稀土掺杂对钛酸钡陶瓷介电性能的影响规律

在BaTiO3(BT)-Nb2O5-ZnO系统中引入硼硅酸盐助烧剂,加入不同稀土氧化物(Y,Nd,Gd,Ho,Yb,Er,Pr,Dy,La,Ce)对BT进行介电性能研究,以期获得中烧X7R陶瓷材料。研究发现,不同稀土氧化物对BT陶瓷电容量温度变化曲线低温峰(约40℃)和高温峰(约127℃)的影响可分为3类。其改性机理可用掺杂后晶粒壳与晶粒芯体积分数的变化来解释。对比上述三种典型的稀土掺杂后BT陶瓷的电镜扫描(SEM)照片得出,不同稀土掺杂BT的室温介电常数与掺杂后BT陶瓷的晶粒生长情况密切相关。     

CBS掺杂对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

研究了钙硼硅(CBS)微晶玻璃掺杂BaTiO3(BT)-Nb2O5-ZnO系统的微结构和介电性能,并用掺杂后晶粒壳与晶粒芯体积分数的变化规律分析了其改性机理。对比SEM照片得出,不同含量CBS掺杂BT的室温εr与掺杂后BT陶瓷的晶粒生长情况以及玻璃相的多少和分布密切相关。经优化配方和工艺后,在空气中于1150℃烧成的BaTiO3陶瓷材料的主要性能指标达到:εr25℃>1350,tgδ≤1.0×10-2,ρ≥1011?·cm,最大电容量变化率不超过±10%(-55～+150℃),适于制备中温烧结X8R多层陶瓷电容器。     

Er2O3掺杂对BaTiO3陶瓷介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Er2O3的BaTiO3陶瓷。测试结果表明,掺杂Er2O3能降低BaTiO3陶瓷的电阻率,且在开始时其电阻率随着掺杂量的增大而升高,在掺杂x(Er2O3)=0.003(摩尔分数)时电阻率最高,然后随掺杂量的升高而降低,在掺杂x(Er2O3)=0.007时电阻率最低,从纯BaTiO3陶瓷的2.6 TΩ.m下降为18 GΩ.m,此变化规律有异于La,Ce,Nd,Sm等稀土元素掺杂的规律。掺杂Er2O3使BaTiO3陶瓷的介电性能发生明显变化,掺杂x(Er2O3)为0.001和0.002时,可改善BaTiO3陶瓷的介电性能和频率特性,具有较好的频率稳定性。掺杂Er2O3使BaTiO3陶瓷的居里温度升高为130.9℃,交流电导随着温度的升高而增大,并在居里温度点附近达到最大。     

BiNb04掺杂对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

在BaTiO3（BT）-Nb2O5-ZnO三元系统中加入BiNbO4以获得中温烧结的X8R陶瓷材料。研究发现,BT陶瓷系统的室温介电常数随BiNbO4掺杂量的增加而减小,适量的BiNbO4可改善BT陶瓷的高温稳定性。SEM和XRD分析表明,掺杂BiNbO4可在BT系统中产生条状第二相Bi4Ti4O12,且第二相的比例随BiNbO4掺杂浓度的增加而增大。低介第二相Bi4Ti4O12的产生是BT陶瓷系统介电常数下降的原因。在空气中于1100℃下烧成的BaTiO3陶瓷材料的主要性能指标：室温介电常数ε288K〉1600,介电损耗tanδ≤1．0％,电阻率ρ≥10^11Ω·cm,-55～＋125℃范围内最大电容量变化率不超过±10％。     

BiNbO4掺杂对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

在BaTiO3(BT)-Nb2O5-ZnO三元系统中加入BiNbO4以获得中温烧结的X8R陶瓷材料。研究发现,BT陶瓷系统的室温介电常数随BiNbO4掺杂量的增加而减小,适量的BiNbO4可改善BT陶瓷的高温稳定性。SEM和XRD分析表明,掺杂BiNbO4可在BT系统中产生条状第二相Bi4Ti4O12,且第二相的比例随BiNbO4掺杂浓度的增加而增大。低介第二相Bi4Ti4O12的产生是BT陶瓷系统介电常数下降的原因。在空气中于1 100℃下烧成的BaTiO3陶瓷材料的主要性能指标:室温介电常数2ε98 K>1 600,介电损耗tanδ≤1.0%,电阻率ρ≥1011Ω.cm,-55~ 125℃范围内最大电容量变化率不超过±10%。     

Gd_2O_3掺杂对BZT基陶瓷结构和介电性能的影响

以碳酸钡、二氧化钛、二氧化锆等为主原料,以氧化钆为掺杂剂,采用传统固相法分别于1 250,1 280,1 300,1 330℃下制备了BaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3(BZT)+x Gd_2O_3(0≤x≤0.7%)陶瓷样品。XRD结果表明,Gd~(3+)掺杂后的陶瓷样品主晶相不变,均为钙钛矿结构。SEM结果表明,随着Gd3+掺杂量的增加,陶瓷的晶粒尺寸先减小后增大。陶瓷样品的体积密度和介电常数在x=0.2%,0.6%时出现较高值,介质损耗tanδ随Gd~(3+)掺杂量的增大呈减小趋势。Gd_2O_3掺杂改善了BZT陶瓷的介电温度特性,具有一定的移峰与压峰的作用。     

