富含CuO的CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷显微结构和介电性能的研究

CaCu3Ti4O12陶瓷具有巨介电性,有助于电容器、存储器等电子器件向高性能化和尺寸微型化的进一步发展。研究了富含CuO对CaCu3Ti4O12陶瓷的显微结构和介电性能的影响,结果表明:富含CuO可促进CaCu3Ti4O12陶瓷晶粒的长大和提高均匀性,富含CuO有利于增加CaCu3Ti4O12陶瓷的介电性能的稳定性,且介电性能的稳定性跟陶瓷晶粒的均匀性有着一定的关系。     

Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷介电性能研究

采用传统固相法制备了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba_(0.71),Sr_(0.29))TiO_3(BST)陶瓷。研究了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量对BST电容器陶瓷介电性能、物相组成和微观结构的影响。结果表明:随着Bi_4Ti_3O_(12)掺杂的增加,BST陶瓷的相对介电常数逐渐减小,介电损耗先减小然后增大,Bi_4Ti_3O_(12)掺杂后的BST陶瓷仍为钙钛矿结构。当Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量为1.6 wt%时,BST陶瓷的综合介电性能最好,εr为3744,tanδ为0.0068,ΔC/C为+1.70%,-44.61%,容温特性符合Y5V特性。     

CaCu_3Ti_4O_(12)基陶瓷的制备、结构与介电性能研究

本实验以分析纯Ca CO3、Cu O、Ti O2为原料,采用传统固相反应法,在预烧温度870℃下合成Ca Cu3Ti4O12(CCTO)粉体,采用淀粉为造孔剂,探究不同的淀粉含量,对在不同烧结温度制备多孔陶瓷的介电性能及机械性能的影响。实验表明,在870℃的预烧温度下,合成了类钙钛矿结构的CCTO,不同淀粉含量的陶瓷,其成孔率均随着烧结温度的升高呈现先减小后增大的趋势。此外,随烧成温度升高,陶瓷晶粒出现二次再结晶,晶粒尺寸均匀度下降,使陶瓷致密度下降,成孔率升高。     

CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)陶瓷的研究进展

CaCu_3Ti_4O_(12)(也简称为CCTO)是一种非铅基、具有高介电常数以及高热稳定性的新型介电陶瓷。这种性质使得它无论在科研领域还是在实际应运中都将成为研究的热点。首先介绍了CCTO目前的几种制备工艺,并对这几种工艺作出简单对比分析。其次介绍了CCTO巨介电常数机理来源的几种机制,然后详尽介绍掺杂改性对CCTO特性的影响,最后对CCTO的研究现状做出总结。     

CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)陶瓷的研究进展

CaCu_3Ti_4O_(12)(也简称为CCTO)是一种非铅基、具有高介电常数以及高热稳定性的新型介电陶瓷。这种性质使得它无论在科研领域还是在实际应运中都将成为研究的热点。首先介绍了CCTO目前的几种制备工艺,并对这几种工艺作出简单对比分析。其次介绍了CCTO巨介电常数机理来源的几种机制,然后详尽介绍掺杂改性对CCTO特性的影响,最后对CCTO的研究现状做出总结。     

Ce掺杂对0.85Bi_4Ti_3O_(12)-0.15LiNbO_3铋层状压电陶瓷电性能的影响

采用固相法制备0.85Bi4Ti3O12-0.15Li Nb O3-0.75%Ce O2(BTO-LN-0.75Ce)铋层状压电陶瓷。通过阻抗谱研究不同温度和频率对样品电性能的影响。结果表明:介电常数ε*的实部ε′和虚部ε″在低频区域出现分散现象;随频率增大,阻抗(Z*)的实部Z′值逐渐减小,而虚部Z″值先增大后减小。阻抗Cole-Cole图表明:晶粒内部对电传导过程起主要作用,并可用一个并联电阻–电容电路等效。陶瓷样品的阻抗值随温度的升高而减小,电导率值在低频区域相对稳定,且电导率满足Arrhenius关系,说明陶瓷样品的电导是热激活的过程。BTO-LN-0.75Ce的电导活化能小于BTO-LN的电导活化能,分别为1.591 9和1.756 2 e V。     

