Nd扩渗BaTiO_3陶瓷的电性能与XPS研究

采用气相法对钛酸钡陶瓷扩渗Nd元素,经Nd扩渗BaTiO3陶瓷的电性能发生了十分显著的变化。通过正交实验,确定了最佳扩渗条件,当Nd的浓度为2%,扩渗时间为4h,扩渗温度为860℃时,BaTiO3陶瓷的导电性最好,其室温电阻率从4 3×109Ω·m下降为37 45Ω·m,而且随着温度升高,交流电导逐渐增大,导电性更强。Nd扩渗使BaTiO3陶瓷的介电常数增加,而介电损耗降低,BaTiO3陶瓷的介电性能得到了显著改善。经Nd扩渗BaTiO3陶瓷的介电常数随着温度的变化呈明显的PTC效应,其居里温度降低为118 1℃。经XPS测试分析,给出了Nd扩渗BaTiO3陶瓷体系中各元素结合能位置的峰值,并表明Nd扩渗BaTiO3陶瓷中Nd,Ba,Ti都存在变价,因而导致了BaTiO3陶瓷导电性的增强。     

稀土对BaTiO3陶瓷的气相化学热扩渗及其电性能研究

采用气相法对钛酸钡陶瓷扩渗稀土元素，稀土扩渗使BaTiO₃陶瓷的电性能发生了显著变化。室温电阻率明显下降，从4.3×10⁹Ω·m变为4.84Ω·m;随着频率增大和温度升高，交流电导逐渐增大，BaTiO₃陶瓷的导电性更强。稀土扩渗使BaTiO₃陶瓷的介电常数明显增加，尤其在低频下增加显著;介电常数随温度的变化呈明显的PTC效应，并使BaTiO₃陶瓷的居里温度升高为124.9℃。经XRD分析，扩渗的稀土元素并没有进入BaTiO₃陶瓷的晶格中，而是存在于晶界上。经XPS测试分析，稀土扩渗后的BaTiO₃陶瓷中钡、钛、稀土等都存在着不同程度的变价，因而导致了BaTiO₃陶瓷电阻率的降低。TG-DTA曲线分析表明，稀土扩渗后的BaTiO₃陶瓷有较好的高温热稳定性。     

稀土气相扩渗BaTiO3基PTC陶瓷的NTCR效应

采用稀土气相扩渗法制备了La改性的BaTiO3基PTC陶瓷,并对其室温电阻率的变化及温-阻效应进行了研究.结果表明,BaTiO3基PTC陶瓷经La气相扩渗后,室温电阻率从2.7×109Ω.m下降到220Ω.m,在25-500℃范围内,电阻率随温度升高单调递减,从220Ω.m降至5.8Ω.m,产生了明显的NTCR效应.结合XRD,SEM,EDAX以及介电性能测试结果分析了La气相扩渗BaTiO3基PTC陶瓷NTCR效应的形成机理,建立了NTCR效应的物理结构模型.     

镨气相扩渗PbTiO3陶瓷的制备及其电性能

采用气相化学热扩渗方法制备了Pr改性的PbTiO3陶瓷,并对扩渗后PbTiO3陶瓷的组成、结构及电性能的变化进行了研究。通过XRD,SEM及Pr元素的面扫描分析证实Pr元素已经渗入到PbTiO3陶瓷体相,且分布均匀,并生成了Pr2Ti2O7等新的化合物,由此导致了PbTiO3陶瓷导电性的显著增强。在Pr扩渗PbTiO3陶瓷的实验中,通过正交试验法确定了扩渗的最佳工艺条件,即Pr元素的扩渗质量分数为0.015,扩渗时间为3 h,扩渗温度为860℃,此时PbTiO3陶瓷的导电性最好,其室温电阻率从2.0×1010下降为9.487Ω·m。对改性的PbTiO3陶瓷进行了交流复阻抗分析,随着温度的升高,扩渗后的PbTiO3陶瓷的导电性更强,其晶粒电阻和晶界电阻均随温度升高而呈逐渐下降的趋势,已不存在PTC效应,有向导电体过渡趋势。     