铌钴镧掺杂对BaTiO3陶瓷结构与介电性能的影响

根据超薄介质层对高介电常数和细晶结构介质陶瓷材料的需要,采用非均匀形核淀积方法实现Nb、Co、La的氧化物与BaTiO3(BT)水热粉体在纳米水平上的均匀混合。研究了该方法制备的Nb、Co、La掺杂BT陶瓷的相结构、显微结构以及介电性能。实验发现,La、Nb、Co的掺杂可获得致密细晶BT陶瓷,晶粒尺寸可控制在300nm范围内,室温相对介电常数达到3400,介温稳定性符合X7R要求。     

MgTiO_3掺杂对BST基电容器陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备了MgTiO3掺杂的(Ba0.65Sr0.35)TiO3(BST)陶瓷,研究了MgTiO3掺杂量对(Ba0.65Sr0.35)TiO3(BST)基电容器陶瓷介电性能和微观结构的影响。结果表明:随着MgTiO3掺杂量的增加,BST陶瓷的介电常数(εr)、介质损耗(tanδ)和耐压强度(Eb)均先增大后减小。当MgTiO3掺杂量为质量分数0.8%时,BST陶瓷的综合介电性能较好:εr为4350,tanδ为0.0055,Eb为5.7×103V/mm(AC),容温特性符合Y5U特性。     

BBS玻璃掺杂对CLST陶瓷介电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了BaO-B2O3-SiO2(BBS)玻璃掺杂的CaO-Li2O-Sm2O3-TiO2(CLST)介质陶瓷,用X-射线衍射仪,扫描电镜及电感-电容-电阻测试仪等对其烧结特性、相结构及介电性能进行了系统研究.结果表明,BBS掺杂能显著降低CLST陶瓷的烧结温度,由1 300℃降至1 100℃.BBS掺杂量为7%(质量比),烧结温度为1 100℃时,CLST陶瓷具有较好的综合介电性能:介电常数εr=62,介电损耗tan δ=0.007,频率温度系数τf=0.82×10-6/℃.     

BiVO4掺杂对CLST介质陶瓷介电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了BiVO4掺杂的CaO-Li2O-Sm2O3-TiO2(CLST)介质陶瓷,用X-射线衍射仪、扫描电镜及电感-电容-电阻测试仪等对其烧结特性、相结构及介电性能进行了系统研究.结果表明,BiVO4掺杂能显著降低CLST陶瓷的烧结温度,由1 300 ℃降至1 200 ℃.BiVO4掺杂量为1%,烧结温度为1 200 ℃时,CLST陶瓷具有较好的综合介电性能:εr＝88,tan δ＝0.018,τ f =-30×10-6/℃.     

碳酸锰和纳米钛酸钡的添加对钛酸钡陶瓷的影响

以钛酸丁酯和乙酸钡为起始原料,采用液相法制备了纳米钛酸钡。研究了纳米钛酸钡和碳酸锰的掺杂对普通亚微米级钛酸钡的形貌及介电性能的影响。结果表明,在普通钛酸钡中加入一定量的纳米钛酸钡可以促进晶粒的生长,同时提高陶瓷的介电常数。而在普通钛酸钡中加入一定量的碳酸锰则可以抑制晶粒的生长。但同时添加碳酸锰和纳米钛酸钡,碳酸锰对晶粒生长的抑制作用将居于主导地位,并且此时钛酸钡陶瓷的介电常数温度特性曲线与单独添加锰离子时的走势基本相同,室温附近的介电常数峰将由于钛酸钡陶瓷的细晶效应而弥散。     

Co_2O_3掺杂对0.965MgTiO_3-0.035SrTiO_3微波介质陶瓷性能的影响

采用传统电子陶瓷制备方法研究了Co2O3(1.5%～5.0%,质量分数)掺杂的0.965MgTiO3-0.035SrTiO3(MST0.035)微波介质陶瓷,分析了Co2O3含量对MST0.035陶瓷的烧结性能、晶相结构、显微形貌以及微波介电性能的影响。结果表明:Co2O3的掺杂促进了MST0.035陶瓷的烧结。随着Co2O3掺杂量的增加,陶瓷介电常数略有下降,谐振频率温度系数以及品质因数增加,同时中间相MgTi2O5逐渐减少直至完全消失。当Co2O3掺杂量为质量分数3.0%时,MST0.035陶瓷的烧结温度由1 380℃降低到1 290℃,其烧结所得的样品具有优良的微波介电性能:谐振频率温度系数τf=–2.53×10–6/℃,高的品质因数Q·f=19 006 GHz和介电常数εr=20.5。     

