改性PbTiO_3压电陶瓷及其在SAW中的应用

本文介绍了采用一般工艺研制的以Nd、Mn、In改性的PbTiO_3压电陶瓷的性能及其测试方法;并探讨了In含量与瓷料的晶粒尺寸、表面波延迟温度系数及传输损耗的关系。以化学分子式为(Pb_(0.88)Nd_(0.1))(Ti__(0.92)Mn_(0.02)In_(0.06))O_3的配方获得了晶粒尺寸为0.5～1.8μm; 抛光表面气孔小于1.5μm;表面波传输损耗为4dB/cm(30MHz);相对介电常数为210;机械品质因数为1800;表面波延迟温度系数为20ppm/℃(0～80℃)优良压电陶瓷材料。本文研究了这种陶瓷材料在SAW中的应用。     

基于ScAlN/FeGa结构的磁电声表面波谐振器

该文研究基于磁致伸缩FeGa合金衬底的磁电声表面波(SAW)谐振器。首先,在FeGa磁致伸缩衬底上溅射沉积了ScAlN压电薄膜,完成了单端口声表面波谐振器的制备;其次,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对ScAlN薄膜进行结构分析;最后,采用矢量网络分析仪和微波探针台测试S参数和群时延。结果表明,ScAlN薄膜晶粒呈柱状生长且具有高度(002)取向,薄膜表面粗糙度在2.36nm左右;当ScAlN压电薄膜厚为0.7μm,波长为15.74μm时,SAW谐振器的谐振频率为218.75 MHz,相速度为3 443m/s,机电耦合系数为0.06%,与COMSOL仿真计算结果较吻合。     

高频声表面波器件用压电晶圆清洗技术研究

论述了低浓度碱性过氧化氢清洗液兆声清洗钽酸锂、铌酸锂和水晶等压电晶圆的工艺技术。在保持压电晶圆特性的前提下,该技术可有效去除晶圆表面小于0.2 μm的附着颗粒,使其表面洁净度满足亚微米线宽高频声表面波（SAW）器件生产要求,同时降低了化学品、去离子水的消耗量及对环境的污染。     

基于声表面波聚二甲基硅氧烷薄膜形变研究

提出了一种新的聚二甲基硅氧烷薄膜形变方法。在128°YX-LiNbO3压电基片上光刻叉指换能器,其激发的声表面波在压电基片上亲水表面的阻力共同作用下挤压微槽内水相微流体,使得其上的聚二甲基硅氧烷薄膜发生形变。采用红色染料溶液微流体为实验对象进行聚二甲基硅氧烷薄膜形变实验,结果表明,所提出的方法可有效实现聚二甲基硅氧烷薄膜形变,且与激发声表面波的电信号功率、水相微流体的体积及薄膜厚度有关。在13μL水相微流体,薄膜厚为12.5μm,电信号功率为26.5dBm时,薄膜最小形变距离为280μm。     

压电基片上集成微通道数字微流体微混合器研究

微流体在压电基片上输运往往偏离声表面波传播方向,尤其是当压电基片表面疏水层不很均匀时,给微流体诸如混合等操作带来不便。在1280旋转Y切割X传播方向的LiNbO3基片上研制了集成有聚二甲基硅氧烷为材料T型微通道的微混合器,压电基片上采用光刻工艺制作相互垂直叉指换能器及反射栅。待混合的两微流体采用微量进样器分别进样到声路径微通道中,依次在两叉指换能器上加RF电信号,它激发的声表面波驱动其声路径上微通道中的微流体沿微通道输运、合并,并快速混合。对2μl水-2μl蓝色染料微流体和2μl甘油-2μl蓝色染料微流体进行混合实验,结果表明,声表面波的作用可以提高微通道中微流体的混合速度,且混合程度更高。     

简讯

声表面波传感器最近国外研制成一种由压电基片组成的声表面波传感器(如下图),它的每一端用微加工技术制成叉指式电极阵列,作为传递器和接收器。当传递器被谐振频率激励时,在基片上同时感应产生机械雷利波,然后接收器将此机械波转换成电信号,并进行放大。传波特性取决于表面材料第一个100μm 处的特性。由于吸收或冷凝现象引起的表面特性的变化,使输出频率产生可测变化。在声表面波器件上涂覆适当材料,能检测诸如水、乙醇、SO_2、H_2和有机磷化合物蒸汽的 ppm 浓度;它     

