CaBi2Ta2O9基压电陶瓷改性研究

该文采用传统固态反应法制备了Ca_1-x(Li_0.5Ce_0.4Pr_0.1)_xBi₂Ta₂O₉(x为摩尔分数)陶瓷,研究了(Li_0.5Ce_0.4Pr_0.1)²⁺复合离子不同掺杂浓度对陶瓷结构和电学性质的影响。结果表明,在选定浓度范围内,(Li_0.5Ce_0.4Pr_0.1)²⁺复合离子改善了CaBi₂Ta₂O₉基陶瓷的压电活性与高温下的直流电阻等特性。当x=0.08时,陶瓷具有最佳综合性能,即压电常数d₃₃=10.3 pC/N,居里温度TC=928 ℃,直流电阻率ρ=1.12×10⁶ Ω·cm(650 ℃),介电损耗tan δ=0.026(1 MHz,650 ℃)。     

CaBi_2Ta_2O_9基压电陶瓷的A位掺杂改性研究

该文采用固相反应法制备了铋层状结构Ca_(1-x)(LiCe)_(x/2)Bi_2Ta_2O_9(CBT-LC100x)高居里温度(T_C)压电陶瓷,研究了(Li_(0.5)Ce_(0.5))~(2+)复合离子掺杂对CaBi_2Ta_2O_9(CBT)基陶瓷晶体结构、介电、压电等性质的影响。结果表明,在选定(Li_(0.5)Ce_(0.5))~(2+)掺杂浓度范围内,CBT-LC100x陶瓷呈正交晶体结构。随着x增加,T_C趋于降低,从941℃降低至924℃。Ce离子的施主掺杂效应有利于电阻率及压电活性的提高,当x=0.06(x为摩尔分数)时,具有最优综合性能,T_C约为924℃,压电常数d_(33)约为8.1 pC/N, 650℃时电阻率为1.7×10~6Ω·cm。     

BSYPTx压电陶瓷的结构与压电性能研究

采用传统固相反应法,制备了(1-x)(0.96BiScO3-0.04BiYbO3)-xPbTiO3(0.58≤x≤0.66,BSYPTx)压电陶瓷.XRD图谱分析表明,BSYPTx具有钙钛矿结构,BSYPTx陶瓷四方相到三方相的转变区域存在于x=0.64附近,即是该体系的准同型相界(MPB).在相界附近, BSYPTx陶瓷具有较优良的压电性能:压电常数d33≈426 pC/N,机电耦合系数kp=0.52;介温曲线显示,BSYPTx陶瓷相界附近的居里温度TC=430 ℃.Yb3+的引入提高了BSPT陶瓷的电滞回线的矩形度,最大的剩余极化强度Pr=43 μC/cm2.     

基于BGSPT压电陶瓷的高温加速度传感器

研究了一种基于0.02BiGaO3-0.32BiScO3-0.66PbTiO3 (BGSPT66)压电陶瓷的高温加速度传感器.采用传统固相法制备了BGSPT66的压电陶瓷,其压电系数(d33)约为320 pC/N,居里温度(Tc)约为465℃;设计了以BGSPT陶瓷作为压电振子的垂压式加速度传感器,进行了灵敏度与温度稳定性依赖关系测试.实验表明,BG-SPT加速度传感器在20～200℃具有稳定的输出信号,相对灵敏度(S)约为18 mV·s2/mm,并有较好的低频稳定性.这种压电加速度传感器体积小,灵敏度高及温度稳定性好,有望在石油勘探和航空航天等相关领域获得应用.     

掺铟钪酸铋-钛酸铅压电陶瓷的制备及电学性能

采用固相反应法,制备了0.10BiInO3-(0.90-x)BiScO3-xPbTiO3(BISPTx,0.55≤x≤0.70)压电陶瓷,并对陶瓷样品的相结构,表面形貌和电性能进行了研究。结果表明,BiInO3和BiScO3-PbTiO3能够形成很好的固溶体,在1070℃烧结2h即可形成稳定钙钛矿结构的BISPTx陶瓷。当x=0.60时,BISPTx陶瓷具有优良的电学性能:d33=330pC/N,kp=0.423,tC=420℃。BiInO3的掺入可有效提高BISPTx陶瓷的tC,并提高其电阻率,降低漏导电流,使其在较高温度(300℃)下仍保持较低的tanδ(<0.05)。     

