Ba_(1-x)Ca_xZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3陶瓷介电性能的研究

电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,在工农业、国防、科学研究和日常生活中都有广泛的应用。其中陶瓷电容器具有耐高温、耐腐蚀、介电常数高、性能稳定等特点,满足当前集成电路对电容器小型化、高容量的要求。以Ba CO_3、Ca CO_3、Zr O_2和Ti O_2等为原料,Y_2O_3为掺杂剂,以掺杂量为0.05%Y_2O_3(摩尔百分比)的Ba_(1-x)Ca_xZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3陶瓷材料为研究对象,研究了Ca CO_3加入物对体系微观形貌和介电性能的影响。结果表明,Ca CO_3的加入不改变试样主晶相,但随着Ca CO_3掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐增大,试样的室温介电常数εr有所提高,试样的介电损耗tanδ骤然增大,然后降低。与此同时,材料的居里温度向低温方向移动,但移动范围较小;样品的介电常数峰值逐渐降低,样品的介电常数温度变化率减小。     

低温烧结制备(Ba_(0.9)Ca_(0.1))(Zr_(0.15)Ti_(0.85))O_3无铅压电陶瓷

采用溶胶-凝胶法制备出(Ba0.9Ca0.1)(Zr0.15Ti0.85)O3(简称BCT-BZT)粉体,并采用两段式传统烧结法用较低的烧结温度(1 290℃)制备了该无铅压电陶瓷,运用热重差示扫描测量法分析了反应过程。X射线衍射测试结果表明,BCT-BZT粉体和陶瓷均是典型的钙钛矿结构,根据谢乐公式计算出粉体的晶粒尺寸约为32nm。此外,室温下利用TF Analyzer 2000铁电分析仪测得该陶瓷的介电常数高达6 134,居里温度约为95℃,最大压电系数d33达到263pm/V。利用此方法制备的BCT-BZT无铅压电陶瓷,其烧结温度与固相反应法相比降低了约200℃左右,同时还保持了良好的压电性能,从而降低了烧结成本,有利于实现该陶瓷的大规模工业化生产。     

高压电常数(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1-x)Sn_x)O_3陶瓷结构与性能研究

采用传统固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1-x Snx)O3(CBTZS-x)无铅压电陶瓷,研究了不同Sn含量(x=0~0.1)对CBTZS-x陶瓷相结构、介电以及压电性能的影响。实验结果表明:所有样品均为纯钙钛矿结构;随着Sn含量增加,室温下样品逐渐由三方和四方相共存结构转变为四方相结构,且三方-四方相转变温度T R-T和居里温度TC均逐渐减小,当x=0.04时,TR-T更接近于室温,此时表现出优异的压电性能;样品的剩余极化强度Pr和矫顽场Ec随着x增加均呈现出减小的趋势,而相对介电常数εr则逐渐增大。当x=0.04时,CBTZS-x材料的综合性能最佳:d33=665pC/N,kp=55.6%,εr=4520,Pr=12.5μC/cm2,Ec=1.6 kV/cm,表明该陶瓷材料具有很好的应用前景。     

(1-x)BaTiO_(3-x)Ag_(0.9)Li_(0.1)NbO_3系无铅压电陶瓷的相结构和电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了(1-x)BaTiO_(3-x)Ag_(0.9)Li_(0.1)NbO_3(BT-xALN,0.005≤x≤0.04)系陶瓷,研究了ALN含量的变化对BT-xALN系陶瓷的显微结构、相结构和电性能的影响。结果表明,ALN的引入使陶瓷的晶粒尺寸有所减小。当x≤0.02时,BT-xALN陶瓷均形成了纯的钙钛矿相,表明ALN与BT形成了固溶体;当x=0.01~0.02时,陶瓷存在四方-伪立方相界。陶瓷的压电常数d33和介电常数εr随x增加均先增大后减小。d33在x=0.0075时达到最大值115pC/N,εr在x=0.025时达到最大值3 880;但剩余极化强度Pr随x增加逐渐降低。此外,掺入ALN后陶瓷的居里温度有所降低。     

TbDyFe掺杂对(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.08)Sn_(0.02))O_3无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

为获得BCZTS无铅压电陶瓷优良的电性能,通过对其掺杂TbDyFe,采用传统固相烧结法制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.08Sn0.02)O3-x TbDyFe(BCZTS-x TbDyFe)无铅压电陶瓷,分析不同TbDyFe(x=0~0.4wt.%)含量对BCZTS无铅压电陶瓷微结构、压电性能、介电性能和铁电性能的影响,并利用XRD、SEM等方法分析表征样品。结果表明:所有样品均为单一的钙钛矿结构;掺杂TbDyFe后陶瓷的晶粒尺寸变小。由介电温谱可知,掺杂TbDyFe后BCZTS体系出现介电弛豫行为。当掺杂x=0.1wt.%时,无铅压电陶瓷材料的综合性能优异:d33=500 p C/N,kp=40%,εr~5955,tanδ~1.9%,Pr=6.6μC/cm2,Ec=2 k V/cm。     