低声阻抗0—3型PZT/PT/PVDF压电复合材料的研制

压电陶瓷材料的高声阻抗制约着其在水听器和超声成像方面的应用。为了对压电陶瓷材料的声阻抗和声速进行调节,本研究以聚偏氟乙烯(PVDF)及钛酸铅(PT)和锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷粉体为原料,经过流延、热压等工艺制得了4种含有不同量PT及PZT的0—3型PZT/PT/PVDF压电复合材料。研究了所制压电复合材料的声学、压电和介电性能。结果表明:所制压电复合材料的声阻抗均小于140 MPa.s/m,最优压电应变常数d33达43 pC/N,相对介电常数为185～210,介质损耗约为2×10–2。     

单片式声电卷积器/相关器及其在信号处理中的应用

本文讨论了声表面波单片式ZnO/SiO_2/Si声电卷积器/相关器的原理与设计。它是利用压电体的自由表面相反传播的声表面波的非线性互作用,还利用半导体中的载流子与声场互作用获得其复杂的卷积/相关信号。本文介绍的是一种在半导体(n-Si)表面上沉积一层压电膜(ZnO)的层状结构的固态器件。其特点是量轻、低工作电压、低的伪信号电平和温度系数,实测卷积器/相关器的性能为f_0=60MHz,带宽为3.8MHz,卷积效率为F_(T_0)=-63～-65dBm,相关时间为T=4.5μS、动态范围大于40dB。最小输入功率小于1dBm。     

压电基片上微液滴沿球形表面输运特性研究

研究了声表面波驱动压电基片上微液滴沿球形表面输运特性。球珠底部采用聚二甲基硅氧烷点粘在128°YX LiNbO3压电基片上,并放在恒温箱中固化。压电基片上微液滴在声表面波驱动力和球珠阻力的共同作用下沿球珠表面输运。为便于观察,采用红墨水溶液为实验对象,对球形表面微液滴声表面波作用下输运特性进行了研究。结果表明,微液滴在球形表面上输运特性取决于激发声表面波的电信号功率、球珠直径和微液滴体积。3 μL微液滴在28.7 dBm电信号功率下,可以输运到直径2 mm的球珠顶端。     

高稳定性压电陶瓷材料

本文概要介绍了当前国内外对高稳定性压电陶瓷材料的研究动向。重点叙述大功率换能器、声表面波、压电陀螺及陶瓷滤波器等压电器件用的高稳定性压电陶瓷的化学组成、性能指标及其应用前景。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及性能研究

采用辐照凝胶法制备了锂离子电池正极用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体材料。采用XRD、SEM和电化学充放电测试对制备材料的结构和性能进行了表征。结果表明:900℃制得的样品具有较好的层状结构,结晶性适中,电化学性能优异:其首次放电容量高达184mA·h/g(2.80～4.50V,C/10),30次循环后的容量保持率为87.4%,表现出较好的充放电容量和循环性能,较之850,950℃煅烧样品具有最小的交流阻抗和直流阻抗。     

(Bi_(1/2)Na_(1/2))_(1-x)Ba_xTiO_3系铁电陶瓷制备工艺研究

采用 XRD、SEM等分析技术 ,研究了制备工艺对 (Bi1 /2 Na1 /2 ) 1 - x Bax Ti O3(简称 BNBT)结构形成的影响 ,给出了温度和时间对该体系晶体结构形成的影响特征。研究结果表明 ,在适当温度及保温时间下 ,能获得全钙钛矿结构的 BNBT固溶体 ;在同样工艺条件下 ,钡成分的增加有抑制晶粒长大的作用     

钽钪酸铅-钛酸铅制备工艺研究

采用XRD、SEM等分析技术,研究了制备工艺与(1x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3xPbTiO3(简称PSTT)结晶性能的关系。如选择适当的组分,在适当的温度下采用传统的电子陶瓷混合氧化物法可以获得全钙钛矿相结构的PSTT陶瓷;PSTT陶瓷晶粒细小均匀。     

高Q Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3介质谐振器材料及其在毫米波系统中的应用

叙述了Ｂａ（Ｚｎ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３介质谐振器材料的制备、结构、微波性能及典型应用。Ｂａ（Ｚｎ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３介质材料介电常数εｒ为２９．５，频率温度系数τ≈０（－５５～＋８５℃），１０ＧＨｚ下最大无载Ｑ值１４７００，在２８ＧＨｚ测得Ｑ值约为４８００。这种材料具有高Ｑ值，特别适用于Ｘ以上波段作为振荡器电路中频率稳定元件。用这种介质谐振器已研制出８ｍｍ介质稳频微带耿氏振荡器，频率稳定度小于１０×１０－６／℃，最大输出功率达１８０ｍＷ。     

Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷的研究进展

3G移动通信事业的迅速发展对应用于基站的微波介质谐振器陶瓷材料的Q值提出了更高的要求。Ba(Zn1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷材料因为具有很高的Q值、接近于零的τf和适宜的εr而备受关注。介绍了Ba(Zn1/3Nb2/3)O3系列微波介质陶瓷的结构和性能、改性研究、纳米化制备工艺及Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-Ba(Co1/3Nb2/3)O3复合技术,以期对该领域其他研究者有所帮助。     

