Y_2O_3掺杂超细(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷的研究

通过sol-gel法制得高纯、超细的Ba0.7Sr0.3TiO3粉体。以液相法掺杂MgO、ZnO、Bi2O3,和Y2O3等物质,得到平均粒径为50nm左右的混合粉体,制备出超细晶BST电容器陶瓷。分析了掺杂Y2O3对BST电容器陶瓷介电性能和显微结构的影响。结果表明:适量的Y2O3掺杂能够明显改善陶瓷介电性能,当w(Y2O3)为0.75%,烧结温度为1200℃时,得到了εr为2538,tanδ为0.006,耐压强度为5.83×103V/mm的BST电容器陶瓷。     

Sr/Ti及TiO_2晶型对SrTiO_3陶瓷性能的影响

在一定范围内变动锶钛摩尔比r(Sr/Ti)仍然可以得到性能良好的SrTiO3晶界层电容器,但施主添加物Nb2O5、La2O3及烧结剂SiO2的加入量应作相应变动。当r(Sr/Ti)=1时,Nb2O5与La2O3以等摩尔比加入为佳;当TiO2过量时Nb2O5宜减少;而当SrO过量时则La2O3应减少,并适当增加SiO2。r(Sr/Ti)在0.994~0.998时粉料有比较合适的松装密度,烧成试样有较低的电阻率(0.2~0.3 Ω·cm),晶粒尺寸为40~50 mm且比较均匀,氧化处理后瓷片有较理想的综合介电性能:er = 55 000~68 000,tgd <1?02,r50v >5?010 ·cm,VB(DC)≈600 V/mm,|腃·C1| (25~+125℃)<10%。相对于金红石相(R),锐钛矿型(A)TiO2与SrCO3的反应活化能更低,可以不经过SrCO3分解过程而在较低温度下直接合成SrTiO3。固相反应机理的差别导致瓷体微观结构差异,在调整r(Sr/Ti)的同时调整TiO2原材料中的金红石相(R)与锐钛矿相(A)之比可得到更理想的晶界层电容器瓷体。     

xCa_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3-(1-x)Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3系陶瓷介电性能的调控

采用烧成法制备了xCa_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3-(1-x)Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(CST-LLT)(x=0.4~0.8)系介质陶瓷,表征了其物相组成、结构特征及介电性能。所制备的材料具有钙钛矿结构特征,随着Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3组分的减少,1 170~1 260℃烧结的CST-LLT陶瓷介电常数(ε_r)变化范围在154.8~275.2,而品质因数(Q·f)在1 360~1 479GHz内先增加后逐渐减小,谐振频率温度系数(τ_f)变化范围为(-720.6~470.5)×10~(-6)/℃。当x=0.5,烧成温度为1 200℃,保温3h时,可得到理想的介电性能的介质陶瓷:ε_r=230,Q·f=1 455GHz,τ_f=24.5×10~(-6)/℃。     

CeO_2缓冲层对蓝宝石基Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3薄膜结构和介电性能的影响

利用磁控溅射法制备Ce O_2缓冲层,通过脉冲激光沉积法制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,在Al_2O_3(11—02)蓝宝石基片上构架了Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3和Pt/BST/Al_2O_3叉指电容器,对比研究了Ce O_2缓冲层对BST薄膜结构和叉指电容器介电性能的影响。通过X射线衍射仪、原子力显微镜和LCR表分别对叉指电容器的结构、表面形貌和介电性能进行了表征。实验发现,直接沉积在蓝宝石上的BST薄膜为多晶结构,生长在Ce O_2缓冲层上的BST为(001)取向的高质量外延薄膜。生长在Ce O_2缓冲层上的BST薄膜相对于没有缓冲层的BST薄膜具有更小的晶粒和均方根粗糙度。在40 V偏置电压下,Pt/BST/Al_2O_3和Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3叉指电容器的调谐率分别是13.2%和25.8%;最小介电损耗为0.021和0.014。结果表明Ce O_2缓冲层对生长在蓝宝石基片上的BST薄膜结构和介电性能具有重要影响。     