镨对锌单取代杂多化合物气相扩渗的电性能及XPS研究

报道了采用气相法对K7ZnBW11O39配合物进行Pr的化学热扩渗, 研究了材料的电性能, 并结合XPS等表征手段对其导电机理加以了初步的分析. 通过配合物的TG-DTA分析确定了扩渗温度,扩渗后材料的ICP分析测试表明, 微量Pr可渗入到试样中. 经XRD分析发现, 扩渗后,化合物的晶型发生了改变, 得到了新的化合物. 利用四电极法和交流阻抗法对扩渗前后样品的导电性能进行了测试, 结果表明材料的导电性能发生了十分显著的变化, 扩渗后试样的电导率为2.98×10-2 S*cm-1, 比扩渗前的电导率3.54×10-6 S*cm-1提高了约104倍. XPS能谱及交流阻抗谱分析显示可能存在氧空穴导电.     

La-Ce对PbTiO3陶瓷气相扩渗生成La2Ti6O15和CeTi21O38的陶瓷材料及其电性能

报道了采用气相法对PbTiO3陶瓷扩渗La-Ce混合稀土元素的研究. 在气相扩渗过程中, La, Ce与PbTiO3陶瓷组元发生了复杂反应,生成了稀土化合物La2Ti6O15和CeTi21O38, 制备出未见报道的La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料, 经测试其导电性能发生了十分显著的变化. La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料的室温电阻率从2.0 ×1010??@m下降为0.248 ?@m,而且随着温度的变化, 晶粒电阻呈现明显的PTCR效应,而晶界电阻随着温度的升高,呈急剧连续降低状态,总电阻的变化规律与晶界电阻的变化相一致, 试样总电阻的PTCR效应已不存在, 近趋导体. 经XPS测试分析, 进一步证实了La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料中铅、钛等元素均有变价, 因而导致了La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料电阻率的降低, 测试结果还首次给出了La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料中各元素结合能位置的峰值. TG-DTA热分析表明La2Ti6O15-CeTi21O38-PbTiO3陶瓷材料具有较好的高温热稳定性.     

稀土气相扩渗法制备钕-氮化钼及其导电性

过渡金属氮化物因其具有共价固体、离子晶体和过渡金属的综合特性,从而表现出特殊的物理性质和化学性质[1],并具有导电性好,键合强度大、硬度和熔点高等特点,因此比传统的铜、铝及其合金更适合制备电子器件[2,3]。此外其电磁特征类似金属,导电率、霍尔系数、磁化率和热熔都属于金属范围,是一种应用前景良好的导电材料[4￣6]和电极材料[7]。传统的合成方法主要采用金属卤化物、氢化物与氮、氨反应或者金属和氮反应获得相应的金属氮化物[2,8]。在已有的合成方法中,均存在反应时间长,产物中常伴有M o2N、γ鄄M o2N等杂相,不利于应用。稀土气…     

掺杂稀土元素对细晶BaTiO3系统耐压及介电性能的影响

研究了稀土元素Ho2O3和Er2O3掺杂BaTiO2基瓷料，其在BaTiO2系品粒中可抑制晶粒生长，使晶粒尺寸变小，体密度增高，呈现细晶效应，ε峰在整个温区范围内弥散，提高室温下介电常数，减小容量变化率。本系统中三价稀土氧化物Ho2O3和Er2O3等物质同时加入到BaTiO2陶瓷中后，稀土氧化物没有全部进入晶格内部发生取代，其中的一部分与其他添加剂形成一些非铁电相，提高耐压；另一部分留在晶界处，成为晶粒抑制剂，使得晶粒细小，瓷体致密，提高陶瓷的耐压。     

