铝酸镧掺杂对Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3介电性能的影响

在外加直流偏置电场作用下,钛酸锶钡(BST)固溶体铁电材料具有随着电场强度增加而介电常数降低的非线性特征,是相控阵天线移相器材料的研究热点.而铝酸镧陶瓷介电常数温度系数可达接近零,介电损耗正切值低,可小于1×10~(-4).为降低BST材料的介电损耗和介电常数,以铝酸镧为改性剂对Ba_0.6Sr_0.4TiO_3材料进行了掺杂.当铝酸镧的含量为4%时,Ba_0.6Sr_0.4TiO_3材料的介电常数降低到85(100 kHz),介电损耗降低到0.00041(100 kHz),而Ba_0.6Sr_0.4TiO_3材料的介电可调性保持在20%左右.X射线衍射图谱表明烧结后得到的BST材料具有典型的钙钛矿结构. SEM图像观察发现,4%比例的掺杂量使得陶瓷致密度较高,晶粒均匀.     

退火温度对Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3薄膜晶化及介电性能的影响

用改善的溶胶凝胶(Sol-Gel)法制备了钛酸锶钡(Ba_0.6Sr_0.4TiO_3, BST)薄膜,研究了退火温度对薄膜晶化及介电性能的影响.X射线衍射表明,由于薄膜较薄,各温度下衍射峰强度均微弱,但呈(110)择优取向,随温度的升高峰强度逐渐增加,也出现其他晶向的衍射峰.扫描电镜和原子力显微镜表明,改善的BST薄膜表面形貌光滑致密、无裂纹、无缩孔,随温度的升高薄膜晶化增强、晶粒逐渐长大、粗糙度增加.40 V外加电压下的介电性能大幅度提高,介电调谐率大于30%,介电损耗约0.02,其中,650 ℃对应介电调谐率45.1%和介电损耗0.0187.同时,就有关结构、介电性能及退火温度的关系进行了讨论.     

氧化铝掺杂对Ba0.6Sr0.4(Zr0.2Ti0.8)O3陶瓷介电性能的影响

Zr4+取代Ti4+的Ba0.6Sr0.4(Zr0.2Ti0.8)O3固溶体在降低介电常数的同时,保持了BST固溶体优异的可调性。为降低BST材料的介电损耗和介电常数,以氧化铝为改性剂对Ba0.6Sr0.4(Zr0.2Ti0.8)O3材料(BSZT材料)进行了掺杂。随着氧化铝掺杂质量分数从1%到10%增加,BSZT材料的介电常数从5000降低到了1550(100kHz),介电损耗降低到0.001(100kHz)以下,而材料的介电可调性保持在35%左右(1.5kV/mm)。X射线衍射图谱表明,烧结后得到的BSZT材料具有典型的钙钛矿结构。扫描电子显微镜观察表明,氧化铝的掺杂使得陶瓷致密度较高,晶粒均匀。     

掺杂Bi2O3对钛酸锶钡铁电陶瓷显微结构和介电性能的影响

BSTO铁电陶瓷材料的介电常数随外加直流偏压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Bi2O3来改善BSTO铁电陶瓷材料的介电性能.结果表明(1)在BSTO体系中微量掺杂Bi2O3,Bi3 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-xBixSr0.5TiO3;(2)随Bi3 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)Bi3 的掺杂能细化晶粒,并显著降低BSTO体系的介电常数.     

钇掺杂浓度梯度对BST薄膜介电特性的影响

用改进的溶胶-凝胶(sol-gel)法制备光滑致密的相邻两层钇(Y)掺杂浓度之差即掺杂浓度梯度分别为0、0.1%和0.3%摩尔比的6层钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3)薄膜,分别表示为0YBST、1YBST和3YBST,研究掺杂浓度梯度对薄膜介电特性的影响。X射线衍射(XRD)表明,薄膜为沿(110)晶面生长的立方钙钛矿多晶结构,其中,0YBST显示最强的晶化,1YBST显示最弱的晶化。0YBST具有最差的介电特性,而3YBST具有最佳的介电特性,介电损耗小于1%,优质因子大于40,可满足微波调谐需要。还讨论了介电损耗减小的机理。     

