3~10um 之间[3]，其晶体结构如图 1-1 所示。 室温状况下，这些晶粒是由许多电畴组成的。晶界层分布在晶粒与晶粒之间，也

就是说陶瓷的整体结构就是由晶粒和晶界层形成的[4]。

图 1-1 钙钛矿 ABO3 结构示意图

其中 Ba2+位于晶胞的 8 个角落，也就是图中的 A 位置；Ti4+位于晶胞的体心位置， 也就是图中的 B 位置；O2-位于晶胞的面心位置，也就是图中的 O 位置[5]。纯钛酸钡 存在三种相变过程：在 120℃以上是理想的钙钛矿结构（如图 1-2-a）在 120℃至 5℃ 随着温度的降低 BaTiO3 中 Ti4+的振动中心向周围的某个氧离子靠近，沿着原立方晶 体立方面产生了自发极化现象被称为四方相，也称铁电相（如图 1-2-b）。在 5℃至- 90℃之间以及-90℃以下，BaTiO3 分别以斜方相(如图 1-2-c)和三方相(如图 1-2-d)存在。 是一种稳定立方韩铁矿结构介质体，室温下为顺电相[6] 。

图 1-2 BaTiO3 的四种晶型及其自发极化方向

钛酸锶钡（简称 BST)与钛酸钡(BaTiO3)一样是一种钙钛矿铁电体陶瓷，它兼有钛 酸钡的电容率大等优良性能，但是它的温度稳定性、频率稳定性更高，这得益于用锶 离子部分取代钡离子，形成了（Ba,Sr）TiO3 体系材料，所以钛酸锶钡陶瓷的化学式 并不唯一。其晶体结构见图 1-1，Ti4+位于晶胞的体心位置，也就是图中的 B 位置； O 2-位于晶胞的面心位置，也就是图中的 O 位置，但是 A 位置的 Ba2+有一部分被 Sr2+ 所取代，从而构成了钛酸锶钡固溶体的晶体结构示意图。

1。2。2钛酸锶钡的电学性能

（1）钛酸锶钡陶瓷的居里峰随着锶含量的变化不断变化，随着 Ba/Sr 比例的上

升，居里峰不断向负方向移动。有研究表明：当 Ba1-xSrxTiO3 中 Ba/Sr 比例在 x=0。5 时，BST 的居里温度通常会在 0℃左右，当 Ba1-xSrxTiO3 中 Ba/Sr 比例在 x＞0。5 时， BST的居里温度通常会在零度以下[7]。

（2）一般来说，钛酸钡陶瓷的晶体结构有六方晶相和四方晶相两种结构。其结 构与 x 的值有关。x 的值越大结构越复杂。分界点是 x=0。4。另外，钡的含量的多少 直接导致晶胞的体积的变化。

（3）葡萄牙研究人员制备出整个周期 x 变化时的样品 BST 陶瓷，在 X 射线衍射 仪分析了 Ba1-xSrxTiO3 样品的微观结构特征，观察到两个表征：由于钛酸钡与钛酸锶 发生完全固溶现象，BST 样品中只有一个相；Sr2+的量与 BST 系统的居里温度息息相 关。

（4）相关研究表明：烧结温度范围决定了介电常数的大小。温度越高，钛酸锶 钡微观结构越来越复杂，介电常数最大的样品的烧结温度在 1350 摄氏度左右。

（5）随着对于纳米类材料的研究与发展，人们发现材料的晶粒尺寸对介电性能 也有很大影响。相关研究表明，铁电材料随着晶粒尺寸的减小，介电常数的峰值将会 随之降低（即晶粒尺寸减少产生的压峰作用），铁电相变偏离居里-外斯定律，弥散 效应（DPT）增强（即介电常数的峰值展宽）。发明人员将这个特点应用到相控阵天 线中的微波移相器之中，通过将功能陶瓷材料的晶粒尺寸减小到纳米级别，颗粒越小， 材料本身的介电性能越好，温度稳定性就越高，即温度基本稳定，不会有大的波动， 从而提高仪器的精度。

（6）电与磁从发现以来一直相辅相成，钛酸锶钡功能陶瓷作为电介质材料，其 介电性能必然也会电磁波频率的的影响，这也是其在应用中所需到达的重要指标之 一。相关研究表明：电磁频率增大，钛酸锶钡的介电常数不断下降，特别是在高频率 下下降速率明显加快[8~10]。本次毕业设计分别在 100Hz 和 1000Hz 下测试，都属于低 频率范围内，能够明显观察到低频率下介电常数的下降现象。