Ba2+掺杂对CaCu3Ti4O12陶瓷结构与电性能的影响

采用传统固相法制备了Ca1-xBaxCu3Ti4O12(x=0, 0.005, 0.010, 0.020, 0.030, 0.040, 0.050, 0100,摩尔分数) 陶瓷。用X线衍射仪、扫描电子显微镜、介电温谱测试系统及阻抗测试仪研究了Ba2+掺杂量的变化对Ca1-xBaxCu3Ti4O12陶瓷的相结构、微观形貌及电性能影响。研究结果表明,随着Ba2+掺杂量的增加,陶瓷试样产生了第二相CuO,同时Ba2+掺杂使CaCu3Ti4O12的晶格常数增大。Ca1-xBaxCu3Ti4O12陶瓷的晶粒尺寸随Ba2+掺杂量的增加而减小,气孔率随之降低。掺杂适量的Ba2+可有效降低CaCu3Ti4O12陶瓷的介电损耗,也可降低相对介电常数随温度的变化率。一定量的Ba2+掺杂还能增加CaCu3Ti4O12的晶界电阻。     

PbO和Nb2O5共掺杂对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备PbO和Nb_2O_5共掺杂的CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)陶瓷,研究了CCTO巨介电效应机理。通过XRD,SEM,介电频谱及阻抗谱等测试手段,分析纯CCTO陶瓷,PbO掺杂的CCTO陶瓷和PbO、Nb_2O_5共掺杂CCTO陶瓷的微观结构及介电性能,研究结果表明:掺杂PbO可以显著降低CCTO陶瓷的介电损耗,掺杂摩尔分数2%PbO的CCTO陶瓷的介电损耗从0.13下降到0.03,但其介电常数也显著下降;摩尔分数2%PbO和0.25%Nb_2O_5共掺杂的CCTO陶瓷,在0.1～1 k Hz频率范围内相对介电常数高达4.6×10~4～5.5×10~4,而介电损耗只有0.09左右,且摩尔分数2%PbO和0.5%Nb_2O_5共掺杂的CCTO陶瓷的相对介电常数在4×10~4左右。因此,PbO和Nb_2O_5共掺杂可以在增加CCTO陶瓷介电常数的同时降低其介电损耗。结合阻抗谱分析表明,CCTO陶瓷的介电损耗在低频下由晶界电阻决定,在高频下主要受晶粒电容的影响,而介电常数的大小取决于晶粒尺寸和晶界极化,符合IBLC模型。     

掺杂Sm2O3对Ba(Ti,Sn)O3的介电性能的影响

以碳酸钡、二氧化锡和二氧化钛等为原料,制备了掺杂Sm2O3的Ba(Ti0.9Sn0.1)O3(BTS)陶瓷,研究了所制陶瓷的介电性能.结果表明:当摩尔分数x(Sm2O3)<0.60%时,Sm3+主要进入BTS陶瓷晶格A位,随着x(Sm2O3)的增加,Sm3+倾向于进入晶格B位.Sm2O3的掺杂量对BTS陶瓷的相对介电常...     

Sb2O3对钛酸锶钡基陶瓷介电性能及结构的影响

采用传统固相法制备Sb2O3掺杂(Ba0 612Sr0.38Y0.008)TiO3系电容器介质陶瓷,研究了不同质量分数的Sb2O3在各烧结温度下对体系介电性能及微观结构的影响.当Sb2O3的掺杂量为0.4%时,试样在1 320℃下保温2 h,体系的室温相对介电常数可达3 000,介电损耗仅为2×103,居里温度向负温方向移动至-24℃.研究表明:两性氧化物Sb2O3通过占据钙钛矿晶格A位,显著降低了体系相对介电常数及介质损耗,起到了良好的移峰及展宽效应;与此同时,Sb2O3改善了体系微观形貌,有效降低晶粒尺寸.     

