SrTiO3陶瓷晶界层电容器材料的晶界研究：Ⅱ.晶界模型与材料电性能

根据低温一次烧结ＳｒＴｉＯ３陶瓷晶界层电容器两晶粒间晶界相结构的复杂性和不同晶界的势垒特性，建立了具有复合晶界特征，晶界等效电路模型，据此解释了材料Ｉ－Ｖ非线性特性和介电－电压特性。认为低施主掺杂的材料，击穿区的Ｉ－Ｖ非线性特性主要是由通过“洁净”晶界和窄晶界的隧道电流引起的，从而与温度无关；而高施主掺杂的材料，击穿区的Ｉ－Ｖ非线性特性既包括通过“洁净”晶界和窄晶界的隧道电流，亦包括通过宽晶...     

SrTiO3陶瓷晶界层电容器材料的晶界研究Ⅰ.晶界结构

利用高分辨电镜研究了低温一次烧结SrTiO_3陶瓷晶界层电容器材料的晶界结构,发现在西晶粒间存在着4种典型的晶界类型。通过构筑晶界形成的结构模型,揭示了两晶粒间晶界形成的特征,认为两晶粒间晶界相的形成既与两晶粒间的液相成份和杂质组成有关,亦与两晶粒的相对取向有关。此外,还与两次烧结SrTiO_3陶瓷晶界层电容器材料的晶界结构作了比较。     

SrTiO3基功能陶瓷的制备与特性研究

本文研究了气相扩散ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＰｂＯ－Ｂｉ２Ｏ３使ＳｒＴｉＯ３基陶瓷基片晶界绝缘化,气相扩散ＰｂＯ－Ｂｉ２Ｏ３制备的陶瓷综合性能优良。讨论了气相扩散ＰｂＯ－Ｂｉ２Ｏ３的工艺条件对半导化ＳｒＴｉＯ３基陶瓷的介电性能（ε）、介电损耗（Ｄ）、非线性系数（α）及电阻率（ρ）的影响,用ＳＥＭ和ＥＰＡ对微观结构进行了观察和分析,结果显示ＰｂＯ和Ｂｉ２Ｏ３主要集中在晶界附近。用ＳｒＴｉＯ３气相扩散法成功     

一次低烧SrTiO3基晶界层电容器的研究

研究了以Ｌｉ２ＣＯ３为助烧结剂、Ｓｒ（Ｌｉ１／４Ｎｂ３／４）Ｏ３为施主掺杂剂、Ｂｉ２Ｏ３和ＳｉＯ２为晶界绝缘剂的ＳｒＴｉＯ３基晶界层电容器的一次低温烧成技术。初步探索了Ｔｉ／Ｓｒ比值、施主掺杂剂、绝缘剂对显微结构及介电性能的影响。在１１５０℃烧成温度下，获得了εａｐｐ〉３．５×１０＾４；ｐ〉１．０×１０＾１１Ω·ｃｍ；ｔｇδ〈１．０％；ΔＣ／Ｃ〈±５．０％（－２５￣＋８５℃）的ＳｒＴｉＯ３基晶界层     

低温烧结SrTiO3陶瓷晶界层电容器材料的掺杂分析

借助于晶格常数的精确测定、透射电子显微镜及其电子衍射和X射线能谱分析,结合材料性能,对还原气氛中低温一次烧结的srTiO_2陶瓷晶界层电容器材料的掺杂状况进行了分析。结果表明Li~+不能进入srTiO_2晶格的填隙位置形成施主。在Nb_2O_5和Li_2O同时存在的情况下,也没有产生施主-受主相互补偿进入晶格的现象,而是Nb_2O_5进入晶格起施主作用使晶粒半导化,Ll_2O偏析在晶界上,与聚集在晶界上的SZO_2一起形成活性液相,促进烧结的进行,并形成复杂的锂硅酸盐化合物产生绝缘性的晶界,从而形成晶界层电容器的显微结构,这是能够在低温下一次烧成SrTiO_2陶瓷晶界层电容器材料的根本原因。     