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。     

La/Nb掺杂对Bi_4Ti_3O_(12)薄膜铁电性能和疲劳特性的影响

采用溶胶–凝胶工艺(sol–gel)在Pt/Ti/SiO2/p-Si衬底上分别制备Bi4–xLaxTi3O12和Bi4Ti3–yNbyO12铁电薄膜,研究La/Nb掺杂对Bi4Ti3O12薄膜铁电性能和疲劳特性的影响。结果表明:La/Nb掺杂均能有效改善Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能和疲劳特性。当La摩尔(下同)掺量在0.5～0.75时,La掺杂对Bi4Ti3O12薄膜的性能改善作用最好,而且在明显提高薄膜铁电性能的同时,对薄膜疲劳特性的改善更加显著,薄膜经1010极化反转后,其剩余极化强度(Pr)仅下降5.1%。Nb掺杂对提高薄膜铁电性能的作用更加明显,Nb掺量为0.06时,Bi4Ti3–yNbyO12薄膜的Pr高达18.7μC/cm2,但Nb掺量不宜过多,当Nb掺量超过0.06以后,薄膜的铁电性能和疲劳特性均反而有所下降。     

A位掺杂Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的制备及铁电性能研究

采用溶胶-凝胶法制A位掺杂Bi4Ti3O12(BTO)的铁电薄膜Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)、Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)及Bi3.15(La0.5Nd0.5)0.85Ti3O12(BLNT);XRD结果表明制备的薄膜具有(117)和(00l)的混合取向;在10V电压下,BLT、BLNT和BNT薄膜的Pr分别为13.14μC/cm2、20.65μC/cm2和21.23μC/cm2;FE-SEM显示BNT薄膜表面光滑致密,颗粒均匀,薄膜厚度约为300nm。     

Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷的制备及微观结构

以过量的Bi2O3和TiO2为组分,采用固相烧结法制备Bi4Ti3O12陶瓷。借助XRD和SEM分析相成分和微观结构。结果表明:经750℃/2h预烧后,合成粉体由Bi4Ti3O12、少量的Bi12TiO20和Ti5O9以及Bi2O3组成。成型烧结后,Bi12TiO20和Ti5O9的衍射峰消失,出现了Bi2Ti2O7的衍射峰。1000℃烧结后,Bi2Ti2O7的衍射峰消失,产物基本为Bi4Ti3O12相。SEM分析表明,温度低时,气孔较多,晶粒较细;温度升高后,晶粒长大,气孔减少;到1000℃时,气孔显著减少,晶粒尺寸约为2～5μm。     

Bi掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的制备及压敏性能

以溶胶-凝胶法在Si(100)基底上制备了Ca_(1-3x/2)Bi_xCu_3Ti_4O_(12)(CBCTO)薄膜。XRD结果表明,于900℃退火1 h可形成多晶CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)相。SEM显示Bi离子掺杂使CCTO晶粒异常生长。通过压敏电阻测试仪分析了CBCTO薄膜的压敏电阻特性,所有样品均呈现明显的非线性特性,用双肖特基势垒模型进行了充分说明。Ca_(0.925)Bi_(0.05)Cu_3Ti_4O_(12)(x=0.050)薄膜具有最小的电位梯度与最小的漏电流,可良好应用在低压压敏电阻开关等领域。     

Bi_2O_3-B_2O_3掺杂对BaAl_2Si_2O_8陶瓷结构及微波介电性能的影响

采用固相反应法制备BaAl_2Si_2O_8-x wt%Bi_2O_3-B_2O_3(x=0,1,2,3,4)陶瓷。探究了添加不同量的Bi_2O_3-B_2O_3(BiB)烧结助剂对BaAl_2Si_2O_8(BAS)陶瓷的烧结温度、结构及微波介电性能的影响。结果表明:添加1 wt%的BiB烧结助剂可促进BAS晶体结构由六方相全部转变为单斜相,并且BiB烧结助剂添加量在1～4 wt%范围内,均为单一单斜相。添加3 wt%的Bi B烧结助剂可使BAS陶瓷烧结密度增加到最大值,并能将烧结温度由1400℃降低至1250℃。在x=3,烧结温度为1250℃时,BAS陶瓷的介电常数和品质因数均达到最大值,并且谐振频率温度系数的绝对值也显著减小,其介电性能为:ε_r=6.2,Q·f=21 972 GHz,τ_f=-17.06×10~(-6)℃~(-1)。     

