Y掺杂Ca_(1-x)Y_(2x/3)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备及其介电性能研究

采用固相反应法制备了Y掺杂的CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)陶瓷,研究了Y掺杂量对Ca_(1-x)Y_(2x/3)Cu_3Ti_4O_(12)(x=O%,1%,3%,5%)陶瓷的物相结构、微观形貌和介电性能影响,对Y掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析。结果表明:Y掺杂量在1~5 mol%时对CCTO陶瓷的相结构基本无影响;然而,当Y掺杂量达到3 mol%时,CCTO陶瓷的晶粒长大被明显抑制。Y掺杂量为1~3 mol%时,不仅可以提高CCTO陶瓷的介电常数,而且可以同步降低其介电损耗,从而有助于CCTO陶瓷的综合介电性能的提升。     

CaSnO_3掺杂BST基介电陶瓷介电性能的研究

采用传统固相法制备了CaSnO_3掺杂(Ba_(0.71)Sr_(0.29))TiO_3(BST)介电陶瓷。研究了CaSnO_3掺杂量对BST电容器介电陶瓷介电性能、物相组成和微观结构的影响。结果表明:随着Ca SnO_3掺杂量的增加,BST陶瓷的相对介电常数(εr)先减小后增大再又减小,介质损耗(tanδ)先减小然后增大,CaSnO_3掺杂后的BST陶瓷仍为钙钛矿结构。当CaSnO_3掺杂量为质量分数6.0%时,BST陶瓷的综合介电性能最好:εr为4963,tanδ为0.0069,ΔC/C为19.69%～-26.18%,容温特性符合Y5V特性。     

低温B_2O_3掺杂对Ba_4Sm_(9.33)Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷性能的影响

为降低Ba_4Sm_(9.33)Ti_(18)O_(54)(BST)微波介质陶瓷的烧结温度,研究了B_2O_3掺杂对其烧结性能、物相组成、显微结构及介电性能的影响。结果表明:少量B2O3的引入未改变陶瓷的晶相组成,主晶相为Ba_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)固溶体,适量B_2O_3不仅能显著地降低BST陶瓷的烧结温度至1180℃,而且能提高其介电性能;随着B_2O_3添加量的继续增加,有烧绿石结构的Sm_2Ti_2O_7相出现并逐渐增多。当B_2O_3添加量为0.25 wt%,在1180℃温度烧结3 h时,BST陶瓷获得优异的微波介电性能:ε_r=76.58,Q·f=6794.24 GHz,τ_f=-7.06×10~(-6)/℃。     

BCZT-xBi_2O_3无铅压电陶瓷性能的研究

选取传统高温固相反应合成法制备出Bi_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.08)Ti_(0.92)O_3-xBi_2O_3(BCZT-x Bi,x=0~0.15)。采用扫描电子显微镜、准静态压电常数测试仪等一系列检测手段,探讨了Bi_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷微观组织和电学性能产生的作用,从SEM图像得知,陶瓷的晶粒尺寸随着Bi_2O_3掺杂量的增多先逐渐变小后略微有所增大,XRD图谱则表明,掺杂量不等的Bi~(3+)均能够弥散进入钛酸钡晶格中,能完整固溶于BCZT陶瓷,并且材料具有典型的钙钛矿相结构。当Bi_2O_3掺杂量为0.15 mol%时,此无铅压电陶瓷材料拥有较好的介电性能,介电损耗tanδ的值仅是1.2%,介电常数ε_r的值是5100;当没有掺杂Bi_2O_3时,此陶瓷的压电性能最优,压电系数的值d_(33)=386 p C/N,机电耦合系数的值K_p=44.8%。     

Fe_2O_3掺杂BaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3陶瓷介电性能的研究

采用传统固相法分别于1250℃、1280℃、1300℃、1330℃下制备了BaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3+xmol%Fe_2O_3(0≤x≤1.25)陶瓷样品。XRD结果表明,Fe~(3+)掺杂后的陶瓷样品均为钙钛矿结构。SEM表明,掺杂Fe~(3+)后陶瓷的晶粒尺寸减小。随着掺杂量的增加,陶瓷样品的体积密度ρv和介电常数ε先增大后减小,介质损耗tanδ先减小后增大。1300℃烧结,x=1.00%的陶瓷样品介电性能最好,ρv=6.03 g/cm3,ε=4560,tanδ=0.004。     