氟化钙掺杂对钛酸锶钡陶瓷结构和介电性能的影响

研究了Ca F2掺杂对钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4Ti O3,BSTO)陶瓷的结构和介电性能的影响。采用传统烧结工艺制备了Ca F2掺杂的BSTO陶瓷,对其晶体结构、微观形貌和介电性能进行了研究。XRD结果显示,Ca F2掺杂BSTO陶瓷为钙钛矿结构,当掺杂量≥3%(质量分数)时,基体中出现第二相Ba Ca Ti O4。添加少量Ca F2(0.5%)可明显减小晶粒尺寸,随掺杂量继续增加,晶粒尺寸变化不明显。Ca F2掺杂降低了BSTO陶瓷的介电常数和介电可调性,减小了其介电损耗,提高了材料的综合使用性能。     

MnO2掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷介电调谐性能的影响

采用固相反应法制备了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷,分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷在直流偏置电场下的介电调谐性能.采用XRD和SEM分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的相结构和微观形貌,采用HP4192A分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3介电-温度特性,采用同惠电子公司的TH2816精密电桥测量了介电可调性.结果表明:随着MnO2含量的增加,Ba0 6Sr0.4TiO3陶瓷的致密度和晶粒尺寸都呈现先增大再降低的现象.介电可调性随着MnO2的加入而降低.但品质因子随着MnO2含量的增加呈现先增加再降低的现象.当MnO2含量为4mol%时达到最大值55.1.     

MnO2掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷介电调谐性能的影响

采用固相反应法制备了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷,分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷在直流偏置电场下的介电调谐性能.采用XRD和SEM分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的相结构和微观形貌,采用HP4192A分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3介电-温度特性,采用同惠电子公司的TH2816精密电桥测量了介电可调性.结果表明随着MnO2含量的增加,Ba0 6Sr0.4TiO3陶瓷的致密度和晶粒尺寸都呈现先增大再降低的现象.介电可调性随着MnO2的加入而降低.但品质因子随着MnO2含量的增加呈现先增加再降低的现象.当MnO2含量为4mol%时达到最大值55.1.     

钇梯度掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜的sol-gel法制备及介电性能

用改进的溶胶-凝胶法(sol-gel)在Pt/Ti/SiO2/Si(S)上制备了各层Y掺杂浓度分别为0.5%/0.6%/0.7%/0.8%/0.9%/1%的上梯度掺杂和1%/0.9%/0.8%/0.7%/0.6%/0.5%下梯度掺杂的Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜。X射线衍射(XRD)表明,各薄膜主要沿(110)晶面生长,均为立方钙钛矿结构。相比均匀掺杂薄膜,梯度掺杂薄膜表现出较好的相结构衍射强度及晶化,上梯度薄膜更为显著。原子力显微镜(AFM)表明,梯度掺杂使薄膜的表面形貌得到极大改善,上梯度比下梯度薄膜具有更加光滑致密的表面相貌和更小的表面粗糙度。电压-电容曲线表明,上梯度薄膜介电性能得到明显提高,在零偏压下的电容为28.5pF(介电常数190)、介电损耗为1.63%及40V下的调谐率为52.3%,优质因子为32。     

Sr掺杂对BaTiO3陶瓷结构与介电性能的影响

以BaCO3、SrCO3和TiO2为原料,通过固相烧结方法制备了Ba1-xSrxTiO3(0≤x≤1)。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、以及阻抗分析仪分别分析Ba1-xSrxTiO3相结构、显微组织和测量介温谱。结果表明,Sr的掺杂没有改变BaTiO3的晶体结构,Ba1-xSrxTiO3(0≤x≤1)固溶体为完全互溶固溶体,为单一的立方相,但随着锶含量的增加,居里点逐渐降低。     

放电等离子烧结钛酸锶钡陶瓷的显微结构和介电性能

采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)技术制备了致密的钛酸锶钡(BSTO)陶瓷材料,分析了其致密化过程和烧结陶瓷试样的微观结构,测试了烧结体的介电和铁电性能.结果表明,SPS烧结技术不仅是一种有效的低温快烧技术,而且获得的BSTO烧结体具有独特的微观结构特征和优异的介电性能.     