BaSm0.2Ti(4+x)O(9.3+2x)微波介质陶瓷的研究

该文采用固相法制备了BaSm_0.2Ti_(4+x)O_(9.3+2x)(x=0~0.6为摩尔分数)陶瓷,研究了不同x值对陶瓷相组成、显微结构和微波介电性能的影响。结果表明,在0≤x≤0.6时,随着x的增大,介电常数εr变化较小,品质因数与频率之积(Q×f)和频率温度系数τf均随x的增大而减小。当x=0.5时,可获得介电性能优异的BaSm_0.2Ti_(4+x)O_(9.3+2x)陶瓷:ε_r=46.9,Q×f≈18 237 GHz,τf≈2.2×10^-6/℃。     

Zn/Li掺杂PZT-PZN-PNN压电陶瓷的研究

采用传统固相合成法制备了Zn/Li掺杂的0.83Pb(Zr_1/_2Ti_1/_2)O_3-0.11Pb(Zn_1/_3Nb_2/_3)O_3-0.06Pb(Ni_1/_3Nb_(2/3))O_3(PZT-PZN-PNN)压电陶瓷,研究了不同含量的Zn/Li添加量对陶瓷的相结构、显微组织和电性能的影响。结果表明,随着Zn/Li掺杂量的增加,相结构由三方相向四方相转变;介电常数ε_r、压电常数d_(33)和机电耦合系数k_p均先增大后减小,而介电损耗tanδ和机械品质因数Q_m呈先减小后增大的趋势;当添加质量分数w(Zn/Li)=1%时,该压电陶瓷的综合性能最佳,即d_(33)=513pC/N,k_p=0.635,ε_r=1 694,tanδ=0.023 5。该材料有望用于制造低温共烧的叠层压电器件。     

MnO2掺杂Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-0.38PbTiO3陶瓷的介电压电性能研究

研究了不同MnO2含量掺杂对Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-0.38PbTiO3压电陶瓷结构和介电压电性能的影响.随着MnO2掺杂量增加,试样的三方相结构特征越来越明显,压电性能明显下降,居里温度附近介电常数εm明显降低;同时,当测试温度大于100℃后,MnO2掺杂试样介电损耗整体明显降低,说明适量的MnO2掺杂能提高BMT-0.38PT陶瓷在高温下的性能稳定性.     

SrCO3掺杂对PZN-PZT低温压电陶瓷结构及性能的影响

采用固相法在900℃制备合成了Pb_(1-x)Sr_x(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_(0.3 )O_3-(Zr_(0.49)Ti_(0.51))_(0.7)O_3(简写为PZN-PZT+xSrCO_3,x=0%,2%,4%,6%,8%)低温压电陶瓷。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和准静态压电常数测试仪、铁电测试仪系统地研究了Sr~(2+)取代A位的Pb~(2+)对PZN-PZT陶瓷的相结构、微观结构和电学性能的影响。结果表明,在选定SrCO_3掺杂浓度范围内,PZN-PZT陶瓷呈四方相晶体结构。随着x的增加,晶粒尺寸先增大后减小。掺杂摩尔分数4%的SrCO_3能有效提高PZN-PZT陶瓷的压电性能和铁电性能。当SrCO_3摩尔分数为4%时,PZN-PZT陶瓷有最佳的性能:d_(33)=496 pC/N,k_p=0.58,Q_m=40,T_C=244℃,ε_r=3000,P_r=32.80μC/cm~2,E_c=0.98 kV/mm。     

Nd2O3掺杂K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷压电性能的研究

采用传统固相反应法制备了K<,0.5>Na<,0.5>NbO<,3-x>Nd<,2>O<,3>(简称KNN-<,x>Nd)系列无铅压电陶瓷,研究了不同Nd<,2>O<,3>含量(x=0,0.05,0.15,0.25,0.35,0.50,0.60,1.00)样品的物相组成、显微结构及压电性能.结果表明:A位的Nd<'3+...     