Gd~(3+)、Nb~(5+)掺杂锆钛酸钡陶瓷结构及介电性能的研究

实验以分析纯的乙酸钡、硝酸氧锆、钛酸丁酯、NH_3·H_2O(氨水)、Gd_2O_3、Nb_2O_5、Mn(CH_3COO)_2·4H_2O、C_4H_6MgO_4·H_2O为原料,采用溶胶-凝胶法制备Gd~(3+)掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3基陶瓷。通过XRD结构测试、SEM形貌测试和介电性能测试。结果表明Gd~(3+)掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷在常温下仍为钙钛矿型结构,Gd~(3+)掺杂量为0.5 mol%时,常温介电常数最大,介电损耗最小。再以Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3+0.5 mol%Gd~(3+)陶瓷为基体,掺杂不同比例的Nb~(5+),制备Gd_2O_3、Nb_2O_5复合掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷。通过XRD晶体结构测试、SEM形貌测试和介电性能测试实验,得出Gd~(3+)掺杂量为0.5 mol%、Nb~(5+)掺杂量为0.75 mol%时,复合掺杂BZT陶瓷的介电性能为最优。     

MgO掺杂Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4.01)O_(12)陶瓷的制备及介电性能

首先研究了Ti缺失和过量对Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4+x)O_(12)陶瓷粉体(x=-0.005～0.020)相结构的影响,再采用传统固相法制备了MgO掺杂(0～25 mol%)Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4.01)O_(12)陶瓷,主要研究了MgO含量变化对Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4.01)O_(12)陶瓷晶相结构、显微结构和介电性能的影响。结果表明:x=-0.005～0.005时有少量的CuO杂相存在,当x=0.010时得到了单一的类钙钛矿结构,Ti含量进一步增加出现了少量的TiO_2杂相;随着MgO掺量的增加,晶粒尺寸逐渐增大,在MgO掺量为1 mol%时,体积密度达到最大为4.98 g/cm~3,相对密度为98.76%。陶瓷的室温介电常数和介电损耗均是先增大后减小,在MgO掺量为5 mol%时,陶瓷的介电常数达到最大值1.01×10~5(10 kHz),介电损耗为0.183。在40～100 kHz频率范围内,介电常数均在4.78×10~4以上,具有良好的频率稳定性。     

熔盐法制备Bi_4Si_3O_(12)陶瓷及其介电性能研究

以Bi_2O_3和SiO_2为原料,利用NaCl-Na_2SO_4熔盐系统,在850℃保温3 h制成粉体样品,使用XRD对粉体物相进行表征,确定粉体为纯的Bi_4Si_3O_(12),然后将该粉体压片烧成Bi_4Si_3O_(12)陶瓷。通过SEM和阻抗分析仪对陶瓷微观形貌和介电性能进行了分析,研究烧成温度、保温时间对硅酸铋陶瓷介电性能的影响。研究表明:烧成温度为900℃保温5 h时,可以性能烧成较好的Bi_4Si_3O_(12)陶瓷。     

CaZrO3掺杂对(Ba,Sr)TiO3铁电电容器陶瓷性能的影响

研究了CaZrO3掺杂量对(Ba,Sr)-TiO3(barium strontium tianate,BST)铁电电容器陶瓷介电性能的影响．得到了CaZrO3掺杂量与：BST性能的关系。用扫描电镜和X射线衍射研究了CaZrO3。掺杂量对BST陶瓷微观结构和相结构的影响,探讨了CaZrO3掺杂改性BST陶瓷的机理。结果表明：适量的CaZrO3掺杂,可得到最佳综合性能的BST。CaZrO3掺杂明显促使：BST细晶化,有较强的移峰和压峰效应,能使四方相晶轴比(c／c)降低,提高材料的介电常数并改善材料的介温特性,过量CaZrO3掺杂使衍射峰宽化,会使材料的介电常数下降。通过研究获得了高介高压高稳定的电容器陶瓷。     

Ca_(0.7)Bi_(0.15)Na_(0.15)TiO_3-NdAlO_3复合陶瓷微波介电性能研究

通过传统固相烧结法制备了(1-x)(Ca_(0.7)Bi_(0.15)Na_(0.15)TiO_3)-xNdAlO_3(CBNT-xNA,x=0.3, 0.35, 0.4, 0.5)陶瓷,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和网络矢量分析仪分别对其晶体结构、表面形貌及微波介电性能进行了系统研究。结果表明:NdAlO_3添加可以有效增加复合陶瓷的晶粒尺寸;CBNT-NA复合陶瓷主要为钙钛矿结构,并伴随有CaAl_(12)O_(19)和Ti_6O_(11)第二相产生;CBNT-0.35NA陶瓷的微波介电性能性能最佳,ε_r=52.1,Q×f=5862 GHz,τ_f=11.5×10~(-6)/℃。     