溶胶-凝胶法制备的钛酸锶钡超细粉体的结构与性能

采用溶胶-凝胶法制备了不同Ba／Sr比的BST粉体，研究了粉体的热处理制度，粉体及其烧结体的微观结构，烧结体的介电性能以及居里温度与组成的关系等。研究结果表明用溶胶．凝胶法制备的BST超细粉体，由于其尺寸细小，粉体的比表面积很大，因而烧结活性更高，在1350℃烧成4h可获得结构致密的单一钙钛矿相的瓷体。     

纳米添加剂改性钛酸钡系统介电性能

采用溶胶-凝胶法制备BaTiO3纳米粉料,研究了热处理温度对纳米粉料尺寸的影响,在800℃热处理可获得粒径约60 nm粉料.BaTiO3纳米粉料具有颗粒表面积大,反应活性高等特点,以此作为添加剂研究纳米粉料对BaTiO3陶瓷微观结构和介电常数的影响.BaTiO3纳米粉料能促使陶瓷致密同时,极大地提高了BaTiO3系统陶瓷的介电常数.用固相烧结理论中的颈长速度方程、线收缩率方程对其内在机理进行了分析.实验表明,添加6%(质量分数,下同)纳米BaTiO3的陶瓷体系,具有最大的介电常数.其主要工艺条件和性能参数为:烧结温度1240℃保温6 h,在1 kHz下ε≈5500.     

YF_3助烧剂氮化硅的烧结及力学性能

以不同含量的YF_3和MgO作为烧结助剂,对Si_3N_4进行热压烧结,研究了烧结助剂含量对氮化硅陶瓷的相对密度、烧结反应、稀土元素分布以及硬度、强度和断裂韧性等力学性能的影响.实验结果表明,仅添加YF_3的样品生成了YSiON四元化合物,而同时添加MgO的样品生成MgYSiO四元化合物;样品的抗弯强度随YF_3和MgO添加量的增加而增加,最高可以达到959 Mpa;而硬度则随着YF3的增加从20 Gpa降低;添加2%YF_3(质量分数)氮化硅陶瓷的断裂韧性在(5.5～5.8)×10~5 Mpa·m~(1/2)之间,随MgO添加量变化不大.     

La2O3添加剂对BST陶瓷介电性能的影响

钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3)优异的介电性能使其在微波可调器件的应用中成为热门材料.以BaCO3,SrCO3和TiO2为原料,采用传统的固相合成方法制备了Ba0.6Sr0.4TiO3粉体,以La2O3为添加剂在1400℃烧结成钛酸锶钡陶瓷.分析了La2O3添加剂对陶瓷的微观形貌、相组成以及介电性能的影响.XRD分析表明La2O3能完全固溶到钛酸锶钡晶格中.掺杂后的陶瓷晶粒尺寸明显降低.掺杂了La2O3的钛酸锶钡的介电可调性有所增高.     

Y掺杂BST薄膜介电性能研究

用改进溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_2/Si上制备了钇(Y)掺杂Ba_0.6Sr_0.4TiO_3 (BST)薄膜,研究了Y掺杂对BST薄膜表面结构和介电性能的影响.XPS结果表明,Y掺杂有利于薄膜钙钛矿结构的形成,但对氧空位没有明显的抑制作用.SEM和AFM结果表明,Y掺杂能缓解薄膜应力、减少薄膜裂纹、细化晶粒,进而改善薄膜的表面结构.在进行Y掺杂后,薄膜的介电性能得到明显提高,40 V外加电压下的介电调谐率大于40%及零偏压下介电损耗为0.0210,优化因子大于20.     

不同晶粒尺寸混合的钛酸钡基X7R陶瓷介电性能

对不同晶粒尺寸的钛酸钡混合烧结性能进行了研究,并同时研究了晶粒尺寸对钛酸钡陶瓷性能的影响.将初始粒径为100nm的钛酸钡粉体在不同的温度下预烧得到不同晶粒尺寸的钛酸钡粉体.将这些粉体(200nm～500nm)按照不同比例与不同粒径大小组合通过球磨混合均匀后在1250℃还原气氛下烧结.将结果与各种均一晶粒尺寸的钛酸钡X7R陶瓷进行比较.实验结果表明,不同晶粒尺寸混合烧结的钛酸钡陶瓷性能基本上都位于其单一组分性能的平均值处.SEM对陶瓷显微结构的观察表明不同大小的晶粒之间基本没有相互影响,小晶粒填补了大晶粒之间的空隙达到了在较低的温度下烧结致密化的目的.对陶瓷的绝缘电阻和击穿电压的特性也进行了研究.