摘要
铌酸银（AgNbO3）基反铁电陶瓷因其独特的反铁电性和高居里温度而具有较高的能量密度和良好的温度稳定性的特点，使其在电介质储能领域具有极大的应用潜质。但就有效储能密度和储能效率而言，纯AgNbO3陶瓷远达不到器件化应用的要求，探索提高该类陶瓷储能特性的制备方法和理论具有重要的科学意义。本文通过对铌酸银基陶瓷材料进行稀土掺杂改性，系统研究稀土掺杂对AgNbO3陶瓷显微结构、相结构、铁电性/反铁电性、介电性以及储能特性等方面的调控规律。本文的创新点和主要结论如下： 1．通过Sb掺杂破坏原有结构的长程有序性导致局部结构的不均匀性，引入弛豫特征，结合反铁电和弛豫铁电体的优点；使改性后Ag（Nb1-xSbx）O3基陶瓷同时具有反铁电的高极化强度和弛豫铁电的高储能效率的特性。Ag（Nb0.98Sb0.02）O3样品的弥散因子为1.97，非常接近理想弛豫铁电体。TM1-M2从x=0时的75℃到x=0.04时的-65℃显著地向低温移动，提高反铁相的室温稳定性。Sb5+的引入使AgNbO3基陶瓷的室温介电常数得到提升。以上原因使Ag（Nb0.98Sb0.02）O3（Wrec=1.74J/cm3，η=40.97%）比纯AgNbO3（Wrec=1.26J/cm3，η=28.4%）具有更优秀的储能性能。 2．通过Eu和Ta的共掺杂，从多方面共同调控AgNbO3陶瓷的储能性能。更小离子半径的Eu3+的掺入能有效减小晶胞体积，缩短阳离子位移，减小容差因子t，提高反铁电稳定性。Ta5+掺入能有效降低B位阳离子的平均极化率，提高EF和EA电场值。Eu和Ta的掺入导致TM1-M2和TM2-M3降低，TM1-M2降至室温以下，并且能明显提高室温介电常数；掺杂导致的Eu??Ag和V''Ag缺陷使P-E曲线更细。以上特点有效提高了Ag0.94Eu0.02Nb0.9Ta0.1O3样品的Wrec和η（Wrec=4.2J/cm3，η=70.1%）。Ag0.97Eu0.01Nb0.9Ta0.1O3不仅具有高的能量密度而且具有良好的温度稳定性，在20-120℃温度范围内Wrec和η变化幅度在3.2%以内。而Ag0.94Eu0.02Nb0.9Ta0.1O3的储能的温度稳定性还有待提高。 本论文的核心结论表明通过B位掺杂Sb5+导致局部结构异质引入弛豫特征；A和B位共同掺杂降低容差因子（t），提高反铁电稳定性，以及降低平均极化率共同作用有效提升反铁电陶瓷储能性能。本论文的方法可为后续设计高性能储能材料提供理论参考和数据支撑。
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