钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3)陶瓷制备及其介电性能的研究

采用乙酸钡、乙酸锶和钛酸丁酯为原料的溶胶凝胶方法制备了BaxSn1-xTiO3(x=0．6)超细粉体,将BST超细粉体压制成型,进行烧结,得到(Ba0.6Sr004)TiO3陶瓷。通过热分析(DSC／TG)、X射线衍射(XRD)分析(Ba0.6Sr0.4)TiO3粉体合成过程及其相结构变化。采用扫描电子显微镜(SEM)描述(Ba0.6Sr0.4)TiO3烧结体的相结构和显微组织结构变化。阻抗分析仪测量(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷的-50～100℃介电温谱。实验结果表明BaxSn1-xTiO3粉体的相结构为立方相钙钛矿结构,其合成温度及烧结温度分别为800℃及1250℃,均低于传统工艺的相应温度。(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷在-50～100℃温度范围内,其电容率随着烧结温度升高而增大.介电损耗tgδ在-50～100℃温度范围内,随温度的增加而降低。1250℃的(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷烧结体样品存在介电峰弥散化。     

溶胶凝胶法制备钛酸锶钡(Ba1-xSrx)TiO3陶瓷及其介电性能的研究

采用硝酸钡、硝酸锶、钛酸丁酯和柠檬酸为原料的配合物溶胶凝胶方法制备了(Ba1-xSrx)TiO3(BST)陶瓷.实验结果表明,BST粉体合成温度及烧结温度分别为700及1250℃,均低于传统工艺的相应温度. Sr含量x≥0.40,(Ba1-xSrx)TiO3陶瓷的相结构为立方钙钛矿相;Sr含量x＜0.40,(Ba1-xSrx)TiO3陶瓷的相结构为四方钙钛矿型. (Ba1-xSrx)TiO3(0.5≤x≤0.70)陶瓷的电容率随温度变化曲线,说明存在由铁电四方相到顺电立方相的相变.且随锶(Sr)的摩尔量x的增加,(Ba1-xSrx)TiO3陶瓷样品的相变温度向低温方向移动,相变温度Tc的移动关系为Tc=394.1-272.6x(K).     

Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷材料的制备及介电特性研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ba_0.65Sr_0.35TiO₃粉体,并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结,研究分析了样品的介电特性,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能比较.实验结果表明,获得的Ba_0.65Sr_0.35TiO₃粉体颗粒较细,其合成温度和烧结成瓷温度都较传统工艺有大幅度降低,分别为900和1310℃;可以获得晶粒尺寸在1μm以内的陶瓷;随晶粒的减小,材料的相对介电常数变化不大,而介电损耗大大降低.     

PbO-Na_2O-Nb_2O_5-SiO_2系复合玻璃陶瓷的结晶行为和介电性能

通过熔融-快冷-可控结晶技术,制备了不同Pb含量的PbO-Na2O-Nb2O5-SiO2系的玻璃陶瓷,并对其结晶行为和介电性能进行了研究。XRD分析结果表明,在750℃下热处理的样品,随Pb含量增加,相结构由立方钙钛矿演变至焦绿石相;而850℃下热处理样品,随Pb含量增加,相结构由方钙钛矿演变为钨青铜/钙钛矿两相共存;介电性能测试结果表明,750℃热处理样品介电常数随Pb含量增加而降低;850℃热处理样品趋势相反,且高Pb含量样品的介电常数温度依赖性显著。采用EDS对玻璃相内和陶瓷颗粒内部元素分布进行了分析,并采用三元系相图对结晶反应过程进行了解释,表明,不同组分和热处理条件下,析晶反应路径的不同是造成相变演化和介电性能显著不同的主要原因。     

SiCpl/BAS玻璃陶瓷基复合材料的制备及力学性能

用溶胶凝胶法成功合成了理论钡长石凝胶玻璃,采用热压烧结工艺制备出均匀、致密的ＳｉＣｐｌ增强的ＢＡＳ玻璃陶瓷复合材料。并利用ＳＥＭ等设备以及显微压痕、三点弯曲等方法研究了ＳｉＣｐｌ／ＢＡＳ玻璃陶瓷基复合材料致密度的影响,探讨了ＳｉＣｐｌ对ＳｉＣｐｌ／ＢＡＳ的强韧化机理。     

改进Sol-Gel法制备Y掺杂BST薄膜表面结构及介电性能研究

通过在溶胶前驱液中添加聚乙烯吡咯烷酮和在底电极Pt上形成界面仔晶层,对溶胶凝胶(Sol-Gel)法进行了改进,并以此在Pt/Ti/SiO₂/Si上制备了钇(Y)掺杂和非掺杂的Ba_0.6Sr_0.4TiO₃ (BST)薄膜,研究了薄膜的表面结构和介电调谐性能. X射线光电子能谱表明,BST薄膜表面元素都以两种或三种化学态出现,一种对应钙钛矿结构,其余的对应非钙钛矿结构. 和非掺杂相比,除了Ti2p外,Y掺杂对Ba3d、Sr3d和O1s具有明显的影响,Ba、Sr和O原子在非钙钛矿结构中的含量分别由41%、33%和51%减少到26%、29%和40%. 扫描电镜和原子力显微镜表明,Y掺杂BST薄膜光滑致密、无裂纹和无缩孔. 40V偏压和100kHz频率下的电压－电容曲线表明,Y掺杂提高了薄膜的介电调谐性能,调谐率大于43%、损耗0.0216及优化因子20. 对Y掺杂改性机理也进行了讨论.     

