溶胶-凝胶法制备CaCu3Ti4O12薄膜及其电学特性研究

通过溶胶-凝胶法在硅基底上制备不同烧结温度(700℃、800℃、900℃)下的CaCu3 Ti4O12 (CCTO)薄膜.分别采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对薄膜的形貌、组分和结晶状况进行表征,发现在800℃烧结温度下CCTO薄膜的结晶状况最佳.然后,采用半导体特性分析仪测试薄膜的电容-电压(C-V)特性和电流-电压(I-V)特性,得到薄膜的最大比电容和阈值电压分别为3.2.F/cm2和47 V.最后,使用台阶仪对两种浓度的先驱溶液在不同转速下所制备的薄膜厚度进行了研究.     

高介电常数CaCu3Ti4O12陶瓷粉体的合成与烧结

采用固相合成及常压烧结的方法制备了CaCu3Ti4O12(CCTO)高介电常数陶瓷材料,采用XRD、SEM、LCR等测试手段对合成与烧结过程以及介电性能进行了研究.结果表明,在温度高于1000℃时,CaCO3、CuO和TiO2可完全反应生成CCTO;温度高于1150℃时,CCTO分解.CCTO合成粉体的适宜烧结温度为1100℃,烧结试样结晶完整,结构致密,1kHz频率下相对介电常数达1.5×104,介电损耗0.27.     

V5+掺杂CaCu3 Ti4 O12陶瓷的 低温合成及烧结性能

采用传统固相反应法以V2O5为V5+掺杂源合成制备了CaCu3Ti4-xVxO12(CCTVO,x=0;,1;,3;,5;)陶瓷粉体,研究了V掺杂量对CaCu3Ti4O12(CCTO)物相低温合成及其低温烧结性能的影响,并对V掺杂CCTO陶瓷的低温合成机理和烧结机理进行了分析.XRD结果表明:当V掺杂量为≥1;时,在870℃煅烧20h可以完全获得CCTO物相,而未掺杂的样品则含有明显杂相,这说明V掺杂可以实现CCTO物相在低温下的合成制备.但差热分析表明,V掺杂后会提高CCTO发生固相反应的起始温度.分析认为低温下之所以实现CCTO的制备主要得益于V掺杂后会在高温煅烧过程中形成液相而增强了扩散气质和热传递效应.V掺杂量为3;的粉体在920℃相对较低温度下烧结后,具有较大的晶粒尺寸和高达92.4;的致密度,所得陶瓷在20Hz的低频率下介电常数高达2.28×105.     

La3+掺杂Ca1-xLaxCu3Ti4O12陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备了La3+掺杂的CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷,研究了La3+掺杂量对Ca1-xLaxCu3Ti4O12(x=0;,1;,3;,5;,7;)陶瓷物相结构、微观形貌和介电性能影响,对La3+掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析.结果表明:x为3;时,开始出现杂相;x高于5;时,陶瓷晶粒开始细化;La3+掺杂可以显著提高CaCu3Ti4O12陶瓷的介电常数,同时介电损耗在高频段也相应降低,从而有助于CCTO陶瓷的综合介电性能的提升.     

Sm掺杂Bi4Ti3O12陶瓷晶体结构及电性能的研究

采用固相反应工艺制备了Sm3+掺杂层状结构无铅Bi4-xSmxTi3O12(x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00,1.25)介电陶瓷.利用XRD、SEM等测试方法研究了Sm掺杂量、烧结温度和保温时间对Bi4-xSmxTi3O12 (BST) 陶瓷晶体结构及电性能的影响.结果表明:所制备的Bi4-xSmxTi3O12陶瓷均具有单一正交相结构,BST陶瓷表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.样品的铁电性能测试表明,Sm3+施主掺杂明显降低了BIT的电导率,随着Sm3+含量的增加,Sm3+逐渐有部分取代B位,由于Sm3+取代Ti4+大大降低了氧空位的浓度,使得氧空位对电畴的钉扎作用减弱,并且材料的剩余极化Pr也相应提高.     