沿[001]c极化0.70Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.30PbTiO_3单晶的声表面波传播特性研究

以室温下弛豫铁电单晶0.70Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.30PbTiO_3(PMN-30%PT)的材料参数为基础,研究了该晶体沿[001]c极化情况下,不同切型的声表面波传播特性.研究发现,X-切型的PMN-30%PT单晶是一种具有低相速度和高机电耦合系数的材料,同时存在许多能流角为零的传播方向,综合来看,X-切型的127°左右方向是声表面波的最佳传播方向.     

Armoring LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 Cathode with Reliable Fluorinated Organic–Inorganic Hybrid Interphase Layer toward Durable High Rate Battery

Ternary layered oxide materials have attracted extensive attention as a promising cathode candidate for high‐energy‐density lithium‐ion batteries. However, the undesirable electrochemical degradation at the electrode–electrolyte interface definitively shortens the battery service life. An effective and viable approach is proposed for improving the cycling stability of the LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ cathode using lithium difluorophosphate (LiPO₂F₂) paired with fuoroethylene carbonate (FEC) as co‐additives into conventional electrolytes. It is found that the co‐additives can greatly reduce the interface charge transfer impedance and significantly extend the life span of LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂//Li (NMC//Li) batteries. The developed cathode demonstrates exceptional capacity retention of 88.7% and remains structural integrity at a high current of 5C after 500 cycles. Fundamental mechanism study indicates a dense, stable fluorinated organic–inorganic hybrid cathode‐electrolyte interphase (CEI) film derived from LiPO₂F₂ in conjunction with FEC additives on the surface of NMC cathode material, which significantly suppresses the decomposition of electrolyte and mitigates the dissolution of transition metal ions. The interfacial engineering of the electrode materials stabilized by the additives manipulation provides valuable guidance for the development of advanced cathode materials.     

钛酸钙对BZN-CaTiO3系统介电性能的影响

研究了利用电子陶瓷工艺制得的主晶相为Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN)和CaTiO3的新型陶瓷,BZN具有立方钙钛矿结构。通过烧结温度的改变得到不同介电性能的陶瓷材料,发现CaTiO3的添加量对系统介电性能有显著影响。在1 395℃烧结的BZN-CaTiO3陶瓷,当CaTiO3的添加量为60%(质量分数)时介电性能最佳,其εr为99.97,tgδ为0.54×10-4,αC为–13.05×10-6℃–1(25~85℃,1MHz下测量)。     

Influence of substrate temperature to prepare (1 0 3) oriented AlN films

(1 0 3) Oriented AlN films is an attractive piezoelectric material for the applications on surface acoustic wave (SAW) and film bulk acoustic wave (FBAR) devices. As regards the SAW properties of the (1 0 3) oriented AlN films, the electromechanical coupling constant (K²) is larger than the (0 0 2) oriented AlN films. As regards the bulk acoustic wave (BAW) properties of (1 0 3) oriented AlN films, it can excite a quasi-shear mode (velocity = 5957 m/s, K² = 3.8%) that can be used for FBAR liquid sensor. In this research, the (1 0 3) oriented AlN films were successfully prepared on the silicon substrate by rf magnetron sputtering. Different temperatures (100 °C, 200 °C, 300 °C, and 400 °C) were used in this experiment process. The crystalline structure of films was determined by X-ray diffraction (XRD) and the surface microstructure was investigated by the atomic force microscope (AFM). The result exhibited the optimal substrate temperature is 300 °C. The optimal (1 0 3) oriented AlN films have the strongest XRD intensity, the smallest full width at half maximum (FWHM) value (0.6°), the largest grain size (15.8 nm) and the smoothest surface (Ra = 3.259 nm).     

(Zn_(1/3)Nb_(2/3))~(4+)取代的BNT系无铅压电陶瓷性能

采用两步合成工艺,制备了新型Bi1/2Na1/2Ti1–x(Zn1/3Nb2/3)xO3(简称BNTZN—100x)系无铅压电陶瓷。研究了B位复合离子(Zn1/3Nb2/3)4+取代量对BNT陶瓷介电及压电性能的影响。结果表明:当0.005≤x≤0.020时,该体系陶瓷具有三方、四方共存的准同型相界(MPB)结构。在MPB附近,具有较佳的压电性能:当x为0.020时,d33为97pC/N,kt为0.47。εr-t曲线显示该体系材料具有明显的弥散相变特征。具有高kt值,低kp值;kt/kp较大,具有较大的各向异性,是一种适合高频下使用的优良超声换能材料。