直接反应烧结法制备(Ba_(1-x)Ca_x)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))O_3陶瓷的微观结构和电性能研究

采用直接反应烧结法制备了(Ba1-x Ca x)(Ti0.85Zr0.15)O3无铅压电陶瓷,分析了不同的Ca含量时陶瓷的晶相结构、微观结构、密度及电性能。结果表明,采用直接反应烧结法制备的(Ba1-x Ca x)(Ti0.85Zr0.15)O3无铅压电陶瓷具有纯的钙钛矿相结构;微观结构致密,晶粒大小比较均匀,陶瓷样品出现较大的直径收缩率(25%左右);随着Ca含量的增加陶瓷的居里温度略微降低,室温介电常数出现较大增加,压电常数变大,其中x=0.15时压电性能最好,d33为208 pC/N。     

Ba_(1-x)Sr_xTiO_3陶瓷电畴的压电响应力显微研究

采用常规固相反应法制备了Ba1-xSrxTiO3(x=0.7,0.4,0.1)陶瓷,利用扫描力显微镜的压电响应模式得到了压电响应像,并观察到了外加直流电压时的电畴诱导和极化反转.在10V电压下(样品厚90μm,下同),室温时顺电体Ba0.6Sr0.4TiO3中诱导出了铁电畴,而顺电体Ba0.3Sr0.7TiO3中并未诱导出铁电畴.12V和-12V电压下,Ba0.9Sr0.1TiO3中的电畴发生了明显的极化反转.对x=0.4、0.1的样品使用透射电子显微镜进行观察,发现室温下前者无电畴,进一步验证了压电响应图像的结果;后者有电畴,且为鱼刺状的畴结构.同时对顺电相Ba1-xSrxTiO3材料中非线性介电特性的起源进行了探讨。     

Ca_（1-x）Sm_xMnO_3粉体的制备及其结构与导电性

为了实现改性CaMnO3粉体在导电材料领域的应用,采用自蔓延溶胶-凝胶法合成了Ca1-xSmxMnO3（0≤x≤0.3）粉体,并研究了不同Sm掺杂量对Ca1-xSmxMnO3粉体结构和导电性的影响.结果表明,Sm掺杂能够有效降低CaMnO3粉体的室温电阻率,且随着Sm掺杂量的增大呈现典型的V型变化趋势,在x=0.2时电...     

CeO_2掺杂对Pb_(0.92)Sr_(0.06)Ba_(0.02)(Sb_(2/3)Mn_(1/3))_(0.05)Zr_(0.48)Ti_(0.47)O_3基压电陶瓷相结构及性能的影响

采用传统固相烧结法制备Pb_(0.92)Sr_(0.06)Ba_(0.02)(Sb_(2/3)Mn_(1/3))_(0.05)Zr_(0.48)Ti_(0.47)O_3∶xCeO_2(简称PSBSM-PZT)压电陶瓷样品。研究不同CeO_2掺杂含量对PSBSM-PZT基陶瓷样品的物相结构、微观形貌、压电及介电性能的影响。结果表明:当CeO_2掺杂量x≤0.5%(质量分数,下同)时,陶瓷样品均为纯的钙钛矿结构。随着CeO_2掺杂含量的增加,陶瓷样品中四方相结构逐渐向三方相结构转变。随着CeO_2掺杂含量的进一步增加,陶瓷中出现焦绿石相,虽然陶瓷中已经出现焦绿石相,但是样品仍没有完全转变为三方相陶瓷;CeO_2掺杂具有细化晶粒的作用,当x=0.25%时样品晶粒晶界清晰,晶粒之间的结合相对致密,晶界处气孔率低,陶瓷断裂方式以沿晶断裂为主;当x=0.25%时,陶瓷样品获得最佳的压电与介电性能:d_(33)=346pC/N,k_p=0.60,Q_m=1396,ε_r=1309,tanδ=0.474%。     

CeO2掺杂制备Ba0.9Ca0.1Ti1-xSnxO3压电陶瓷的结构及电性能

采用传统的陶瓷烧结技术,通过添加0.15%(摩尔分数)CeO2,在1120℃烧结2h,成功制备了新型无铅压电陶瓷Ba0.9 Ca0.1 Ti1-x Snx O3,并且检测了陶瓷样品的微结构和电性能.XRD显示所有陶瓷样品均具有纯的钙钛矿结构,在室温下为典型的四方相,SEM显示适量添加锡离子可以提高陶瓷致密性.在室温下,锡离子改性的BaTiO3基压电陶瓷在x=0.02处显示了优异的压电、介电和铁电性能(d33=276 pC/N,kp=46%,εr=3678,tanδ=2.4%,Pr=18.2μC/cm2,EC=1.12 kV/mm).这些优异的检测结果证实适当添加锡离子能改善BaT iO3基压电陶瓷的电性能.     