Li_2O掺杂对BNBT6无铅压电陶瓷组织与性能的影响

采用传统固相烧结法制备出0.94Bi_(0.5)(Na_(1-x)Li_x)_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3(BNT6)压电陶瓷(摩尔分数x分别为0.06%,0.10%,0.15%,0.20%),研究了不同含量Li_2O掺杂对Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基陶瓷材料物相结构、显微组织和压电、介电性能的影响。结果表明,添加不同含量的Li_2O,制备的BNBT6压电陶瓷组织分布均匀,致密度高,呈现三方-四方共存的准同型相界结构,且不同含量的Li_2O不影响陶瓷的相结构,但其烧结性能及电性能与Li含量有关。当x=0.15%时,BNBT6陶瓷样品的性能最佳,相对密度达到98%,在1kHz的测试频率下,BNBT6陶瓷样品的压电常数d_(33)=130pC/N,介电常数εr=971,介电损耗tanδ=2.0%,机械品质因数Q_m=367。     

用溶胶-凝胶法制备的Cu2Bi2Cr2O8薄膜 及其光学和铁磁性能研究

以硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O、硝酸铬Cr(NO₃)₃·9H₂O、硝酸铋Bi(NO₃)₃·3H₂O和乙二醇为原料,利用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了纳米Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜。通过X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)和拉曼测试对样品进行了表征。结果表明,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜具有良好的光学特性,其禁带宽度为1.49 eV;在磁性测试方面,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜呈现出了良好的铁磁性。     

复合离子(NaCe)取代SrBi4Ti4O15陶瓷的介电、铁电、压电特性研究

利用普通陶瓷工艺制备了A位复合离子(NaCe)取代的Sr_(1-)_x(NaCe)_x_(/2)Bi_4Ti_4O_(15)(x=0.00～0.20)压电陶瓷,研究了(NaCe)对SrBi_4Ti_4O_(15)(SBT)陶瓷的介电、铁电和压电特性的影响。研究表明,复合离子(NaCe)的取代降低了SBT陶瓷的介电损耗tanδ,降低了SBT陶瓷的矫顽电场E_c,提高了SBT陶瓷的压电系数d_(33)。纯的SBT压电陶瓷的矫顽场E_c=94 kV/cm,复合离子(NaCe)取代的SBT-NaCe(x=0.10)陶瓷的矫顽场E_c=70 kV/cm。随着复合离子(NaCe)含量的增加,SBT的压电性能先增加,然后减小。在x=0.10组分处,SBT-NaCe(x=0.10)陶瓷具有最大的压电系数d_(33)=28 pC/N,约为纯的SBT陶瓷压电系数(d_(33)约15 pC/N)的两倍,其居里温度T_C为510℃。复合离子(NaCe)取代SBT陶瓷压电性能的提高归因于复合离子(NaCe)的取代降低了SBT压电陶瓷的矫顽电场,使得SBT压电陶瓷更容易极化,从而发挥其潜在的压电性能。同时,压电性能的提高还归因于复合离子(NaCe)的取代降低了SBT压电陶瓷的介电损耗和漏电流。材料的退火实验表明:复合离子(NaCe)取代的SrBi_4Ti_4O_(15)压电陶瓷在400℃以下具有较好的压电性能温度稳定性。     

Bi、Cu共掺杂钛酸钡基压电陶瓷的制备与研究

采用溶胶-凝胶自燃烧工艺成功制备出(Ba0.99Bi0.01)(Cu0.005Ti0.995)O3微细粉料,并烧结成瓷.利用X线衍射(XRD)和电镜扫描(SEM)分析了样品的物相及显微形貌,发现样品为四方钙钛矿结构,晶粒大小均匀.研究了不同烧结温度的(Ba0.99Bi0.01)(Cu0.005Ti0.995)O3陶瓷居里温度的变化、介电温谱、压电特性及其温度稳定性.实验表明,以Bi、Cu进行掺杂可降低钛酸钡的烧结温度,且有效改善了其电性能,居里温度从不掺杂时的120℃提高到155℃,温度1 240℃烧结样品表现出最佳的综合压电性,压电常数(d33)为80 pC/N,机电耦合系数(kp)为12.6％,品质因数(Qm)为310,压电常数(d31)为－ 16.8 pC/N,且其压电性的温度稳定性有了很大提高.     

