微波烧结钛酸锶钡陶瓷材料的介电性能

采用碳酸盐固相合成法制备Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)粉体,应用微波烧结技术将粉体烧结成陶瓷。对样品的介电性能进行了测试,研究分析了材料的介电性能,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能对比。结果表明:微波烧结成瓷温度和时间较传统制备工艺大大降低,分别为1 300℃和30 min,可以获得晶粒尺寸5μm以下的BST陶瓷;材料的εr变化不大,但tanδ大幅降低。     

BST陶瓷制备及介电性能研究

采用微波水热法合成了纳米晶钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3,简称BST)粉体,并将粉体烧结成陶瓷,对样品的介电性能进行了测试,研究分析了材料的介电性能,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能上的对比,实验结果表明:微波水热法获得的BST粉体较细,其合成温度和烧结成瓷温度较传统制备工艺大幅降低,分别为195℃和1 230℃,可以获得晶粒尺寸在3μm以下的陶瓷。随着晶粒的减小,BST陶瓷的相对介电常数和介电损耗降低,尤其是介电损耗因子有较大幅度降低。     

BST／MgO陶瓷的制备及微观组织分析

采用溶胶-凝胶法制备出包裹MgO粉体的BST凝胶,凝胶经干燥、预烧后得到BST/MgO粉体.DTA/TGA、XRD和EDS分析以及SEM和TEM观察表明,BST在650 ℃晶化基本完成,1 300℃烧结体的晶粒均匀,气孔呈圆形.确定出BST凝胶预烧温度为700℃,BST/MgO陶瓷的烧结温度为1 300℃.在1 300℃烧结后,等静压试样的相对密度达到92.4%,径向收缩率为18.1%,轴向收缩率为18.4%.BST/MgO陶瓷中只包含BST和MgO两相.介电性能检测表明,在8～12 GHz范围内介电常数降至50以下,损耗角正切达10-2数量级.     

微波烧结Ba_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)陶瓷材料的初步研究

研究了Ba_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)(x=0.67,BST)陶瓷材料的微波烧结情况,从烧结特性、微结构与相组成及微波介电性能等方面对微波烧结的样品与传统工艺制得的样品进行了对比.结果表明, 与传统制备工艺相比,微波烧结BST陶瓷缩短了烧结周期,并促进了样品的致密化,其物相组成和传统烧结的样品没有区别,且晶粒细小分布均匀.微波烧结BST陶瓷可获得较优的微波介电性能:介电常数ε_r=82.89,品质因数与频率之积Qf=8 450 GHz(频率f=4.75 GHz),谐振频率温度系数τ_f=22.58×10~(-6)/℃.     

微波烧结法制备Ba0.65Sr0.35TiO3热释电陶瓷

采用溶胶－凝胶工艺制备了（Ba,Sr)TiO3凝胶，并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结，获得了晶粒尺寸在1μm以内的Ba0.65Sr0.35TiO3热释电陶瓷。对样品的介电特性和热释电特性进行了测试，分析了微波烧结工艺对材料电性能的影响。实验结果表明：该工艺可将钙钛矿相的合成温度由1100℃降低至900℃，并在1310℃烧结25min获得细晶粒的Ba0.65Sr0.35TiO3，其热释电系数和介电常数与传统陶瓷相差不大，从而材料的热释电响应优值因子要比传统方法获得的样品提高了近1倍。     

凝胶注模工艺制备Ce0.9Gd0.1O2-δ粉体及性能研究

采用凝胶注模工艺制备了Ce0.9Gd0.1O2-δ（GDC）粉体,对其性能进行了TG-DSC、XRD、TEM和粒度等表征,分别与同等原料采用传统固相合成工艺制备的粉体,与不同原料同种凝胶注模工艺制备的粉体进行了性能比较。采用不同压力成型了坯体,在1350℃烧结得到瓷体,对粉体的烧结性能和瓷体的电导性能进行了表征。结果表明：采用凝胶注模工艺在600℃就能获得纯相GDC粉体,比固相反应合成GDC粉体温度降低400℃;相比以氧化物为原料合成的粉体,以硝酸盐为原料采用凝胶注模工艺合成的粉体有助于氧化钆在氧化铈晶格中的固溶;在1350℃烧结获得相对密度为96.5%瓷体,600℃电导率为0.0258S/cm,满足中温电解质材料对电导率的要求。     

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℃．     

溶胶-凝胶法制备SiO_2材料及其微波介电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了非晶SiO_2粉体,并研究了不同溶液配比对所得粉体粒度和分散性的影响。结果表明:当H2O和TEOS摩尔比为20:1和40:1时,可以制备出分散性较好的非晶SiO_2粉体,其粒度分别为700 nm和120 nm。在此基础上,研究了不同原料粉体对SiO_2材料烧结特性和微波介电性能的影响规律。研究发现:粉体粒度较小,有利于降低SiO_2材料的烧结温度,提高其相对密度,抑制其析晶现象。当烧结温度为1050~1200℃时,SiO_2材料的相对介电常数为2.50~3.75,Q·f值为9850~61 272 GHz,τf值的变化范围为±15×10–6/℃(温度范围为25~85℃),适合用于制作微波介质基板。     

低温烧结BaxSr1-xTiO3玻璃陶瓷

采用溶胶–凝胶法制备出均匀的Ba-Sr-Ti-Pb-B-Si-O凝胶玻璃,通过适当的热处理,原位析出BaxSr1-xTiO3(BST)微晶,同时在一定温度下获得Pb-B-Si-O玻璃相。玻璃相的存在降低了BST玻璃陶瓷的烧结温度:烧结温度在1 000℃以下,体积密度达到理论密度的90%以上。由于Pb2+取代了Ba2+、Sr2+,形成PbTiO3,导致了BST玻璃陶瓷的居里温度向高温方向移动。     

