熔盐法制备Bi4Ti3O12粉体显微形貌的研究

采用熔盐法制备了晶粒取向生长的Bi4Ti3O12粉体。研究了煅烧温度以及盐与原料的质量比等因素对粉体显微形貌的影响。结果表明:随着煅烧温度的升高,晶粒尺寸增大,分散性变好,a-b面内取向生长明显。当盐与原料质量比为1:1,900℃煅烧2h后得到的粉体显微形貌较好,晶粒呈规则的四边形薄片状,尺寸分布均匀,平均粒径约7μm。     

熔盐法合成片状Bi4Ti3O12粉体的研究

以Bi2O3和TiO2为原料,采用熔盐法合成了纯的铋层状结构的Bi4Ti3O12粉体。利用XRD和SEM等手段对其结构和形态进行了表征。结果表明,熔盐法合成的Bi4Ti3O12粉体呈现规则的片状。当温度从800℃升高到1050℃时,粉体片状尺寸增大,径高比增加;当盐与反应物的质量比为0.8时,所得粉体片状尺寸较小,形状不规则;盐与反应物质量比增加到1时,粉体的尺寸明显增大。     

Nb掺杂对Bi4Ti3O12陶瓷铁电性能的影响

采用固相反应法制备了Bi4Ti3-xNbxO12+x/2(x=0～0.090,BTN)铁电陶瓷,研究了Nb掺杂量对BTN陶瓷铁电性能的影响。结果表明,适量的Nb掺杂可显著提高材料的剩余极化强度Pr,一定程度上降低矫顽场强Ec,并减小BTN陶瓷的平均晶粒尺寸(1～2μm)。当x=0.045时,陶瓷的综合性能较好,即有较高的2Pr(0.27×10–4C/cm2)和较小的2Ec(7.43×104V/cm),其剩余极化强度与未掺Nb的Bi4Ti3O12陶瓷相比,提高了近3.8倍。     

熔盐法合成钛酸铋钾陶瓷粉体

以K2CO3,Bi2O3和TiO2为反应物,KCl为熔盐,通过熔盐法在600℃成功合成纯钙钛矿结构K0.5Bi0.5TiO3(KBT)无铅陶瓷粉体。探寻了制备过程中影响粉体颗粒大小和形貌的工艺参数,并对影响机理进行了探讨。结果表明,与传统固相法相比,熔盐法合成温度显著降低且颗粒平均粒径明显减小。固相法合成的粉体平均粒径为115nm,KCl含量5%和20%的熔盐法合成粉体平均粒径为78nm和67nm。此外,实验发现随着熔盐量的增加,易合成各向异性的棒状粉体。     

工艺参数对熔盐法制备SrBi4Ti4O15粉体的影响

采用熔盐法制备了各向异性生长的SrBi4Ti4O15粉体,研究了工艺参数对晶粒形貌和尺寸的影响。发现煅烧温度、盐的种类和盐的用量显著影响晶粒的形貌和尺寸。晶粒平均尺寸随着温度升高而逐渐增大,由不规则片状向圆片状发育。随着盐用量的增加,晶粒平均尺寸先增大后减小,且在硫酸盐中,晶粒尺寸明显大于相同条件下盐酸盐中的尺寸。和固相法相比,熔盐法合成的粉体具有(00l)择优生长的优点。通过调整工艺参数可以控制晶粒的形貌和尺寸,制备各向异性生长的SrBi4Ti4O15粉体。     

Bi4Ti3O12掺杂对低压ZnO压敏电阻性能的影响

Bi4Ti3O12在低压氧化锌压敏电阻器的烧结过程中起着重要作用。通过使用扫描电子显微镜(SEM)研究了添加Bi4Ti3O12粉体的陶瓷烧结过程。结果表明,使用纳米Bi4Ti3O12粉体的压敏电阻所获得的电压梯度更低,Zn2TiO4相的形态和分布影响压敏电压的分散性。     