KCl熔盐法合成CaCu3Ti4O12陶瓷粉体

采用KCl熔盐法合成了CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷粉体.探究了不同KCl与CCTO原料质量比及不同焙烧温度对合成的CCTO粉料性质的影响.研究发现,KCl加入量的多少对合成的CCTO粉料纯度及颗粒形貌有着显著影响,当KCl与CCTO原料的质量比为1∶2或1∶1时,合成得到的CCTO粉料纯度高,但当KCl与CCTO原料的质量比超过1∶1时,合成得到的CCTO粉料中出现了少量杂质.当KCl与CCTO原料的质量比由1∶2逐渐增加至5∶1时,合成得到的CCTO粉料由方形颗粒逐渐转变成了以棒状颗粒为主.提高焙烧温度同样有利于CCTO棒状颗粒的生长.在KCl与CCTO原料的质量比为3∶1时,随着焙烧温度由750℃升高到950℃,合成得到的CCTO颗粒由方形逐渐转变为以棒状颗粒为主.     

La、Nb掺杂对Bi4Ti3O12薄膜介电性能和C-V特性的影响

采用溶胶-凝胶工艺制备了Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12铁电薄膜,研究了La、Nb掺杂对薄膜介电性能和C-V特性的影响.研究表明,在x<0.75、y<0.06范围内,随La、Nb掺杂量的增加, Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12薄膜的介电常数和C-V特性曲线回滞窗口增大,介电损耗和漏电流密度减小.x>0.5时,Bi4-xLaxTi3O12薄膜可获得大于1.8 V的C-V回滞窗口,且经1010极化开关后其回滞窗口的减小未超过6;;而Nb掺杂对增大Bi4Ti3-yNbyO12薄膜C-V回滞窗口的作用更加明显,但经1010极化开关后,其回滞窗口的减小较为明显,并出现一定平移.     

溶胶-凝胶法制备Al2O3粉体及其陶瓷的性能研究

以硝酸铝、柠檬酸为原料,采用溶胶-凝胶法制备Al2O3粉体.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对Al2O3粉体的晶体结构、形貌及粒径进行表征,并研究以MgO-CuO-TiO2作为添加剂时,Al2O3陶瓷的烧结特性及介电性能.结果表明:干凝胶经1000℃煅烧2h后得到了分散性良好的Al2O3粉体,粒径大约为50～ 80 nm.随着MgO掺杂量的增加,Al2O3陶瓷的相对密度、介电常数以及Q·f值都呈先增大后减小的趋势;随着温度的升高,烧结体的相对密度不断增大.当烧结温度为1500℃,MgO含量为0.5wt;时,Al2O3陶瓷的综合性能较好:相对密度为91.52;,介电常数和Q·f值达到最大值分别为9.46,19862 GHz.     

SrTiO3/Mg6Ti5O16复合陶瓷的微波介电性能研究

通过传统固相烧结法制备了xSrTiO3-(1-x)Mg6Ti5O16微波介质陶瓷,并研究其晶体结构、显微结构及微波介电性能.xSrTiO3-(1-x)Mg6Ti5O16复合陶瓷主要含有MgTiO3、SrTiO3和Mg6Ti5O16三相;复合陶瓷晶粒分布紧密,尺寸大小不均匀;适当增加SrTiO3含量可以有效提高介电常数和品质因数,并使谐振频率温度系数趋于正值.1420 ℃烧结的3.8;SrTiO3-96.2;Mg6Ti5O16复合微波陶瓷可获得最佳微波介电性能:εr=17, Q×f =42729 GHz和τf=5 ppm/℃.     

溶胶-凝胶法制备Bi4Si3O12薄膜的工艺参数影响研究

采用溶胶-凝胶法结合旋涂工艺,在石英玻璃衬底上制备了Bi4Si3O12 (BSO)多晶薄膜.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光光谱仪和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计表征了薄膜的物相结构、微观形貌及其光学性质,系统研究了制备过程中的溶胶组成和热处理工艺参数对薄膜性能的影响.结果表明,前驱体溶胶经750℃热处理6h可得到单相的BSO薄膜;预热处理可显著改善薄膜的形貌,降低冷却速率可明显减少薄膜裂纹,增强薄膜发光强度;在溶胶中加入乙二醇乙醚可显著提高薄膜的表面平整度;薄膜的透过率随着裂纹数量的减少明显提高.     