Nd2O3掺杂(BaSr)TiO3对陶瓷结构和性能的影响

采用常规固相反应法,以Ba0.6Sr0.4TiO3 10%MgO(BSTO)体系为基体成分,研究了Nd2O3掺杂对其显微组织结构和介电性能的影响规律,结果表明掺杂Nd2O3后,抑制了BSTO晶粒的生长;随着Nd2O3掺杂量的增加,陶瓷的晶粒尺寸变小,密度增大,材料的居里温度向负温度方向移动,并且展宽了介电峰,使材料的温度稳定性提高,此外,随着Nd2O3掺杂量的增加,材料的可调性减小,介电常数减小。     

La3+,Sr2+置换对Ca[(Mg1/3Nb2/3)0.6Ti0.4]O3陶瓷微波介电性能的影响

研究了La^3＋，Sr^2＋置换对Ca[（Mg1/3Nb2/3）0.6Ti0.4]O3陶瓷微观结构与微波介电性能的影响。研究结果表明：La^3＋，Sr^2＋置换改性Ca[（Mg1/3Nb2/3）0.6Ti0.4]O3系列陶瓷均形成了单一正交系的钙钛矿结构；随着置换量的增加，La^3＋改性Ca[（Mg1/3Nb2/3）0.6Ti0.4]O3陶瓷的介电常数、介电损耗下降，同时谐振频率温度系数向正的方向移动，而Sr^2＋改性陶瓷则表现出相反的规律，其主要原因在于La^3＋，Sr^2＋置换所引起Ca[（Mg1/3Nb2/3）0.6TiO4]O3陶瓷内部氧八面体结构变化上的差异。     

纳米钛酸钡及其烧结物的制备

溶胶 凝胶技术已为制备各种金属氧化物纳米材料的较普遍方法[1],其优点是产物具有超细颗粒尺寸 ,高纯度和化学均匀性 .溶胶 凝胶法制备纳米钛酸钡时一般将钛的有机醇盐与钡盐反应生成溶胶 ,然后形成凝胶 ,再进行热处理制得纳米钛酸钡[2 ,3].本文以钛酸丁酯和氢氧化钡为原料 ,采用溶胶 凝胶工艺制备出纳米钛酸钡晶体粉末 .用ＴＧ ＤＴＡ和ＦＴＩＲ技术考查了纳米晶钛酸钡凝胶先体热分解反应过程 ,用ＳＥＭ和ＸＲＤ对粉体形貌和晶型进行分析 ;并用上述粉体制成了微观组织结构仍保持纳米尺寸的陶瓷材料 .粉体制备 :称 15 7ｇ氢氧化钡 (Ｂａ(…     

EPMA and Microstructural Characterization of Yttrium Doped BaTiO3 Ceramics

 Yttrium-doped BaTiO₃ ceramics have been studied as a potential material for positive temperature coefficient resistors (PTCR). The mechanism of Y incorporation into BaTiO₃ plays an important role for displaying good electrical properties. Determination of the amount of yttrium in the BaTiO₃ as well as microstructure characterization of the samples were performed using SEM, EDS and WDS analysis. An optimized trace element WDS quantitative analysis was applied to determine elemental concentrations for Ba, Ti and Y in the samples as accurately as possible. BaTiO₃ and Y₂O₃ were used as standards. Analysis was undertaken using a JEOL JXA 840A electron probe microanalyzer. WDS X-ray intensity measurements were performed under 20 kV, 50 nA beam current and 0.2% preset standard counting deviation (σ_c) using a PET crystal. Measured k-ratios were quantified by ZAF matrix correction. Average results of WDS quantitative analysis showed 20.17 ± 0.08 at % Ti, 19.95 ± 0.09 at % Ba, 0.22 ± 0.03 at % Y, and 59.66 at % O. The results suggest incorporation of yttrium in the BaTiO₃ preferentially at the Ba-sites, however partial incorporation of Y at Ti-sites could not be excluded.     

