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第卷第期无机材料学报.
年月.
晶界层陶瓷慢极化机理
.
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摘要计
』在的理论中计入电流流过陶瓷的晶界时所引起的压降并加以改进,可以说明
三种典型晶界层陶瓷的时域介电谱中的慢极化响应. 由物质常数出发就能经理论计算给
出和有两个慢响应峰,而只有一个; 的低电压峰位于零场而
的晶界层出现空穴区而使材料参数可能发生转折性奇异;单晶界层和多晶界层的不均匀
性都会因串、并联效应而使这种奇异点不出现于实验中.
关键词苎墨旦鱼皇慢极化响应轧铒
陶瓷的慢极化效应
氧化锌变阻器,具有效应的钛酸钡,和钛酸锶内边界层陶瓷是三种利用其晶界层
效应的典型陶瓷, ,经
恒定电压,极化达平衡后,在时间除去,并令其通过电阻放电测得的放电电荷
均可表示为【~。:
∑【—/; ,,,.
将至由小到大排列,则有而/ 故样品的静态电容量可分为不同
机构提供的四个项,
∑∑/,; ,,.
的值和用交流电桥测得的样品的电容量很接近;而也和放电电路规律一
致,. 因各相邻值之间相差达数量级, 故在式中每种陶瓷的
四个项都很容易分开; 值长达至对于的后三个项,因为,其极
化响应比电路规律的要求慢得很多;
响应机构对静态介电常数的贡献,
有许多报道,实际上均只限于项;为区别起见,特相对地称之为快极化响应.
实验观察到的. 和项很小,;它比大一
个数量级,而且表现出髓,,它不可能是电子或
空穴的贡献;
存在足以导致离子位移运动的强电场;而且晶粒中的离子受晶格结构的约束,也不易出现
实验观察到的巨大的慢极化效应. 故可认为慢极化来源于晶界层及其附近的离子位移扩散
效应.
年月日收到韧稿. 月日收到修改稿
国家自然科学基金和中山大学科学基金资助的谋题
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无机材料学报卷
因为晶界层很薄, 当外电压加于陶瓷样品时,只要其中很小部分为晶界层所承受,
由此形成的电场也会很强. 】认为工艺能达到的较薄的晶界层厚度约为,电
,故未能预言其可
能产生的结果. 另一方面,这个口值约接近于键长的五倍,其中存在的物质足以产生
显著的极化效应. 一般说来晶界层中的杂质比例较晶粒中的多但主要成分仍应是陶瓷的
基质,故下面将不考虑杂质. 这个薄层中的物质结构尚不十分清楚,但有两点是可以确信
的:第一,不可能出现像晶粒那样的完整的规则排列;从化学键考虑, 作为近似可认为是
, 晶界层物质的平均密度和晶粒相差不大,作为近似可认为
相等:否则, 晶粒问界层将会形成气孔,