Li2CO3助烧的SrTiO3基晶界层电容器的研究

本文研究了烧结助剂Li_2CO_3对SrTiO_3基晶界层电容器的显微结构的影响。结果表明,晶间存在Li_2O—TiO_2—SrO液相,并有LiTiO_2、Li_4TiO_4等多种微晶析出;该液相有利于CuO扩散形成高绝缘的中间相层;晶格常数的精确测定表明少量Li~+进入SrTiO_3的A位。在1200℃下烧结可获得∑app>9×10~4、tgδ<0.01、ρ>10~(10)Ω·cm、△C/C<±15％(-30℃～+85℃)的晶界层电容器。     

低温烧结SrTiO_3陶瓷晶界层电容器材料的研究

研究了施主杂质Nb_2O_5,碱金属氧化物添加物Li_2O和烧成温度对低温一次烧成SrTiO_3陶瓷晶界层电容器介电性能和显微结构的影响。结果表明。Li_2O的加入量对液相烧结的进行和晶粒的生长有很大影响。具有一定特性的液相还能作为氧在晶界上迁移的通道,而有利于氧的挥发,促进晶粒的半导化,Nb_2O_5含量为0.1mol％左右时就能具有良好的效果。在液相特性不能满足晶粒生长要求的情况下,Nb_2O_5含量显著影响着晶粒的半导化程度。添加过多的Nb_2O_5会阻碍晶粒的生长。烧结温度对晶粒生长和材料的介电常数也有明显的影响,适当提高烧结温度能提高材料的介电常数。     

晶界相对半透明氮化铝陶瓷透过率的影响

分别添加质量分数为3%的CaF2和Y2O3为烧结助剂,在相同烧结工艺制度下采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS),制备了两种半透明AlN陶瓷.两种样品有相近的密实度和晶粒尺寸,但是它们的透过率却相差很大.用扫描电镜,X射线衍射分析和透射电镜结合能量散射型X射线光谱分析仪对样品微观结构进行分析.结果表明:晶界相的存在及分布方式对样品透过率有重要影响.添加CaF2的样品表现出很高的纯度,晶界及三角晶界处观察不到第二相.添加Y2O3的样品中,由于生成的晶界相Y3Al5O12沿AlN晶界分布,阻隔AlN晶粒之间的连接,在晶界处造成光散射,导致样品透过率下降.     

AlN陶瓷中的晶界第二相

晶界第二相是ＡＩＮ陶瓷显微结构的重要组成部分，对ＡＩＮ陶瓷的热导率有重大的影响。本工作研究了以Ｙ＿２Ｏ＿３为烧结助剂的无压烧结ＡＩＮ陶瓷中，晶界第二相的组成、含量及其分布，结果表明：晶界第二相的组成主要取决于配料中的Ｙ＿２Ｏ＿３／Ａｌ＿２Ｏ＿３比值，同时也受工艺因素影响；随着Ｙ＿２Ｏ＿３加入量增多，晶界第二相含量呈线性增加，其分布也变成从三个晶粒连接处延伸到所有晶界。还讨论了晶界第二相对热导率的影响。认为只要ＡＩＮ晶格完整无缺，ＡＩＮ相保持连通，即使存在少量的Ｙ＿４Ａｌ＿２Ｏ＿９和／或Ｙ＿２Ｏ＿３第二相材料，预期仍可获得高的热导率。     

掺镧钛酸钡陶瓷晶界的再氧化

掺La的BaTiO3陶瓷在H2和Ar（体积比1：99）的还原气氛下烧结后,在氧分压p（CO2）-260Pa的气氛（Ar和O2的混合气体）下进行氧化,测量了吸氧量不同时的复阻抗图谱,研究了再氧化过程中晶粒和晶界的吸附氧对电阻率的影响。结果表明：在还原气氛下烧结可以扩展有效施主掺杂浓度的范围,通过晶粒的异常生长．制备出高施主掺杂量（10％,摩尔分数）的半导性BaTiO3陶瓷。再氧化过程中,随氧化温度的升高（1017～1380℃）,晶界吸附氧的量增大,晶界处的晶界势垒包括两部分：外部晶界吸收氧原子充当表面受主态;内部晶界在氧化过程中被氧化形成正离子空位（Ti空位）充当受主态．从而提高了受主态密度,导致样品的正温度系数电阻效应增强。     