Ni掺杂对铋层状钙钛矿Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)薄膜微结构及铁电性能的影响

利用化学溶液沉积法在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)基片上制备了Bi_6Fe_(2–x)Ni_xTi_3O_(18)(x=0,0.5,1.0,1.5)薄膜,研究了不同Ni掺杂量对Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)薄膜微结构和铁电性能的影响。X射线衍射和Raman光谱测试结果表明:当Ni掺杂量x=1.5时,薄膜仍能保持单相结构,晶格畸变和薄膜压应力随Ni掺杂量分别逐渐增大和减小。Ni掺杂薄膜具有Aurivillius相陶瓷材料典型的不规则扁平状颗粒。随着Ni掺杂量逐渐增加,薄膜的P_s和P_r先增大后减小,而Ec和漏电流逐渐增大。Ni掺杂导致的Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)薄膜晶格畸变增加,薄膜压应力减小和氧空位浓度增加是引起薄膜铁电性能变化的主要原因。     

La~(3+)、Nd~(3+)掺杂对Bi_4Ti_3O_(12)纳米薄膜铁电和介电性能的优化（英文）

采用溶胶-凝胶法和快速热处理工艺,在Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(100)衬底上制备出Bi_4Ti_3O_(12)及其La~(3+)、Nd~(3+)掺杂系列铁电薄膜Bi3.5(La/Nd)_(0.5)Ti_3O_(12),并对其相组成、微观结构、铁电和介电性能进行了研究。X射线衍射谱和SEM综合显示,薄膜均匀、致密,呈随机取向的多晶钙钛矿结构。铁电和介电性能研究表明:其掺杂系列较未掺杂薄膜具有更优异的极化行为和矩形度(剩余极化强度Pr从9.35μC/cm2增至15.53和26.24μC/cm2)、更低的漏电流密度(从10-4 A/cm2降至10-6 A/cm2甚至10-9 A/cm2)和更高的介电常数,但同时介电损耗也逐渐增加(高频段时tanδ从0.02增至0.10和0.25)。     

Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9-xCaTiO_3铋层状陶瓷的结构与性能

采用传统固相法制备Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9-x mol%CaTiO_3(NKBN-CT,x=0,0.7,1.0,2.0,3.0,4.0)铋层状无铅压电陶瓷材料。本文系统研究了CaTiO_3掺杂对Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷材料样品均为单一的铋层状结构。随着CaTiO_3掺量的增加,Curie温度T_c呈增高趋势(653~665°C),压电常数d_(33)先增大后减小;当x=1.0时,样品的电性能达到最佳值,即d_(33)=25pC/N,介电损耗tanδ=0.42%,机械品质因数Q_m=2845,T_c=659℃。退极化研究表明NKBN-CT陶瓷样品的压电性能具有良好的热稳定性,说明CaTiO_3掺杂改性Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9基系列陶瓷具有高温领域应用的潜力。     

B2O3-Li2O掺杂低温烧结Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的介电性能

采用传统陶瓷制备工艺,通过B2O3-Li2O的有效掺杂,低温液相烧结制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)陶瓷,并对其介电性能进行了研究.X射线衍射分析和介电性能测试结果表明:适量B2O3-Li2O掺杂的BST陶瓷,经97S℃烧结4h,所得样品的主晶相为钙钛矿结构,未出现明显的杂相;随B2O3-Li2O掺杂量的增加,BST陶瓷材料的介电常数减小,Curie峰变得弥散宽化,介电损耗则与未掺杂BST陶瓷的保持一致,即在0.003以下:适量B2O3-Li2O的掺杂对BST陶瓷材料的Curie温度和介电调制性能影响不大.     

溶剂热法制备多级纳米结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)及其光电性能研究

采用溶剂热法制备多级结构钛酸铋(Bi_(4)Ti_(3)O_(12))纳米材料,该材料由纳米片堆叠成层状,再自组装成5μm微米球状结构。表征该Bi_(4)Ti_(3)O_(12)纳米结构的光电性能,并与纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的光电性能进行对比。结果表明,该多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的光电性能较纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)提高了10倍。紫外-可见光吸收谱表明多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的禁带宽度小于纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)。多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)材料中纳米片暴露的晶面是影响材料光电性能的重要因素。     

Bi3NbZrO9掺杂对BST电容器陶瓷介电性能的影响

采用传统固相烧结法,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法系统研究了Bi3NbZrO9掺杂量对(Ba,Sr) TiO3(barium strontium titanate,BST)基电容器陶瓷介电性能和微观结构的影响.结果表明:Bi3NbZrO9掺杂没有改变BST陶瓷主晶相,随着掺杂量的增加会出现一些杂相.Bi3NbZrO9掺杂BST陶瓷具有小的介质损耗值,对材料居里峰的移动和展宽效应明显.Bi3NbZrO9掺杂量为lwt％时,烧结温度为1280℃,BST陶瓷具有较佳的介电性能:介电常数(εr) =2325,介质损耗(tanδ)=0.0048,耐压强度(Eb) =7.8 kV/mm(AC),-30 ～ 85℃温度范围内,容温变化率(△C/C)为-12.9％～ 14.3％.     