Ca掺杂(Bi0.5Na0.5)TiO3-BaTiO3压电陶瓷结构与性能

采用传统电子陶瓷工艺制备了(Bi0.5Na0.5)0.93(Ba1-xCax)0.07TiO3(x=0.02,0.04,0.06,0.08或0.10)陶瓷,研究了Ca掺杂量对陶瓷的结构、介电、压电性能的影响。结果表明,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构固溶体。陶瓷的介电、压电性能受Ca掺杂量的影响显著。所有陶瓷样品均表现出弥散相变特征。x=0.04时,室温εr达到最大值1451.7,且tanδ较小,为0.042;当x=0.06时,d33和kp达到最大,分别为140.5pC/N和19.7%。     

BiFeO3/Bi4Ti3O12多层铁电薄膜的性能研究

采用sol-gel法在FTO/玻璃底电极上制备了BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜。研究了室温下薄膜的结构,铁电和漏电流性质。结果表明,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜具有更低的漏电流,表现出较强的铁电性,在4.40×105V/cm的测试电场强度下,剩余极化强度为3.7×10–5C/cm2。在2.00×105V/cm的测试电场强度下,BiFeO3和BiFeO3/Bi4Ti3O12薄膜的漏电流密度分别为10–5和10–7A/cm2。     

(Bi0.5Na0.5)TiO3系无铅压电陶瓷特性与原子组成的关系

整体考虑ABO3型钙钛矿结构压电陶瓷中的A位和B位离子的离子半径、原子量和电负性对压电陶瓷特性的影响,定义了一个包含有A-位和B-位离子的质量差M、离子半径差R及电负性差X有关的综合因子F(ω),该因子与自发极化密切相关。研究了(Bi0.5Na0.5)TiO3基压电陶瓷的压电性能与F(ω)的关系发现,机电耦合系数k33,kp随着F(ω)的增加而相应增大,当F(ω)为160～165时,kp增加迅速,其后增加缓慢;F(ω)与k33则近似直线关系。     

掺铟对(Bi0.5Na0.5)0.93Ba0.07TiO3压电陶瓷的影响

采用直接反应烧结法制备掺铟的(Bi0.5Na0.5)0.93Ba0.07TiO3无铅压电陶瓷,研究了铟掺杂对(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(BNBT)压电陶瓷压电性能、相组成及显微组织的影响。结果表明,添加适量的氧化铟后,该陶瓷仍为纯钙钛矿相结构,其材料组成在准同型相界处三方相减少,四方相增加;适量铟掺杂可抑制晶粒长大,有利于晶粒均匀生长,增大晶粒各向异性。当掺杂氧化铟的质量分数为0.16%时,获得了高的压电参数,其压电常数d33达到205 pC/N,厚度机电耦合系数kt、厚度与径向耦合系数之比kt/kp分别达到0.5、2.77。     

Bi4Ti3O12掺杂对BST陶瓷性能和结构的影响

研究了Bi4Ti3O12(2%～10%,质量分数)掺杂对(Ba0.71Sr0.29)TiO3(BST)基电容器陶瓷介电常数εr、介质损耗tan δ、容温变化率△C/C等性能及其烧结温度的影响.结果表明,当w(Bi4Ti3O12)=10%时,εr为2 558,tan δ为0.005 0,△C/C=-39.2%,△C/C在25～125℃的范围内比在w(Bi4Ti3O12)=2%时降低了18%,陶瓷的烧结温度降为1 180℃.借助SEM和XRD研究了Bi4Ti3O12掺杂量对样品的显微结构和物相组成的影响,表明Bi4Ti3O12作为烧结助剂包裹晶粒并填充晶粒间形成异相,阻止晶粒生长并细化晶粒.     

Si基Bi4Ti3O12薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol—Gel)法直接在p—Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜，研究了Ag／Bi4Ti3O12／p—si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度，而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

Sol-Gel法制备Bi4Ti3O12薄膜及其性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12(BTO)铁电薄膜,利用X-射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和表面形貌进行了表征,制备的BTO薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构和表面平整致密。对700℃退火的BTO薄膜进行了铁电性能和疲劳特性测试,在测试电压为6 V时,剩余极化值2Pr约为12.5μC/cm2,矫顽电场2Ec约为116.7 kV/cm;经1×109次极化反转后,剩余极化值下降了24%,对其疲劳机理进行了探讨。     

