具有鐵電性，其自發極化強度沿原立方晶胞的面對角線[011]方向。鈦酸鋇從四方晶系轉變為正交晶系，其結構變化也不大。從晶胞來看，相當於原立方晶系的一根面對角線伸長了，另一根面對角線縮短了，c軸不變。

當溫度繼續下降到-90℃以下時，晶體由正交晶系轉變為三斜晶系3m點群，此時晶體仍具有鐵電性，其自發極化強度方向與原立方晶胞的體對角線[111]方向平行。鈦酸鋇從正交晶系轉變成三斜晶系，其結構變化也不大。

綜上所述，在整個溫區（<1618℃），鈦酸鋇共有五種晶體結構，即六方、立方、四方、單斜、三斜，隨著溫度的降低，晶體的對稱性越來越低。在130℃（即居里點）以上，鈦酸鋇晶體呈現順電性，在130℃以下呈現鐵電性。