交替中间热处理BST薄膜介电性能研究

用溶胶凝胶(Sol-Gel)法制备了三种钛酸锶钡(Ba_0.6Sr_0.4TiO₃, BST)薄膜：常规的四层薄膜, 在逐层制备过程中,对首层薄膜进行中间热处理(Preheat-treatment, PT)的四层薄膜及间隔或交替地对奇数层薄膜进行中间热处理（称为交替中间热处理(Alternate-preheat-treatment, APT)）的八层薄膜. 用XPS研究薄膜表面成分化学态, 用SEM和AFM观察表面形貌及晶化, 并进行了介电性能测试. 结果表明, 常规薄膜介电性能差; 经PT, 薄膜裂纹和缩孔显著减少,形貌明显改善,表面非钙钛矿结构显著减少, 介电性能明显提高; 经APT, 薄膜形貌进一步改善,平均晶粒大小约30nm,非钙钛矿结构进一步减少, 介电损耗明显降低,介电稳定性和介电强度大幅度提高. APT为制备退火温度低及结构均匀致密的纳米晶BST薄膜提供了新方法, 可满足低频实用要求. 退火温度对薄膜厚度的影响也进行了讨论.     

Sol-Gel制备Ba1-x Srx TiO3系铁电薄膜的介电、调谐性能*

用sol-gel工艺制备Ba1-xSrxTiO3系铁电薄膜（1－x=0.3,0.5-0.9)。实验证实,在制备溶胶过程中,提高加热温度能有效增加BST薄膜的介电调谐百分率。室温下,100kHz,各组分薄膜的介电常数（ε）和介电调谐百分率（Tunability%)均呈现较高的值。其中,Ba0.8Sr0.2TiO3的介电常数和调谐百分率达到最大分别为：678和39％,比国际上同类文献报道的数据高。BST的ε－E曲线呈良好的单值函数关系。介电温谱出现明显宽化,调谐曲线峰值点对应的温度较居里温度低20－30℃,本文并对上述现象作出解释。     

BST/PVDF复合薄膜的制备及其介电性能

以溶胶-凝胶法制备出钛酸锶钡(Ba0.65Sr0.35TiO3)粉体,并对粉体进行表面改性处理,然后将处理和未处理的粉体按不同的比例与聚偏氟乙烯(PVDF)进行复合,用甩胶法做成薄膜样品,对样品进行了介电性能的测试.实验结果表明:复合薄膜的介电常数实测值与理论值符合得较好,随着薄膜中BST粉体比例的增加,复合薄膜的介电常数和介电损耗增大;经表面改性后的BST粉体所制备的复合薄膜与未经改性所制备的薄膜相比,介电常数略有上升,而介电损耗显著下降.     

退火工艺对钛酸锶钡铁电多层膜结构与物性的影响

立足于无铅型钛酸锶钡(BST)铁电多层膜的制备及物性研究.采用溶胶-凝胶方法制备了Ba0.9Sr0.1TiO3铁电多层膜,并利用快速退火炉对多层膜进行热处理.重点分析两种不同热处理工艺对钛酸锶钡多层膜微观结构及相关物理性能的影响.通过X射线衍射(XRD),扫描隧道显微镜(SEM)及可见光范围反射谱测量等的表征方法,研究钛酸锶钡铁电多层膜微观结构的演化和形成机理,为制备性能优良的钛酸锶钡铁电多层膜提供基础数据.     

改进的sol-gel工艺制备细晶Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷及其介电性能的研究

用改进的sol-gel工艺制备了细晶钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3,BST)陶瓷块体,研究了BST陶瓷的结晶与介电性能.在这种改进sol-gel的工艺中,用传统的固相反应煅烧形成BST粉体,经高能球磨制备BST纳米陶瓷粉体,再将一定质量的纳米粉体加入到相同化学组成的BST的溶胶液中,经普球球磨12h后,制备成悬浮性好,分散均匀的浆料.浆料可用来制备BST陶瓷,并在1200℃保温2h烧结成瓷,结果显示,BST陶瓷块体结构致密,晶粒尺寸在0.15～2μm之间.分析了样品的介电性能和晶粒尺寸对材料介电性能的影响.介电温谱显示,在0℃,100kHz时,相对介电常数为2500,介电损耗为0.02;并且存在明显的弥散相变.     

钛酸锶钡纳米粒子的低温煅烧法制备与表征

以氢氧化钡、氢氧化锶和钛酸丁酯为原料,采用低温煅烧(300～500℃)法合成了钛酸锶钡(BST)纳米粒子.用XRD、SEM、TEM和IR对产品进行了表征;用TG-DTA对前驱物的热演化过程进行了分析.结果表明,所得钛酸锶钡纳米粒子大小分布均匀,粒径约为13～20nm,粒子形状近似为球形,晶相结构为立方相.该粉体为完全互溶体的固溶体,随Sr含量的增加,晶胞参数a和晶胞体积V减小,a随组成呈线性关系,符合Vegard定律.     