Ce改性0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9铋层状铁电陶瓷结构与性能

采用固相法制备了CeO_2掺杂改性的0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9(BIT-SBN)铋层状铁电陶瓷材料。系统研究了CeO_2掺杂对BIT-SBN基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构,样品的晶粒尺寸随着CeO_2掺杂量的增加而逐渐增大,并且沿a-b面的生长速度明显大于沿垂直c轴方向的生长速度;BIT-SBN基陶瓷的压电性能随着CeO_2的掺杂而显著提高,损耗明显降低。当CeO_2掺量为0.75 wt%时,样品具有最佳的电性能:压电常数d_(33)=28 pC/N,介电损耗tanδ=0.20%,机械品质因数Q_m=3015,居里温度T_C=595℃;并且此时样品具有良好的热稳定性,在高温器件领域具有一定的应用潜能。     

Nb~(5+)掺杂BaZr_(0.1)Ti_(0.89)Fe_(0.01)O_3陶瓷的晶体结构及介温特性

采用传统固相法制备BaZr_(0.1)Ti_(0.89)Fe_(0.01)O_3–yNb_2O_5(BZTF–y Nb)陶瓷,研究了Nb_2O_5作为改性剂对BZTF陶瓷晶体结构、微观形貌及弥散相变的影响。结果表明:所有试样均形成单一的钙钛矿晶相结构,Nb_2O_5对晶体结构有一定的调整作用。当掺入量为0.75%(摩尔分数)时,试样常温下为四方相结构。当0.00≤y≤0.75%时,试样的介电常数随掺杂量y的增加而逐渐增大,介电损耗则呈现急剧减小趋势。Nb_2O_5可使四方相更加稳定,Curie温度移向高温方向。同时,铁电相向顺电相转变的相变峰变得宽化和弥散,提高试样的介温稳定性。烧结温度为1 300℃、Nb_2O_5含量为0.75%时陶瓷试样有最佳的介电性能:介电常数ε=6 039,介电损耗tanδ=0.007,Curie温度T_C与弥散系数γ分别为16℃和1.98。     

Co_2O_3掺杂对Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))(Zr,Ti)O_3压电陶瓷电学性能及介电弛豫的影响

采用氧化物粉末固相烧结法制备Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))0.5(Zr_(0.3)Ti_(0.7))0.5O_3–w Co_2O_3(0.5PNN–0.5PZT–w Co)压电陶瓷。研究了Co_2O_3掺杂含量对0.5PNN–0.5ZT压电陶瓷相结构、显微组织、电学性能及介电弛豫的影响。结果表明:Co~(3+)掺杂进入主晶体结构中占据了B位。当0.2%≤w≤0.8%(质量分数)时,样品为单一稳定的钙钛矿结构,存在准同型相界;通过修正Curie–Weiss定律,较好地描述了陶瓷弥散相变的特征,弥散相变系数γ随着Co_2O_3掺杂量的增加,先增加后减小,当w=0.4%时,γ达到最大值,表明样品的介电弛豫特征更为明显。样品具有最佳的综合电学性能,压电常数d33=675 p C/N,机电耦合系数kp=60%,介电常数εr和介电损耗tanδ分别约为5 765和1.16%,说明介电弛豫行为与电学性能相关。     

Co_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

以传统固相烧结合成法制备出Co_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3-xCo_2O_3(BCZT-xCo,x=0~0.15 wt%)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及其他分析方法研究Co_2O_3掺杂量对制备的BCTZ无铅压电陶瓷的压电性能、介电性能、相组成以及微观结构的影响。结果表明,所有样品均具有纯钙钛矿相结构。随着Co_2O_3掺杂量的增加,晶粒尺寸、介电损耗tanδ、压电系数d_(33)和平面机电耦合系数k_p逐渐减小,而介电常数ε_r逐渐增加。当x=0 wt%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳压电性能:d_(33)=420 pC/N,k_p=40%;x=0.15%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳介电性能:ε_r=5,100,tanδ=1.4%。