(1-x)KNNT-xBNZ无铅压电陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备(1-x)(K_(0.49)Na_(0.51))(Nb_(0.97)Ta_(0.03))O_3-xBi_(0.5)Na_(0.5)ZrO_3无铅压电陶瓷。研究该体系陶瓷的组成及烧结温度对陶瓷的相组成、显微结构及电性能的影响。结果表明,热分析确定混合原料的合成温度为850℃。XRD分析表明,850℃预烧温度下,合成粉料均展现出典型的钙钛矿结构,晶格特征为四方相和正交相并存。SEM表明,组成在x=0.04,烧结温度为1 120℃时,能够获得晶粒均匀且致密度较高的陶瓷。电性能研究结果,烧结温度1 120℃,该组成陶瓷的电性能具有最佳值,ε_r=1 250,d_(33)=235pC/N,k_p=0.43。谐振频率在x=0.04组成处相比于其它组成也较低,f_r=210.032kHz左右。     

Yb_2O_3的掺杂方式对Ba(Ti_(1-y)Zr_y)O_3陶瓷介电性能的影响

在Ｂａ（Ｔｉ１－ｙＺｒｙ）Ｏ３中,Ｙｂ２Ｏ３的不同掺杂方式引起了材料性能的显著变化．采用 Ｂａ（Ｔｉ１－ｙＺｒｙ）Ｏ３合成后Ｙｂ２Ｏ３的适量掺杂,陶瓷介温峰明显地移动,介电常数大幅度提高, 获得了室温介电常数＞２５０００,１２５０℃左右烧成,符合Ｙ５Ｖ标准的高介材料．合成后掺杂的 Ｙｂ２Ｏ３,使材料介电常数提高,可能与施主掺杂引入的局域化电子有关．合成前掺杂Ｙｂ２Ｏ３ 的样品,介电常数较低,移峰效率偏小,可能是Ｙｂ的Ｔｉ位受主取代使施主引入的局域化电子 得到补偿的结果．     

CeO_2掺杂对SrNa_(0.5)Bi_(4.5)Ti_5O_(18)高温无铅压电陶瓷性能的影响

用固相合成法制备SrNa0.5Bi4.5Ti5O18+x%(质量分数)CeO2(SNBTCx)铋层状无铅压电陶瓷,研究了CeO2掺杂对SNBTCx陶瓷微观结构和电性能的影响。结果表明,CeO2掺杂并未改变SNBTCx陶瓷的晶体结构,所有样品均为单一的铋层状结构陶瓷;CeO2掺杂没有使SNBTCx陶瓷居里温度发生明显变化,居里温度均高于560℃;随着CeO2掺杂量的增加SNBTCx陶瓷材料的介电常数减小,但是其介电损耗先增大后减小。当CeO2掺杂量为0.3%(质量分数)时SNBTC0.03陶瓷具有最优电性能:Tc=567℃,d33=29 p C/N,tanδ=0.015,且在500℃退极化处理后,其d33仍保持在22 p C/N以上,说明SNBTC0.03陶瓷可在高温下应用。     

CuSO_4溶液包覆Ba_2Ti_9O_(20)陶瓷介电性能的研究

以BaCO3和TiO2粉末进行固相反应来合成Ba2Ti9O20主晶相,以CuSO4溶液为先驱体引入CuO来降低瓷料的烧结温度,CuO薄层修饰陶瓷粉体表面。这种方法减少了烧结助剂的加入量从而降低了对陶瓷材料介电性能的恶化。介电常数(εr)随着CuSO4溶液浓度的增大先增大后略有减小。介电损耗(tanδ)随着CuSO4溶液浓度的增大先减小后增大。CuSO4溶液的浓度为0.32mol/l,1200℃烧结4h后得到良好的介电性能:εr=43,tanδ=0.005,τf=-7ppm/℃(1MHz)。     

(Ba_(1-x)Sr_x)(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷微结构对介电性能的影响

采用传统的固相烧结法制备(Ba1-xSrx)(Zn1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷,研究微结构对介电性能的影响.随着系统中Sr2+含量的增多,介电常数和温度系数发生异常呈现非线性变化,这是由于氧八面体的畸变而导致的相转变造成的,相转变的发生相应影响了极化以及极化模式.相转变及氧八面体畸变对介质损耗没有明显的影响,介质损耗受到Sr2+含量及烧结温度的影响较大.     