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。     

烧成工艺对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

采用短时间烧结制备了CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷,并详细研究了预烧温度、烧结温度等工艺对结构和性能的影响。研究了εr和tanδ随测试频率(20Hz～1MHz)、温度(25～150℃)的变化规律。结果表明:CCTO陶瓷的性能对烧成工艺非常敏感。较低的预烧温度较容易获得高εr(εr为11248)的CCTO陶瓷。     

Sr替代Ca对Ca_4La_2Ti_5O_(17)微波陶瓷的微结构和介电性能的影响

采用固相反应法制备了Ca4–xSrxLa2Ti5O17(x=0～3)微波介质陶瓷。研究了Sr替代Ca对Ca4La2Ti5O17陶瓷的相纯度、微观结构和介电性能的影响。结果表明,在替代范围内所有样品呈单相固溶体结构,晶格参数和晶胞体积随着x的增加而增大。Sr替代Ca抑制了陶瓷样品的晶粒生长。随着x增加,样品介电常数和谐振频率温度系数逐渐增加,而品质因数逐渐减小。该类材料有望用于微波介质负载天线。     

Zn取代Cu对CCTO陶瓷高、低频介电性能的影响

采用传统固相法制备了CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)(CCTO,x=0,0.04,0.08,0.12)陶瓷。用X线衍射仪和扫描电子显微镜研究了Zn~(2+)掺杂含量的变化对CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷的相结构、微观形貌的影响规律,并研究了CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷的低、高频介电性能。结果表明,少量Zn~(2+)的加入影响CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷的相结构和微观形貌。在低频范围内,CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷均具有巨介电常数(>104),且CaCu_(2.92)Zn_(0.08)Ti_4O_(12)陶瓷的介电常数温度依赖性小,介电损耗最小,这加速了CCTO陶瓷在陶瓷电容器方向应用的潜力。在微波频段(5.85~8.2GHz)范围内,CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷均具有介电弛豫现象,CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷的介电常数实部随掺杂量的增加而减小,介电常数虚部和损耗对应的频率变化趋势与实部一致。     

低温烧结Ba3Ti5Nb6O28陶瓷及其微波介电性能

研究了CuO助剂对Ba3Ti5Nb6O28陶瓷的烧结特性、微结构以及介电性能的影响。研究表明,适量CuO助剂能使Ba3Ti5Nb6O28陶瓷的烧结温度从1 300℃降到950℃以下。部分CuO会固溶于Ba3Ti5Nb6O28并改变其晶粒形状,出现少量长条状晶粒。随着CuO含量增加,介电常数(rε)无明显变化,品质因数与频率之乘(Q×f)值因固溶物的产生而下降,频率温度系数(τf)向负频率温度系数方向移动。w(CuO)为1%的Ba3Ti5Nb6O28样品,在920℃、2 h下,获得了介电性能较好的低温共烧陶瓷,其介电常数rε为41,Q×f=6 500 GHz,τf=4×10-6/℃。     

Nb掺杂对BaTi_(0.96)Al_(0.04)O_3陶瓷介电性能的影响

为探究Al-Nb共掺对BaTiO_3介电性能的影响及其掺杂机制,以Ba Ti_(0.96)Al_(0.04)O_3为基础配方,通过传统的固相反应法制得BaAl_(0.04)Ti_(0.96-x)Nb_xO_3(0≤x≤0.08)陶瓷样品,并通过XRD、LCR分析仪和Gulp软件来对样品的结构、介电性能进行分析。结果表明:当x≥0.03时陶瓷样品中出现第二相;随着Nb~(5+)含量的增加,陶瓷从传统的铁电体转变成弛豫铁电体,介电峰值温度(Tm)向低温方向移动,且当x≤0.01时介电常数增大,当x≥0.02时介电常数减小;通过Gulp模拟分析得出晶体中钡空位补偿机制优先发生,可能伴有少量钛空位补偿,主要存在的缺陷簇是[2Nb_(Ti)~·-V_(Ba)~"]。     

Ba (Ti0.8Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3无铅陶瓷的显微结构和压电性能

采用传统固相反应制备出了高压电常数的Ba(Ti0.8 Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (BZT-xBCT)无铅压电陶瓷材料,研究了BCT含量对于体系结构、压电与介电性能的影响规律.结果表明,x=0.45～0.60时,BZTxBCT系统处于准同型相界附近,BZT-xBCT陶瓷时主晶相为钙钛矿相结构,当x＞0.50时,出现少量的第二相CaTiO3.当x=0.50时,陶瓷的性能达到最佳,其介电常数ε、压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、频率系数Np分别为2 900,385 pC/N,0.456,124和2 740 Hz·m.由此可认为位于准同型相界附近的BZT-xBCT是一类很有前途的无铅压电材料.     