BaTiO_3晶相对X7R介质瓷电性能的影响

着重讨论ＢａＴｉＯ３细粉体的晶相对Ｘ７Ｒ介质瓷的电气性能的影响。通过Ｘ射线衍射谱分析该细粉体的晶相结构，结果表明：立方相的ＢａＴｉＯ３介电常数很低；四方相的ＢａＴｉＯ３介电常数高，介质的电性能也好。所以我们用四方相ＢａＴｉＯ３的含量来衡量Ｘ７Ｒ介质瓷的质量。ＢａＴｉＯ３四方相含量越高，Ｘ７Ｒ介质瓷电性能越好。     

非化学计量比Li_(2+x)ZnTi_3O_(8+0.5x)微波介质陶瓷的性质研究

采用传统固相反应法制备Li2+xZnTi3O8+0.5x微波介质陶瓷,研究了A位Li的非化学计量比对Li2+xZnTi3O8+0.5x陶瓷的烧结特性、相结构及微波介电性能的影响。结果表明:随着Li2+xZnTi3O8+0.5x(x=–0.2～+0.2)陶瓷中Li含量的逐渐增加,TiO2相逐渐消失,陶瓷的致密度逐渐升高,介电常数逐渐降低,Q.f值先上升再下降,谐振频率温度系数逐渐降低,然后保持不变。当x=–0.05时,Li1.95ZnTi3O7.975陶瓷取得最佳的综合微波介电性能:εr=26.41,Q.f=65 200 GHz,τf=–4.16×10–6/℃。     

ZnO-B_2O_3玻璃对Mg_2TiO_4微波介质陶瓷结构和性能的影响

利用传统固相烧结法制备了ZnO-B2O3玻璃掺杂的Mg2TiO4微波介质陶瓷,研究了ZnO-B2O3玻璃掺杂对所制陶瓷相成分、微观形貌和微波介电性能的影响。结果表明:ZnO-B2O3玻璃掺杂能使Mg2TiO4陶瓷的致密化温度降低200℃左右。当Mg2TiO4中掺杂质量分数2%的ZnO-B2O3玻璃时,经1 300℃烧结所得陶瓷微波性能较好:εr=13.62、Q.f=101 275 GHz、τf=–51×10–6/℃。     

Mg2+和Mn2+掺杂对BaTiO3-金属复合系介电性能的影响

在钛酸钡基料中加入碱式碳酸镁、碳酸锰、金属氧化物及其它添加剂,经过球磨、预烧、造粒等工艺, 在Mg2 和Mn2 的综合作用下,系统得以在中温(低于1 150 ℃)下烧成.陶瓷的介电性能得到有效改善,εr达到2 587, tan δ小于1.2×10-2,在-55～ 170 ℃的宽广温区内,ΔC/C为± 15 %.     

MnCO3掺杂对BaTiO3-Nb2O5-CO3O4陶瓷性能的影响

为了提高BaTiO3-Nb2O5-Co3O4( BNC)陶瓷的介电常数,采用传统固相反应法制备了MnCO3掺杂的BNC陶瓷,研究了MnCO3掺杂量以及烧结温度对BNC陶瓷致密度及介电性能的影响.结果表明:MnCO3的掺杂提高了BNC陶瓷的介电常数,降低了介质损耗.当MnCO3掺杂量为摩尔分数0.5％时,BNC陶瓷相对介...     

Zn位非化学计量对BaNb_(0.69)(Zn_(0.116)Co_(0.217))O_3微波介电性能的影响

采用传统固相反应法制备BaNb0.69[Zn0.116(1+0.025x)Co0.217]O3(BCZN)(x=0～4)微波介质陶瓷。研究了Zn位离子的微量添加对BCZN陶瓷性能的影响。结果表明:少量添加Zn,可以促进烧结致密化,改善BCZN陶瓷的介电性能。在1300℃下烧结3h,可以获得τf近零,介电常数εr为33、Q·f为51322 GHz的陶瓷。     

Li_2ZnTi_3O_8微波介质陶瓷烧结工艺的研究

采用传统固相反应法制得Li2ZnTi3O8微波介质陶瓷,研究了主要烧结工艺参数对所制陶瓷的物相组成、显微组织及微波介电性能的影响。结果表明:经900℃预烧并在1 075℃保温4 h所得陶瓷试样只含有单一的Li2ZnTi3O8相;另外,其显微组织均匀,气孔等缺陷较少,相对密度达到98.5%,且具有良好的介电性能:εr=26.6,Q·f=75 563 GHz,τf=–12.4×10–6/℃。     

The electronic structures and optical properties of BaTiO3 and SrTiO3 using first-principles calculations

The electronic-energy band structures and total density of states (TDOS) for bulk BaTiO₃ and SrTiO₃ were calculated by the first-principles calculations using density-functional theory and local-density approximation. The calculated band structure of BaTiO₃ and SrTiO₃ show the energy band gaps of 1.81 and 1.92 eV at the Γ point in the Brillouin zone, respectively. The optical properties of the both perovskites in the core-level spectra are investigated by the first principles under scissor approximation. The optical constants like refractive index and extinction coefficient of both BaTiO₃ and SrTiO₃ were derived from the calculated real and imaginary parts of the dielectric function. The calculated spectra were compared with the experimental results for BaTiO₃, SrTiO₃ in good agreement.