三价阳离子固溶的(Sr,Ca)TiO_3基瓷的缺位结构与介电性能

探讨三价阳离子（Mx3+=Sb,Y,Nd,La,x=0.02～0.06）固溶于（Sr,Ca）TiO3瓷晶相中,产生缺位补偿的A缺位（VA）点缺陷结构及其介电性能关系。A缺位浓度[VA]取决于M3+的A位或B位取代情况,M3+只取代A位[（Sr,Ca）1-xMx（VA）x/2]TiO3,或M3+只取代B位[（Sr,Ca）1-x/2（VA）x/2]（Ti1-xMx）O3,产生A缺位浓度[VA]较大,对其瓷料介电性能影响较明显;M3+同时取代A和B位[（Sr,Ca）]1-x1Mx1]（Ti1-x2Mx2）O3,由于电价补偿,产生A缺位浓度[VA]较小,因而对其瓷料介电性能影响较小。     

(Zn,Mg)TiO_3微波介质陶瓷性能的改善

采用固相反应法制备了(Zn,Mg)TiO3(ZMT)微波介质陶瓷,研究分别添加CaTiO3和BaLiBSi对ZMT陶瓷介电性能的影响。结果表明:CaTiO3和BaLiBSi均能调节ZMT陶瓷的温度系数τε值;BaLiBSi能有效降低ZMT陶瓷的烧结温度,抑制Zn2TiO4相的产生,提高所制陶瓷的微波介电性能。当添加质量分数10%的CaTiO3时,950℃烧结的(Zn1.06Mg0.12)TiO3陶瓷的τε值接近零:–6×10–6/℃。加入质量分数1.2%的BaLiBSi时,900℃烧结的(Zn1.13Mg0.048)Ti1.29O3陶瓷具有最佳的微波介电性能:εr≈24.8,Q.f=10 898 GHz,τε=17×10–6/℃。     

钙钛矿锰氧化物Ca_(0.5)Nd_(0.5)(Mn_(0.7)Fe_(0.3))O_3掺杂对Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3微波介电性能的影响

研究了传统固相反应法制备所得xCa_(0.5)Nd_(0.5)(Mn_(0.7)Fe_(0.3))O_3-(1–x)Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3(0.1≤x≤0.25,CNMFT_x)多晶陶瓷相组成、显微结构、烧结性能与微波介电性能之间的影响关系。X射线衍射研究表明,在研究组分范围内CNMFT_x样品均为单一正交钙钛矿结构;当烧结条件为1 400℃/4 h,x=0.1~0.2时,Fe~(3+)/Mn~(3+,4+)替代Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3中Ti~(4+)后,相对介电常数(εr为88.5~77.5)、品质因子(Q·f为7 010~9 370 GHz)和谐振频率温度系数(τf为207.4×10~(–6)/℃~149.1×10~(–6)/℃)逐渐降低,而当x=0.25时,εr(73.4)与τf值(119.6×10~(–6)/℃)仍按规律降低,虽然此时样品晶粒尺寸更为均匀,但Q·f值(5 100 GHz)降幅增加。因此,对于ABO3型钙钛矿结构的微波介质陶瓷,当具有铁磁效应离子的添加量较小时,微波介电性能的变化符合预期规律;但当置换量达到一定比例时,铁磁性增加,导电性增强,巨磁电阻效应减小,致使微波陶瓷介电损耗增加。     

Cr_2O_3掺杂TiO_2纳米粉体的制备及气敏性能研究

以钛酸四丁酯、硝酸铬为原料,采用sol-gel法制备了w(Cr2O3)为0~30%的Cr2O3-TiO2纳米粉体。利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对乙醇、CO、NO2等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体材料颗粒粒径小,且均匀;工作电压为4.0 V时,由w(Cr2O3)为20%的粉体在800℃烧结制得的气敏元件对体积分数为30×10–6的乙醇的灵敏度最高可达282,且具有较好的响应–恢复特性,响应时间和恢复时间分别是10 s和24 s。     