Nd_2O_3掺杂对BCZT无铅压电陶瓷性能和结构的影响

采用固相法,研究了不同Nd_2O_3掺杂量对(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3(BCZT)无铅压电陶瓷的物相组成、显微结构及介电性能和压电性能的影响。结果表明:Nd_2O_3掺杂的BCZT陶瓷的主晶相为单一的钙钛矿结构相,并没有明显的第二相。随着Nd_2O_3掺杂量的增大,BCZT陶瓷的压电常数(d_(33))、机电耦合系数(K_P)和介电损耗(tanδ)先增大然后减小,BCZT陶瓷的相对介电常数(ε_r)和体积密度(ρ)先减小然后增大。当Nd_2O_3的质量分数为0.2%时,在1 420℃烧结的BCZT无铅压电陶瓷综合性能较好:d_(33)为228 pC/N,K_P为38.9%,ε_r为2 846,tanδ为0.018,ρ为4.805 g/cm~3。     

环境温度对HfO2铁电存储器的质子辐照效应影响研究

基于HfO₂的铁电随机存取存储器(FeRAM)具有功耗低、存取速度快,易于小型化,抗干扰能力强等优势,在航天航空领域有广袤的发展空间。然而,FeRAM在太空环境下的抗辐照性能尚未得到全面的研究。研究了W/TiN/Hf0.5Zr0.5O₂(HZO)/TiN铁电存储器在常温和高温环境下经5 MeV质子辐照后的电学特性和铁电畴结构变化。通过电学和压电响应力显微镜(PFM)手段表征发现,在常温质子辐照后,电容器的介电常数(ε_r)和剩余极化强度(P_r)值均增大,器件的铁电性能提升,常温高注量质子辐照有利于存储器在太空环境中工作,但随着辐照时环境温度升高,HZO存储器的铁电性能下降,漏电流增大,铁电存储器的各项性能明显退化。     

预烧温度对0.363BiScO3-0.637PbTiO3高温压电陶瓷性能的影响

研究了不同预烧温度对反应烧结0.363BiScO3-0.637PbTi O3陶瓷的微观结构及压电介电性能的影响。根据0.363BiScO3-0.637PbTi O3的配方,通过热失重-差热分析判断Sc2O3、Bi2O3、Pb3O4、Ti O2粉末混合物分解、化合反应点和预烧温度范围;运用XRD、SEM研究了不同预烧温度下制备陶瓷样品的微观结构;通过压电介电性能测试,确定出最佳预烧工艺条件。结果表明,最佳的预烧条件为740℃保温2 h。经1 080℃、2 h烧成陶瓷的压电常数d33=308 pC/N,机电耦合系数kp=0.437,介电常数ε3T3/ε0=1 560,介电损耗tanδ=0.021,退极化温度TD=460℃。在此工艺条件下,该陶瓷性能优良、制备重复性好,在高温压电陶瓷传感器、换能器等方面显示出实用化前景。     

POCl3掺杂对PNP管特性的影响研究

PNP管的结构是由P型发射区、N型基区、P型集电区组成的三层两结。PNP管的基区宽度和基区掺杂对PNP管电特性的影响很大。在常规IC工艺中,通常采用先做试片的方式来确定基区的磷掺杂扩散时间,工艺加工效率低。为了解决这个问题,从磷源POCl₃的温度、扩散时间两方面入手,对PNP管的电流增益β进行了实验研究。结果表明,在POCl₃温度为(20±1) ℃、预扩散时间为(46±2) min、β不小于80的条件下,PNP管的β变化量小于50%。该研究用于实际PNP管的制造工艺中,工艺加工效率提高了100%。     

BiYbO3掺杂对KNN LS压电陶瓷微结构与电性能的影响

采用传统陶瓷烧结工艺,制备了BiYbO3掺杂的xBiYbO3-0.95(K05Na0.5)NbO3-0.05LiSbO3(xBY-KNN-LS)(x=0～0.002,摩尔分数)无铅压电陶瓷.研究了BiYbO3掺杂对陶瓷相结构、显微组织和电性能的影响.结果表明,随着BiYbO3掺杂含量的增加,晶粒变细,居里点逐步向低温方向移动,压电性能先增加后降低,介电损耗tan δ先增加后减小.在0≤x≤0.001 5的范围内,存在斜方相与四方相共存的准同型相界,当x=0.1％时得到最佳电性能:压电常数d33=245 pC/N,机电耦合系数kp=44.75％,居里温度Tc =365℃,tan δ=4.5％.     

Co_2O_3掺杂对BCTZ无铅压电陶瓷的性能影响

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.92Zr0.08)O3-x%Co2O3(BCTZ-xCo,x=0¹.4)无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐细化减小,介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数kp均呈下降趋势。机械品质因数Qm显著增大,当x=0.7时,具有最佳的综合电性能,其中d33=392pC/N,kp=46.0%,Qm=435,介电损耗tanδ=0.62%,表明BCTZ-xCo陶瓷材料是一种具有应用前景的无铅压电材料。