BN掺杂钛酸钡基NTC材料的研究

钛酸钡基材料在居里温度以下呈优异的NTC特性,围绕BN掺杂制备钛酸钡基NTC功能陶瓷材料,分别对不同掺杂量、烧结工艺过程进行了研究.结果表明,随着烧结温度的升高,NTC材料的致密化程度增强,其室温电阻率和NTC效应也会有一些变化,随着烧结温度的提高,NTC材料的居里温度也会有微小的变化;加入BN采用传统固相烧结法在烧结...     

施主掺杂微量的Y_2O_3对BaTiO_3基样品的电性能及PTC效应的影响

为了适应市场对过热保护作用的PTC热敏陶瓷应用需求,采用了固相法的烧结工艺来制备PTC热敏陶瓷样品。主要研究了施主掺杂微量Y_2O_3的BaTiO_3基陶瓷在空气中1 340~1 360℃烧结0.5~1 h后其室温电阻率与升阻比(ρ_(max)/ρ_(min))随施主掺杂含量的变化关系。在实验中我们详细地阐述了BYT陶瓷样品的室温电阻率随施主掺杂含量(0.1≤x≤0.3 mol%)的变化曲线呈现类似"U"形曲线的半导化机理;根据Heywang-Jonker模型成功地解释了该样品的PTC效应随施主掺杂量的增加而呈现出先增加后减小的变化趋势的原因;讨论了烧结助剂SiO_2对BYT样品微观结构以及电性能的影响。     

Optimization of Sintering Conditions to Enhance the Dielectric Performance of Gd3+ and Ho3+ Codoped BaTiO3 Ceramics

BaTiO₃ dielectric capacitors, one of the important energy storage devices, play critical roles in storing electricity from renewable energies of water, wind, solar, etc. The synthesis of BaTiO₃ ceramics with weak temperature dependence and a high dielectric constant at room temperature (ε_RT′) is an urgent problem to meet the miniaturization and large capacity of dielectric capacitors. Doping rare earth elements into BaTiO₃ can solve this problem, but it is still challenging. In this work, we adopt a synergistic strategy of increasing ε_RT′ and improving the temperature stability by codoping Gd³⁺ and Ho³⁺, respectively, to address this challenge. By carefully adjusting the synthesis conditions in the solid-state reaction, codoping 7% Gd³⁺ and 7% Ho³⁺ in BaTiO₃ (BGTH7) ceramics were synthesized. The temperature-dependent dielectric constant reveals that the obtained optimal BGTH7 ceramic satisfies the X7U specification and displays a stable ε′ in the temperature range of −55~125 °C. The optimal BGTH7 ceramic after sintering at 1400 °C for 6 h exhibits a high dielectric constant of 5475 and low dielectric loss (tan δ) of 0.0176, hitherto exhibiting the best performance in X7U ceramics. The findings in this work are conducive to the miniaturization and stabilization of dielectric energy storage devices.     

SrHfO3∶Ce纳米粉体与陶瓷的发光特性研究

采用共沉淀法制备了Sr0.99Ce0.01HfO3纳米粉体, 采用常压烧结工艺制备了Sr0.99Ce0.01HfO3陶瓷材料, 烧结温度和烧结时间分别为1600 ℃和4 h. 采用XRD, SEM, TEM等手段表征了粉体和陶瓷样品, 讨论了材料的激发光谱和发射光谱. Sr0.99Ce0.01HfO3纳米粉体的激发光谱由2个激发峰构成, 峰值分别位于216和309 nm;220 nm激发的粉体的发射光谱主要由两个发光谱带组成, 其峰值分别是398和467 nm, 分别对应5d→2F5/2和5d→2F7/2发光跃迁. 而309 nm激发的粉体的发射光谱只有一个宽带发射峰, 峰值位于392 nm. Sr0.99Ce0.01HfO3陶瓷样品的激发光谱由一个宽带激发峰构成, 峰值位于312 nm;发射光谱由一个宽带发射峰构成, 峰值位于402 nm.