《電荷有序Ln2-xSrxNiO4陶瓷的巨介電效應與小極化子躍遷》是依託浙江大學，由劉小強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電荷有序Ln2-xSrxNiO4陶瓷的巨介電效應與小極化子躍遷
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：劉小強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電荷有序Ln2-xSrxNiO4(x=0.5,0.25)陶瓷中觀測到高頻巨介電效應，這為巨介電常數材料在高頻套用打開了大門，在分析電荷有序與巨介電效應關聯的基礎上，我們提出了小極化子躍遷模型。本項目擬在以上工作基礎上，著眼於電荷有序Ln2-xSrxNiO4 (Ln=La, Nd, Sm) 陶瓷中的介電弛豫及巨介電效應，首先通過改變材料的組成並結合燒結後的熱處理來調控小極化子的尺度與濃度，分析材料介電常數、介電回響頻率以及激活能的變化規律，並與小極化子躍遷模型的預測結果進行比對來確認兩者的關聯；隨後，利用材料的電輸運特性給出小極化子的特性，從而給出該材料體系巨介電效應的物理本質與結構根源；最後在該模型基礎上，利用形成核-殼結構新方法，來探索最佳化與調控Ln2-xSrxNiO4陶瓷巨介電效應的有效途徑，為該材料的實用化奠定基礎。
結題摘要
在具有K2NiF4結構的鎳酸鹽中發現了溫度穩定的高頻巨介電效應，極大地拓寬了巨介電常數材料的套用範圍。通過研究其介電回響與電荷有序等結構、性能的關聯，建立了小極化子躍遷模型。按照該模型，材料的介電效應是與小極化子濃度及尺度密切相關，而小極化子則是由Ni3+離子中t2g軌道的空穴引起的。因此，控制材料中Ni3+離子的濃度成為調控材料的巨介電效應的關鍵。本項目通過研究氧空位對La5/3Sr1/3NiO4+δ和Sm1.5Sr0.5NiO4-δ陶瓷巨介電效應的影響規律，揭示了氧空位在該材料體系的特殊作用，給出了獲得巨介電效應的有效途徑；通過燒結後熱處理的方法來控制Nd2NiO4+δ陶瓷中的過量氧含量，有效地調節了材料小極化子的濃度，達到了最佳化材料巨介電效應的目標；通過用不可變價Al離子來置換可變價的Ni離子，實現了對材料中的小極化子濃度和尺度的調控，進而強化了其巨介電效應，並最終揭示了鎳酸鹽陶瓷的巨介電效應的物理本質與微結構起源；在以上研究基礎上，通過引入絕緣阻擋層來降低小極化子的長程遷移，在保持溫度穩定的巨介電常數的前提下有效地降低了材料的介電損耗，為該材料的實用化指明了方向。同時，根據該領域發展的新趨勢，適度增加了相關材料的非本徵鐵電性和巨磁介電效應的研究，取得的重要進展、並促進了具有K2NiF4結構的鎳酸鹽陶瓷本身的研究。