铬掺杂钛酸锶钡陶瓷的介电调谐性能

研究了Cr掺杂对钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3,BST)陶瓷的介电及其可调性能的影响.结果表明,少量的Cr可进入BST品格形成固溶体,并促进晶粒生长.当Cr掺杂量(摩尔分数)低于1.0%时,陶瓷的介电损耗急剧降低,调谐率明显提高,综合性能显著改善,其中Cr掺杂0.6%的BST陶瓷具有最佳的综合性能,其在1MHz下的介电损耗为0.0005,品质因子(FoM)达到500,而未掺杂样品的FoM值仅为60.Cr掺杂陶瓷损耗的急剧降低可归因于Cr3 离子的还原和Cr3 、Cr2 受主行为中和了氧空位的施主行为.     

Preparation and properties of barium titanate glass-ceramics sintered from sol–gel-derived powders

Homogeneous Ba–Ti–B–Si, Ba–Ti–Al–Si and Ba–Ti–B gels have been successfully prepared by the sol–gel process. A novel method is presented for fabricating barium titanate glass-ceramics by sintering the gel powders with small barium titanate crystallites. The structural development, grain size, crystallization process and dielectric properties were systematically studied by differential thermal analysis, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction techniques, scanning electron microscopy and dielectric measurements. The glass-ceramic samples were sintered at lower temperatures compared to the barium titanate ceramic sintering, and showed improved dielectric properties. It was found that the small size effect of the barium titanate grains on the dielectric constant in the glass-ceramics was quite evident. Ferroelectric hysteresis loop analyses were also performed to manifest the ferroelectric nature of the barium titanate grains in situ grown from the gels. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

钛酸锶钡(BST)薄膜的介电性能研究

采用射频磁控溅射法制备了BaxSr1-xTiO2（简称BST）薄膜材料,研究了不同膜厚,晶粒尺寸的BST薄膜的介电系数温度特性（ε1-T),频率特性（ε-r-f),电压特性（εr-U)及损耗的温度特性（tgδ-T),频率特性（tgδ-f),找出了BST薄膜的非线性,损耗随尺度变化的规律。     

Transitions of barium strontium titanate ferroelectric ceramics for different strontium content

Ceramic based barium strontium titanate (BST) solid solutions with the formula Ba_1 − xSr_xTiO₃ are very important candidates for a wide range of device applications. Several doped (Mn and Mg) and undoped samples were prepared by standard solid-state reaction. Special emphasis was put on compositions with x = 0.35 and 0.60, with high potential for applications. The samples were sintered at temperatures in the 1200 ÷ 1260 °C range. Structural X-ray diffraction analysis preformed confirms the perovskite structure. The dielectric parameters were investigated in a wide temperature range between − 150 and 150 °C. The temperature was cyclically changed in both directions, up and down, at a rate of less than 2 °C/min. Both permittivity and dielectric loss were measured at low frequencies, 1 kHz. The peak values of the permittivity are increasing from 2000 to 4000 with the sintering temperature increase. Moreover the dielectric parameters were measured at room temperature in microwave domain (1 ÷ 2 GHz). The Curie temperature of BST samples with x = 0.35 and x = 0.6 is in agreement with the Curie point dependence on Sr content, as we have previously reported.     

钛酸锶钡/硅纳米孔柱阵列复合薄膜的制备及电学性能

采用溶胶-凝胶技术制备了钛酸锶钡薄膜(Ba0.7Sr0.3TiO3,BST)/硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)复合薄膜,扫描电镜显示BST均匀地覆盖在Si-NPA衬底的柱状表面,X射线衍射研究表明BST在600℃及以上退火温度下可形成钙钛矿相结构。剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)随着温度的升高而增大,在800℃退火温度下分别对应于4.57μC/cm2和7.61kV/mm。机理研究表明,肖特基发射和空间电荷限制电流两种机理共同作用于该薄膜材料的漏电流形成过程。     

掺杂Y2O3对钛酸锶钡铁电陶瓷材料显微结构和介电性能的影响

钛酸锶钡(BSTO)铁电陶瓷材料的介电常数随外加直流电场的变化呈现非线性特性.纯BSTO材料由于较高的介电常数和较大的介电损耗不能满足移相器介质材料的要求.通过在BSTO中添加Y2O3来改善BSTO铁电陶瓷材料的介电性能.研究结果是:(1)在BSTO体系中微量掺杂Y2O3,Y3 以取代Ba2 的方式存在于钙钛矿的晶格中,形成均匀的固溶体Ba0.5-xYxSr0.5TiO3;(2)随Y3 添加量的增加,居里峰逐渐变宽,峰高逐渐降低,相变弥散效应增强;(3)Y3 的掺杂能促进BSTO陶瓷的致密化烧结,并显著降低BSTO陶瓷的介电常数.