高居里点(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+xBi_4Ti_3O_(12)系统陶瓷微观结构及温度特性的研究

采用传统陶瓷制备工艺制备(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+ xBi_4Ti_3O_(12) (0≤x≤0.01)系统陶瓷.对在还原气氛(氮气)中烧成的陶瓷样品在一定温度下进行再氧化处理.研究了不同Bi_4Ti_3O_(12)掺杂浓度以及再氧化过程对BaTiO_3微观结构、介电性能及居里温度Tc的影响.结果表明:掺杂Bi_4Ti_3O_(12)后,BaTiO_3陶瓷的晶粒尺寸明显减小;Bi_4Ti_3O_(12)具有提高陶瓷居里点温度的作用,当x=1.0时,居里温度提高到T_c=150 ℃.随着BIT加入量的增加,电子与缺位混合补偿,晶格中将产生金属离子缺位,以补偿多余电子,因此随着BIT掺入量的增加,电阻率逐渐增大.     

WO3掺杂对BST微波介质陶瓷性能的影响

采用固相反应法,研究了WO3掺杂对Ba4Sm9.33Ti18O54(简称BST)微波介质陶瓷相组成、显微结构、烧结性能与介电性能的影响.结果表明:适量添加WO3能通过不等价离子取代Ti位,产生晶格缺陷,促进离子扩散,不仅能有效降低BST陶瓷的烧结温度至1280 ℃,而且能减少氧空位的产生,降低介电损耗.同时适量WO3时有新相BaWO4生成,它的出现也有利于改善其介电性能.添加0.25wt; WO3的BST陶瓷在1280 ℃烧结3 h时取得最佳介电性能:εr=80.4,Q·f=11740.85 GHz,Υf=-23.3×10-6/℃.     

金属有机分解法制备钛酸铜钙薄膜

采用金属有机分解法(MOD)在p-S i(111)衬底上制备了钛酸铜钙(CaCu3Ti4O12)薄膜。对前驱体溶液粉体退火后做了红外和X射线分析;对薄膜退火后做了X射线和原子力显微镜分析。结果表明,在空气中750℃退火1h后,钛酸铜钙结晶良好;钛酸铜钙薄膜的生长为二维生长模式。     

SiO_2添加物对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观结构与介电性能的影响

采用传统固相反应法制备了不同SiO_2掺量的CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO) 陶瓷材料,并研究了SiO_2含量对CCTO陶瓷物相结构、微观形貌及介电性能的影响.结果表明:高温烧结时,SiO_2不会与CCTO发生固相反应,而作为第二相物质存在于CCTO陶瓷的晶界,并对CCTO陶瓷的微观结构产生不同程度的影响.CCTO陶瓷的介电常数和介电损耗随SiO_2含量的增多而相应减小.阻抗分析表明,CCTO陶瓷的晶粒电阻随SiO_2的掺入略有改变,而晶界电阻则随SiO_2的掺入而显著增大.分析认为,晶界电阻的增大是导致CCTO陶瓷介电损耗降低的主要原因.     

Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BCZT)无铅压电陶瓷。借助XRD、SEM、阻抗分析仪等对该陶瓷的相组成、显微结构以及压电和介电性能进行了研究。结果表明,Fe2O3掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度Tc从85℃提高到95℃;当Fe2O3掺杂为0.02wt%～0.1wt%时,陶瓷样品均为ABO3型钙钛矿结构;少量Fe2O3掺杂促进了陶瓷晶粒的生长,但随着Fe2O3掺杂量进一步增加,陶瓷晶粒随之细化;当Fe2O3掺杂量为0.04wt%时,陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为400 pC/N,0.40,51,0.023和3482。