热处理温度对掺钕钇铝石榴石陶瓷析晶的影响

采用氧化钕、氧化钇、硝酸铝、氨水以及柠檬酸作为原材料,以低温燃烧法(LCS)制备出纳米粉末材料。该方法解决了固相反应的高温合成及化学沉淀法的粉体团聚问题。通过热重-差热(TG-DTA)、X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外透射(FT-IR)和透射电镜(TEM)测试手段研究粉末的特性,采用谢莱方程(Scherrer)根据YAG(420)晶面的衍射曲线半峰宽数据计算出晶粒尺寸,详细研究陶瓷材料在不同热处理条件下的析晶情况。研究结果表明：YAG相的形成温度为850℃,在热处理过程中出现YAP中间相,于1050℃转变成纯YAG相,颗粒在不同的热处理条件下呈现不同的尺寸,在20～50nm范围变化。随着热处理温度的升高,平均晶粒尺寸增加,晶粒尺寸的标准偏差保持在2．0左右,晶格参数逐渐减小。晶粒主要以晶界扩散形式进行生长,晶格参数膨胀是由晶粒表面的排斥偶极距所造成的。     

LMT-CT-LST高介电复合陶瓷的制备及性能调控

采用传统固相合成法制备0.1La(Mg_(0.5)Ti_(0.5))O_3-(0.9-x)CaTiO_3-x(Li_(0.5)Sm_(0.5))TiO_3(LMT-CT-LST,摩尔比x=0.1~0.6)系列微波介质陶瓷,并研究该系列微波介质陶瓷的物相结构、表面形貌及微波介电性能。X线衍射(XRD)研究表明,所有的LMT-CT-LST样品均为钙钛矿结构。扫描电镜(SEM)表明,随着(Li_(0.5)Sm_(0.5))TiO_3含量的增加,样品的晶粒尺寸会不断增加。当x=0.6时,有些晶粒会出现异常长大现象,这对样品的微波介电性能有很大的影响。介电性能研究结果显示,随着(Li_(0.5)Sm_(0.5))TiO_3含量从0.1增加至0.6,介电常数(εr)略微从121.56减小至117.5,而对应的品质因数(Q×f)从10 055.71GHz降低至4 042.15GHz;此外,该体系谐振频率温度系数(τf)随(Li_(0.5)Sm_(0.5))TiO_3含量的增加逐渐向负值方向移动。当x=0.6时,复合陶瓷在1 340℃烧结4h,可获得最佳的综合微波介电性能,即ε_r≈117.5,Q×f≈4 042.15GHz(f=3.415 GHz),τ_f≈10.13×10-6/℃。     

低阻钛酸锶钡基PTC材料的制备与电性能

BaTiO3正温度系数(PTC)陶瓷因其具有较高的室温电阻率而使其在低压领域中的应用受到限制,因此,有必要降低其室温电阻率.低阻化的一个途径是将金属与BaTiO3基PTC陶瓷复合来制备复合PTC材料.采用传统陶瓷工艺制备Ni/(Ba,Sr)TiO3复合PTC材料.为避免金属Ni被氧化,复合材料在弱还原气氛下烧成.为排除烧结气氛的影响而讨论金属Ni的影响,(Ba,Sr)TiO3 PTC陶瓷也在同一弱还原气氛下烧成.PbO-B2O3-ZnO-SiO2系玻璃料的加入改善了复合材料的两相分布,优化了复合材料的性能.     

（Ba0.5Sr0.5）TiO3铁电薄膜的制备工艺及电学性质研究

采用溶胶 凝胶方法制备出纯立方钙钛矿相、介电性能和漏电流特性良好的 (Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 铁电薄膜 .研究发现 ,随着烧结温度的升高 ,(Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 薄膜纯度和结晶度增高 ,介电常数提高 ,漏电流密度降低 .在 75 0℃进行保温 1h热处理的薄膜性能较好且稳定 :在室温下测得薄膜介电常数为 2 5 0 ,介电损耗为 0 .0 30 ,漏电流密度为 6 .9× 10 -8A/cm2 .较高的介电常数、较低的漏电流密度可能源于良好的纯度和结晶度 .进一步研究表明 ,薄膜导电遵从空间电荷限制电流机制 .     

钛酸锶钡/铋锌铌多层复合薄膜的制备及性能

采用溶胶一凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸锶钡/铋锌铌多层复合薄膜样品.研究了不同退火温度下多层复合薄膜的结构、微观形貌及介电性能.结果表明:在退火温度高于700℃时,所得复合薄膜中会出现立方焦绿石结构的铋锌铌和钙钛矿结构的钛酸锶钡.750℃退火处理得到的多层复合薄膜,表面致密,无裂纹,其相对介电常数...     