熔盐法制备Bi4Ti3O12的研究

采用NaCl-KCl熔盐法制备了各向异性的Bi4Ti3O12粉体和陶瓷，研究了熔盐含量对粉体尺寸、形貌以及陶瓷的显微组织结构和介电性能的影响。结果表明采用熔盐法可制备出纯Bi4Ti3O12相的粉体和陶瓷，随熔盐含量增加，钛酸铋粉体尺寸及各向异性的程度明显增大；烧结后的Bi4Ti3O12陶瓷晶粒呈片状，且随熔盐含量的增加，钛酸铋陶瓷产生织构；对陶瓷介电性能的研究表明随熔盐含量增加，钛酸铋陶瓷的绝缘电阻率和介电常数增大，介电损耗减小．     

衬底对钛酸铋铁电薄膜生长及性能的影响

采用溶胶–凝胶工艺在Si和Pt/Ti/SiO2/Si两种衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了衬底对Bi4Ti3O12铁电薄膜生长及性能的影响。研究表明:Pt/Ti/SiO2/Si基Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化较高但易出现焦绿石相,而Si基Bi4Ti3O12薄膜易于沿c轴取向生长,有利于改善铁电薄膜与硅衬底之间的界面特性,但8mC/cm2的剩余极化却比前者有所降低。     

铁电钛酸铋超微粉及陶瓷的研究

采用类溶胶－凝胶方法制备了铁电Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２超微粉，分别用Ｘ射线衍射、透射电子显微镜、激光散射粒度仪和差热分析仪对其结构、形貌、粒度和相变特性进行了测试分析。结果表明，超微粉形成了正交晶系Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２结构，晶粒尺寸为１０～５０ｎｍ。由微粉制备了Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２陶瓷，其介电常数和损耗角正切分别为ε＝１０５．６和ｔｇδ＝０．０５２（１００Ｈｚ）及ε＝９７．２和ｔｇδ＝０．０００３６（４ＭＨｚ），铁电参数矫顽电场Ｅｃ为２．９１×１０６Ｖ／ｍ，剩余极化强度Ｐｒ为７×１０－３Ｃ／ｍ２。     

复合靶溅射Bi4Ti3O12铁电薄膜的结构和相变

采用金属与金属氧化物复合靶的射频溅射法，在Si基片上沉积制备了Bi4Ti3O12(BTO)铁电薄膜，用变温X－射线及热分析等方法研究BTO铁电薄膜的结构和相变，结果表明，在温度为350－445℃之间，薄膜经历由烧绿石相向钙钛矿相的结构相变，在670℃附近，薄膜由铁电相向顺电相转变，该相变是由于晶格畸变量b/a随温度上升连续减小，使得薄膜晶体对称性发生改变引起，在相变附近未观察到潜热的产生。     

添加Bi_4Ti_3O_(12)对BST陶瓷性能的影响

采用固相法制备了添加Bi4Ti3O12(BIT)的(Ba0.71Sr0.29)TiO3(BST)陶瓷,研究了BIT的加入量对所制BST陶瓷的微观结构和介电性能的影响。结果表明:随着BIT添加量的增加,BST陶瓷的晶粒尺寸先减小后增大,相对介电常数(εr)逐渐减小,介质损耗(tanδ)先减小后增大。当添加质量分数26%的BIT于1 120℃烧结,制得的BST陶瓷综合性能较好:εr为1 700,tanδ为0.006,容温特性符合X7R的要求,耐直流电压强度为5.0×103V/mm。     

(Bi4-x,Lax)Ti3O12铁电陶瓷性能研究

采用溶胶－凝胶（Sol-Gel)技术制备了（Bi4-x,Lax)Ti3O12（BLT）干凝胶粉体，并用此粉体制备了陶瓷。利用XRD、SEM等手段分析表征了陶瓷的结构、表面形貌及介电性能。结果表明，采用本文工艺技术制备的陶瓷为类钙钛矿结构，表面致密，陶瓷的极化场强约为4.5kV/mm；BLT陶瓷介电性能为：介电常数ε=425(1kHz)，介电损耗tanδ=0.05(1kHz)。掺杂量的研究表明，当x≥0.4时，La的引入对介电常数和介电损耗有较大的影响，即使介电常数升高，介电损耗降低。