钛酸钡（BaTiO₃）是一种常用的环境友好型介电材料,被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。稀土离子掺杂对BaTiO₃陶瓷的结构修改,是获得具有优越综合性能介电陶瓷的有效途径。本项工作开展轻稀土/钙共掺杂钛酸钡陶瓷的介电性能和缺陷化学研究,涵盖由固相反应法制备的Nd³⁺单/双掺杂BaTiO₃陶瓷、Pr掺杂BaTiO₃陶瓷、以及轻稀土（LRE=La,Pr,Nd,Sm）/Ca共掺杂BaTiO₃陶瓷。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、介电温谱（DTC）、电子顺磁共振（EPR）、拉曼光谱（RS）以及光致发光（PL）等技术,系统地研究了陶瓷的结构、微结构、固溶度、价态、介电性质、位占据和点缺陷化学等。研究结果如下:1.Nd掺杂BaTiO₃陶瓷的缺陷化学和低损耗行为(Ba_1-xNd_x)Ti_1-x/4O₃（BNT）在x≤0.04时具有四方钙钛矿结构,x≥0.05时转变为伪立方钙钛矿结构。由于Ba位Nd³⁺的强掺杂效应,x=0.03和x≥0.05的BNT样品都是半导体。一个反常现象是:x=0.04的BNT样品（BN4T）是一种常见的铁电体材料,在-50¹50℃温度范围内表现出较高的室温介电常数(ε′_RT=6955)和较低的介电损耗（tanδ<0.05）。给出了BNT的点缺陷化学。BN4T中较高浓度的Ti空位、Mn³⁺和Mn⁴⁺向Mn²⁺的强烈还原、以及含量较少的Ba空位是BN4T样品介电损耗较低的主要原因。2.Nd³⁺单/双掺杂BaTiO₃陶瓷与储存历史相关的抗老化行为和电子顺磁共振经长时间保存后,具有四方结构的(Ba_0.96Nd_0.04)Ti_0.99O₃（BN4T）和具有伪立方结构的(Ba_0.96Nd_0.04)(Ti_0.94Ce_0.05)O₃（BN4TC5）陶瓷,在室温分别在g=2.338处显示一个较宽的EPR信号和在g=2.151处显示一个较窄的EPR信号,可能来源于BN4T中的Nd³⁺Kramers离子和BN4TC5中的Nd³⁺–Ce⁴⁺缺陷复合体。拉曼散射研究表明,由于两种样品的长期保存,在室温下无法用X射线衍射检测到陶瓷中的某些菱方畸变。热处理导致菱方畸变和与Nd³⁺相关的EPR信号同时消失。这一发现对室温条件下实现低温检测方法具有深远的意义。对于储存11年的BN4TC5,最大介电常数（ε′_m）略有下降,介电峰温度（T_m）的缓慢移动与长期保存引起的晶格微膨胀及其菱方畸变有关。Mn杂质氧化随储存时间延长而加强,导致室温下tanδ略有增加,总体上认为BN4TC5是一种较好的耐老化电介质。3.(Ba_1-xPr_x)Ti_1-x/4O₃陶瓷固溶度及位占据的研究由XRD和EPR技术研究了(Ba_1-xPr_x)Ti_1-x/4O₃（BPT）陶瓷的固溶度及Pr离子的位占据情况。结果表明:BPT陶瓷的固溶度为x=0.17,且在0.10≤x≤0.17范围内BPT具有单相立方钙钛矿结构;Pr离子支配性地占据Ba位。4.(Ba_1–xLRE_x)(Ti_1–x/2Ca_x/2)O₃（LRE=La,Pr,Nd,Sm）陶瓷的晶体结构、固溶度和介电性质XRD结果表明:La、Pr、Nd、Sm在(Ba_1–xLRE_x)(Ti_1–x/2Ca_x/2)O₃（BRTCa）中的固溶度分别为0.54、0.35、0.29、0.35。Pr/Ca和Nd/Ca共掺杂BaTiO₃陶瓷的单胞体积（V₀）随x变化大致遵循Vegard定律,然而,La/Ca系列呈现出反常的Vegard定律。模拟的La/Ca共掺杂BaTiO₃陶瓷的V₀-x关系的表达式为y=7.63x+62.489。BPTCa（x=0.03）样品的介电峰值为ε’_m=1309,并展示较低的介电损耗（tanδ=0.013）。