Ta、Nb掺杂Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)陶瓷铁电介电性能研究

采用传统固相烧结工艺制备了掺杂Ta、Nb的Bi3.15Nd0.85Ti3O12材料,构成Bi3.15Nd0.85Ti3-2x TaxNbxO12(x=0,0.02,0.04,0.06)铁电陶瓷。研究了Ta、Nb掺杂对Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷晶体结构和铁电性能的影响。结果表明,Ta、Nb掺杂未改变Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷的钙钛矿晶体结构,剩余极化值提高,具有较好电滞回线(Pr-Ec)。在电压为45 V、测试频率为0.1kHz下,Bi3.15Nd0.85Ti3-2xTaxNbxO12铁电陶瓷的剩余极化强度(2Pr)及矫顽场强(2Ec)可分别达到25.07μC/cm2和31.1kV/cm,电容-电压(C-V)曲线呈标准的蝴蝶形。     

二氧化铈掺杂锆钛酸钡陶瓷性能和结构的研究

采用传统电容器陶瓷制备工艺,研究了CeO2加入量对Ba(Zr,Ti)O3(BTZ)基电容器陶瓷性能的影响,得到了CeO2影响其性能的规律 ,当w(CeO2)为1.0%时相对介电常数最大(7193),当w(CeO2)为0.5%时介质损耗最小(0.0351)。CeO2有降低居里温度及展宽介电常数-温度峰和减小介电常数温度变化率的作用。利用SEM研究了CeO2对BTZ基陶瓷微观结构的影响,探讨了影响性能的机制,结果表明:CeO2是通过与BTZ形成缺陷固溶体、移峰、偏析晶界及抑制晶粒生长等来影响瓷料性能和结构的。     

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.     

钛酸锆-铌酸镁系高频介质陶瓷的制备及介电性能的研究

采用固相反应的方法制备粉料,合成了一种新型的(Zr1/2Ti1/2)1x(Nb2/3Mg1/3)xO2 (x=0.05～0.30)高频介质陶瓷。XRD分析确定粉料为单相,其晶相为ZrTiO4结构。瓷片在1 430～1 470℃之间烧结。讨论了收缩率与烧结温度的关系以及介电性能随烧结温度的变化,探讨了不同配比对材料电性能的影响,确定出最佳烧结温度为1 460℃。在1 MHz下测试了材料的介电常数及损耗。相对介电常数在26～34之间。配比为x=0.25的材料,品质因数可达到1×104。     

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。     

Photo-assisted metal-organic chemical vapor deposition of CaCu3Ti4O12 (CCTO) thin films

Calcium copper titanate (CaCu₃Ti₄O₁₂) or CCTO is one of the most researched giant dielectric constant materials in recent years. In the present work, incoherent light source based photo-assisted metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) has been used to prepare CCTO thin films on Si/SiO₂ substrates. Key to this unique processing technique is the use of UV radiation as an additional source of energy in conjunction to the thermal energy. The given Photo-assisted MOCVD processing resulted in polycrystalline CCTO growth on a SiO₂ surface. Powder X-ray diffraction and scanning electron microscopy were performed to analyze structural and compositional properties of the CCTO thin film. Ellipsometric measurements indicated a refractive index of 3.03 for the CCTO thin film.     

(Na1/4Bi3/4)(Mg1/4Ti3/4)O3新材料的制备及性能研究

用固相反应法合成得到了一种钙钛矿结构的无铅新陶瓷材料(Na1/4Bi3/4)(Mg1/4Ti3/4)O3(NBMT)。NBMT为低温烧结陶瓷,成瓷温度在1 050℃左右,室温下具有六方结构,点阵常数a=4.92 nm,c=5.19 nm。NBMT陶瓷室温下的介电常数为720,在320℃附近达最大值1 900;其陶瓷呈现弛豫型铁电体的特征,ΔTm高达107℃,不同于一般弛豫铁电体,矫顽场强高于40 kV/cm。NBMT的压电常数d33为7 pC/N。     

烧结助剂引入方式对 (Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷性能的影响

分别以液相包覆法和固相混合法引入助烧剂CuO制备(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)陶瓷。采用X线衍射、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研究。液相包覆法可减少助烧剂的加入量从而降低其对陶瓷介电性能的恶化。CuSO4溶液的浓度为0.5mol/L,900℃烧结3h所制得(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷的介电常数εr=161,介电损耗tanδ=0.005,τf=-398×10-6/℃(1MHz)。