凝胶固相反应法合成亚微米级钛酸锶钡陶瓷粉体

以TiO2和BaCO2,SrCO3粉体为原料,采用凝胶固相反应法合成了亚微米级Ba—Sr0.4TiO3陶瓷粉体。对凝胶固相反应过程进行了DSC热分析,并观察和测定了合成粉体的微观形貌、相结构和粒度分布。结果表明：Ba0.6Sr0.4TiO3粉体合成温度对应于857℃,在900～1000℃温度范围煅烧均可获得颗粒尺寸约0．5μm、粒径分布均匀的Ba0.6Sr0.6TiO3粉体。试验结果表明,凝胶固相合成Ba0.6Sr0.4TiO3的粉体粒径取决于原料粉体尺寸,经高温煅烧后因各组元元素的互扩散导致粉体粒径有所长大,要获得更细的合成粉体应采用更细的粉体原料。     

掺杂Y2O3对Ba0．92Sr0．08Ti0．9Sn0．1O3介质瓷性能的影响

以BaCO3、SrCO3、SnO2和TiO2等为原料,Y2O3为掺杂剂,在不同温度下烧结,制得了Ba0.92Sr0.08Ti0.9Sn0.1O3系介质瓷,通过SEM分析了Y2O3对试样的微观形貌的影响,测试了试样在1 kHz频率条件下试样的电容量C、介质损耗因数D和-25~ 95℃试样的C和D,得到了试样在1 kHz频率下的居里温度TC及介电常数rε和介电损耗tanδ随温度的变化曲线。结果表明,在室温下,试样的rεt、anδ及介电常数变化率Δε/ε随着Y2O3加入量的增加,都是呈现先减小后增加的趋势;随着烧结温度的升高,rε呈上升趋势而tanδ呈下降趋势。最终得到了烧结温度为1 340℃,加入Y2O3摩尔分数为0.5%时,rε达最大值(3 774),tanδ达最小值(28×10-4),介电常数变化率为22.91%(25~85℃)的Ba0.92Sr0.08Ti0.9Sn0.1O3介质瓷。     

Pechini法制备超细BST粉体及其陶瓷的研究

采用Pechini法制备了约100nm的（Ba0.79Sr0.21）TiO3超细粉体,并在其中掺杂超细Bi4Ti3O12粉体制备了BST混合粉体．并用其制备了平均粒径为0．5μm、ετ为1740和tanδ为0．0038的BST陶瓷．研究了热处理温度和分散剂的量对粉体性能的影响,烧结温度对BST陶瓷介电性能和显微结构的影响。得到了较优的工艺参数,即热处理温度800℃、分散剂的量2．25mL和烧结温度1150℃．     

H3BO3掺杂的Ba5Nb4O15陶瓷的烧结及介电性能

采用传统的固相烧结工艺制备了H3BO3掺杂的Ba5Nb4O15陶瓷。研究了H3BO3掺杂量对Ba5Nb4O15陶瓷的相成分、微观结构、烧结以及微波介电性能的影响。结果表明:H3BO3掺杂的Ba5Nb4O15陶瓷中,除主晶相Ba5Nb4O15相外,还生成了BaNb2O6和BaB2O4相;H3BO3能够将Ba5Nb4O15陶瓷的烧结温度降低500℃左右,同时没有显著损害该陶瓷的微波介电性能;当H3BO3掺杂量为质量分数1%时,900℃烧结的Ba5Nb4O15陶瓷具有良好的微波介电性能:εr=38.8,Q×f=48 446 GHz,τf=37.0×10–6/℃。     

Y~(3+)掺杂ZnO压敏陶瓷的微结构和电性能研究

采用两步烧结法制备了Y3+掺杂的(以Y(NO3)3·6H2O形式加入)ZnO压敏陶瓷,通过XRD、SEM和EDX系统研究了Y3+掺杂量对ZnO压敏陶瓷微结构和电性能的影响。结果表明:随着Y3+掺杂量的增加,电位梯度VT和非线性系数α提高,晶粒尺寸减小,施主浓度Nd和晶界态密度Ns降低,势垒宽度ω增大。当掺杂的x[Y(NO3)3·6H2O]为1.2%、烧结温度为1100℃时,ZnO压敏陶瓷电性能最好,其VT为675V/mm,α为63.9,漏电流IL为2.40μA。