多铁性xBi_（0.9）Dy_（0.1）FeO_3-（1-x）CoFe_2O_4复合粉体的制备与表征

采用柠檬酸盐自燃烧法制备Bi0.9Dy0.1FeO3粉体,溶液法合成xBi0.9Dy0.1FeO3-（1-x）CoFe2O4复合粉体,得到了同时具有铁电性能和铁磁性能的铁酸铋基多铁性材料。研究了粉体的微观结构、铁电性能和铁磁性能。结果表明：当x从0.9减少到0.4,在最佳煅烧温度合成的Bi0.9Dy0.1FeO3-CoFe2O4复合粉体的磁极化强度和剩余极化强度都随着x先增大后减少。Bi0.9Dy0.1FeO3与CoFe2O4复合使铁电性能和铁磁性能均有所提高,当x=0.5时,在700℃的煅烧温度下,获得较好的铁电和铁磁性能,其中Vc=3 268.241Oe,Ms=37.05emμ/g。     

(1-x)(Mg_(0.7)Zn_(0.3))TiO_3-x(Ca_(0.61)Nd_(0.26))TiO_3系微波介质陶瓷介电性能研究(英文)

本实验研究了(1-x)(Mg_0.7Zn_0.3)TiO₃－x(Ca_0.61Nd_0.26)TiO₃体系陶瓷(MZCNT)的微波介电性能,通过(Ca_0.61Nd_0.26)TiO₃协调(Mg_0.7Zn_0.3)TiO₃陶瓷的谐振频率温度系数.实验发现,烧结温度和陶瓷组成对微波介电性能影响显著, 当烧结温度为1250℃时,可以获得良好的致密度,当烧结温度超过1300℃时,(Ca_0.61Nd_0.26)TiO₃ 的分解和Zn的蒸发导致陶瓷致密度和介电性能下降.此外,随着(Ca_0.61Nd_0.26)TiO₃含量的增大,材料的介电常数增大,品质因数减小.当 (Ca_0.61Nd_0.26)TiO₃含量为13%,烧结温度为1250℃,保温4h,（MZCNT）陶瓷具有优良微波介电性能,ε_r =24.3,Q·f=34000GHz,τ_f~-9×10^-6/℃,从而达到实用要求.     

BiScO_3-Bi(Zn_(1/2)Ti_(1/2))O_3-PbTiO_3高居里温度压电陶瓷介电压电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备(1-x)Bi(Sc_(0.9)(Zn_(1/2)Ti_(1/2))_(0.1))O_3-xPbTiO_3(BS-0.1BZT-xPT)陶瓷试样。研究了BZT含量为0.1%(摩尔分数)时,不同PT含量BS-0.1BZT-xPT压电陶瓷结构、介电和压电性能的变化规律。研究表明,随着PT含量增加,试样从三方相向四方相转变;当PT含量为0.60~0.62之间时,试样处在三方到四方的过渡区。当PT量为0.6时,试样压电性能达到最大值(d33=250pC/N,kp=43%)。当PT量增加,试样居里温度呈上升趋势,εr max值先增加后减小。当PT含量为0.60时,试样铁电性能达到最大值,Pr=34.4μC/cm~2,Ec=19.2kV/cm。     

Ba_(0.9)Sr_(0.1)TiO_3薄膜的椭偏光谱研究

用椭偏光谱仪首次在光子能量为２．１～５．２ｅＶ的范围内,测量了不同热处理温度下Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３（ＢＳＴ）薄膜的椭偏光谱,建立适当的拟合模型,并用Ｃａｕｃｈｙ色散模型描述ＢＳＴ薄膜的光学性质,用最优化法获得了所有样品的光学常数（折射率η和消光系数κ）谱及禁带能Ｅｇ．比较这些结果,初步得到了ＢＳＴ薄膜的折射率η、消光系数κ和禁带能Ｅｇ随退火温度变化的变化规律．     

(1-x)(Mg0.9Zn0.1)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3系微波介质陶瓷的改性研究

实验研究了(1-x)(Mg0.9 Zn0.1)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3(MZCLT)系陶瓷的微观结构和微波介电性能.目的是通过(Ca0.61 La0.26)TiO3协调(Mg0.9Zn0.1)TiO3陶瓷的谐振频率温度系数.MZCLT陶瓷的主晶相为(Mg0.9Zn0.1)TiO3和Ca0.61L...