热释电薄膜单片式非致冷红外焦平面阵列的研究

采用改进的溶胶-凝胶(sol-gel)技术,在Pt/Ti/SiO2/Si3N4/SiO2/Si基片上研制出具有优良热释电性能的BST,PLT和PZT铁电薄膜,它们是制备单片式非致冷红外焦平面阵列的优选探测材料。解决了制备热释电薄膜单片式非致冷红外焦平面阵列的关键技术,成功研制出8元、9元、10元线列和8×8元阵列,器件电压响应率(RV)达8.6×103V/W。     

BST/PVDF 0-3型复合材料的热释电特性研究

采用溶胶－凝胶工艺和微波处理技术在900℃合成了Ba0.65Sr0.35TiO3粉体颗粒，并将粉体按不同的比例与PVDF进行复合，按照流延工艺制作成薄膜样品，对样品进行介电和热释电特性的测试。实验结果表明：复合材料的介电常数远远低于Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷，而热释电系数比PVDF材料有大幅度提高，由此计算出复合材料的热释电优值因子比Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷高一个数量级。     

纳米粉体对低温烧结CMS微波介质陶瓷的改性

在低温烧结的CaO-MgO-SiO2(CMS)陶瓷中,引入粒径为50～100nm的Ca0.7Mg0.3SiO3纳米粉体,研究了纳米粉体对陶瓷烧结行为和介电性能的影响。研究发现:添加质量分数为5%的纳米粉体能有效促进陶瓷的烧结,拓宽其烧结温度范围,提高其微波介电性能。在890℃烧结后得到良好的介电性能:εr=9.31,Q·f=22574GHz。通过对电镀前后性能的对比发现,添加适量纳米粉体,可消除陶瓷中的大气孔,有效防止电镀过程中电镀液渗入陶瓷体,从而大大改善电镀后陶瓷的介电性能。     

Ba0.7Sr0.3TiO3 powders with B2O3 additive prepared by the sol–gel method for use as microwave material

Ferroelectric films based on barium strontium titanates have been widely investigated in microwave devices, such as tunable filters and phase shifters. Recent trends include integration of ferroelectric layers into multilayer dielectric modules by a tape casting procedure. The sintering temperature of BST prepared by the conventional oxide mixing method is, however, very high (1350°C), and only platinum or refractory metals can be used for conductors and electrodes in the co-sintering process of tapes. Decrease of the sintering temperature of BST below 1000°C would result in good compatibility of the ferroelectric layers with embedded electrodes made of highly conductive metals, such as silver. The effects of B₂O₃ addition and powder properties on the sintering behavior and the dielectric properties were investigated. The sol–gel method was used to prepare all powders because of its high purity and homogeneity control and its ability to produce fine powders. The BET results showed that all powders had high specific surface areas, but in dilatometric studies, only boron addition produced the desired shrinkage and dense microstructure at low temperatures (<1000°C). This was also verified in sintered microstructures. The XRD showed an appearing of two secondary phases caused by boron addition. This decreased permittivity and thus set a limit on boron addition.     

隔离器用M型钡铁氧体陶瓷电磁性能的研究

以BaCO3和Fe2O3为原料,采用传统陶瓷工艺制备了六角磁铅石M型钡铁氧体陶瓷。采用XRD和SEM表征了样品的晶体结构和形貌特征。采用同轴法测试了样品的复介电常数(ε)和磁导率(μ),利用带状线法测试了其微波吸收性能。结果表明:经不同的烧结制度均制备出了物相单一、结晶良好的钡铁氧体样品;1 200℃保温8h制备的样品ε最大;1 250℃保温4 h制备的样品具有最高的μ,且在10.2 GHz的频率下,吸收损耗可达5.0 dB/mm。     

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。     

Low-Dielectric-Loss Barium Strontium Titanate Thin Films with MgO Buffer Layer for Tunable Microwave Devices

The dielectric and microwave properties of Ba_0.6Sr_0.4TiO₃ (BST60) thin films with a MgO buffer layer deposited on Al₂O₃ substrates were investigated. Insertion of the MgO buffer layer is demonstrated to be an effective approach to fabricate low-dielectric-loss BST thin films. x-Ray pattern analysis indicates that the thin films exhibit good crystalline quality with a pure perovskite phase and that insertion of the MgO buffer layer does not change the crystal structure of BST. The nonlinear dielectric properties of the BST films were measured by using an interdigital capacitor (IDC). At room temperature, the tunability of the BST films with a MgO buffer layer was 24.1% at a frequency of 1 MHz with an applied electric field of 80 kV/cm. The dielectric loss of the BST thin films is only 0.005 to 0.007 in the frequency range from 20 Hz to 2 MHz, the same as for BST films prepared on single-crystal MgO substrates. The microwave dielectric properties of the BST thin films were also measured by a vector network analyzer from 50 MHz to 10 GHz.     

不同含锰化合物掺杂对BST-MgO陶瓷介电性能的影响

采用普通固相反应法制备了0.45Ba0.55Sr0.45TiO3-0.55MgO-Mn(NO3)2/MnCO3(简称BST-MgO)陶瓷,通过XRD和SEM研究了不同形态含锰化合物(固态MnCO3及液态Mn(NO3)2)掺杂对所制BST-MgO陶瓷致密化及微波介电性能的影响。结果表明,液态Mn(NO3)2掺杂可以增加锰离子进入BST晶格的几率,同时抑制镁离子进入BST晶格,提高BST-MgO陶瓷的致密度,降低介质损耗,获得较高的综合性能:10 kHz下r=116,tan=0.003 8,可调率(Tu)为19.64%,优值K=51.68;3 GHz时Q.f值达788 GHz。