PLZT陶瓷的晶界结构

根据PLZT透明铁电陶瓷晶界的HREM象的实验结果,提出了可能存在的晶界原子结构模型。这些晶界模型不仅清晰地层现了PLZT晶界的结构特点,而且有助于工艺改进,进一步提高材料的性能。同时,对PLZT陶瓷晶界的研究结果也可供类似结构的陶瓷材料参考。     

BaTiO3系PTCR材料电学性能的复阻抗解析

采用复阻抗解析法研究了ＢａＴｉＯ３系ＰＴＣＲ材料晶粒、晶界的电学性能。结果表明：使用欧姆接触电极的ＰＴＣＲ材料等效电路的复阻抗为：晶粒电阻呈ＮＴＣ特性，而晶界电阻天Ｔ〈Ｔｃ时呈ＮＴＣ特性，Ｔ〉Ｔｃ时呈明显的ＰＴＣ特性；ＰＴＣ效应是一种晶界效应。     

PTC钛酸钡瓷中的晶界受主态

通过623K下的氧化-还原处理造成的PTC效应变化,研究了PTC陶瓷中的晶界受主态.第一次从实验上证实了化学吸附氧是晶界受主志之一。EPR谱表明,试样中的Mn在室温时主要以Mn~(3 )的形式存在,接近Tc时捕获一个电子形成Mn~(2 ),从而对PTC效应作出贡献。此外,EPR谱还表明,无论在TiO_2过量或BaO过量的试样中,在所测量的温度范围内都没有V′_(Ba)顺磁信号。     

BaTiO3半导体陶瓷的分析电镜研究

利用透射电镜(TEM)和微区分析方法对BaTiO_3半导体陶瓷的晶粒和晶界进行了研究。研究发现,某些晶粒中存在一种极为特殊的不均匀性——即晶粒具有“壳-芯”结构特征。选区电子衍射(SAD)和X射线能量色散谱(EDAX)分析证实,壳-芯结构是由晶粒中含杂质Si的分布不均匀引起。研究表明,壳和芯同属BaTiO_3结构,它们的结晶学取向相同。同时还发现,在晶界处有富Si的结晶相存在。     

多晶BaTiO3陶瓷的纳米非均匀性与电性能

发现了多晶ＢａＴｉＯ３陶瓷晶界附近的化学组成具有纳米尺度上的非均匀性，研究了非均匀性对陶瓷电性能的作用。ＰＴＣ热敏电阻器的电阻温度关系可用势垒模型说明：ＢＬ电容器的介电温谱要用壳层模型才能解释，这种差别主要由于晶界区的纳米非均匀性。     

多晶快离子导体的晶界性质对其电导的影响

建立了理想的多晶快离子导体的显微结构模型,根据模型推导出了简单的多晶离子导体的电阻率与晶界密度和晶界电导性的关系式。由该模型出,通过对其等效交流阻抗电路的简化和交流阻抗的计算,说明了多晶快离子导体材料的复平面交流阻抗谱形状随测试温度的变化和晶界性质对这种变化的影响。     

低压ZnO压敏陶瓷晶粒边界电子陷阱态的研究

应用４１９２Ａ低频阻抗分析仪测量了低压ＺｎＯ压敏陶瓷的复电容曲线,研究了烧结温度对复电容曲线压低角的影响规律,探讨了晶粒边界耗尽层中电子陷阱的种类和起因并对电子陷阱的特征参数进行了表征．实验发现：在低压ＺｎＯ压敏陶瓷中存在两种非理想的Ｄｅｂｙｅ弛豫现象,对于每一种弛豫,其复电容曲线存在压低现象,且其压低角随着烧结温度的升高而迅速减小．在低压ＺｎＯ压敏陶瓷的耗尽层区域内存在两种电子陷阱,它们分别位于导带底０．２０９和０．３４２ｅＶ处,其中０．２０９ｅＶ处的陷阱能级对应于本征施主Ｚｎ×ｉ的二次电离,而０．３４２ｅＶ处的陷阱能级对应于氧空位ＶＯ的一次电离．