球磨对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷粉体粒度的影响研究

研究了球磨工艺对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷粉体粒度的影响,用Rise-2008激光粒度分析仪对样品粒度进行分析。结果表明,CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷粉体的粒度会随球磨时间的延长而不断减小,球磨24h的样品平均粒度最小;球磨转速为200r/min的时候样品的粒度最小;添加球磨介质会降低CaCu_3Ti_4O_(12)粉体粒度,以水为介质的CaCu_3Ti_4O_(12)粉体粒度更小。     

聚苯乙烯/CaCu_3Ti_4O_(12)复合材料制备研究

采用原位聚合法制备了聚苯乙烯/钛酸铜钙复合材料。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪、红外光谱等对复合材料进行了相应的表征,研究了陶瓷填料钛酸铜钙的加入对复合材料性能的影响。结果表明:在复合材料中,CaCu_3Ti_4O_(12)能够较为均匀地分散在苯乙烯基体之中,随着陶瓷填料的增加,介电常数增大,当填料含量达到50%时,复合材料的介电常数在1kHz下达到15,是基体的5倍,复合材料的介电常数比基体的介电常数得到了进一步的提高。     

聚苯乙烯/CaCu_3Ti_4O_(12)复合材料制备研究

采用原位聚合法制备了钛酸铜钙/聚苯乙烯复合材料。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪、红外光谱等对复合材料进行了相应的表征,研究了陶瓷填料钛酸铜钙的加入对复合材料性能的影响。结果表明:在复合材料之中,CCTO能够较为均匀的分散在苯乙烯基体之中,随着陶瓷填料的增加,介电常数增大,当填料含量达到50%时,复合材料的介电常数在1 kHz下达到15,是基体的5倍,复合材料的介电常数比基体的得到了进一步的提高。     

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。     

Ce掺杂0.85Bi_4Ti_3O_(12)-0.15LiNbO_3铋层状铁电陶瓷的显微结构与性能(英文)

采用固相法制备CeO2掺杂改性0.85Bi4Ti3O12-0.15LiNbO3(BTO-LN)铋层状压电陶瓷。借助于X射线衍射和扫描电子显微镜研究了CeO2掺量与BTO-LN陶瓷晶体结构和电性能的关系。结果表明:所有陶瓷样品均为单一的正交相结构;随CeO2掺量的增加,陶瓷的晶粒尺寸变大,Curie温度TC由653℃下降到617℃;CeO2掺杂提高了样品的压电性能,压电常数d33随CeO2掺量的增加先增大后减小,相对介电常数εr表现出相反的变化趋势;当CeO2的掺入量为0.75%时,样品的电性能最佳,即d33=25pC/N,机械品质因数Qm=2 895,介电损耗tanδ=0.10%,TC=617℃。     

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)。     

Sm_2O_3掺杂对BZT基陶瓷介电性能的影响

以BaCO_3、ZrO_2和TiO_2为主要原料,Sm_2O_3为掺杂剂,采用固相反应法制备了Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷材料,利用扫描电镜等仪器研究了Sm_2O_3加入物对体系微观形貌影响。结果发现:当陶瓷烧结温度为1280℃且Sm_2O_3掺杂量低于0.01 mol时,Sm3+进入晶格A位,但随着Sm_2O_3掺杂量的增加,Sm~(3+)越来越倾向于进入晶格B位,居里温度向室温移动;在Sm_2O_3掺杂量为0.01 mol时,锆钛酸钡陶瓷的相对介电常数达到最高值6561.57。     

Sm掺杂对Ba_4La_(19.33)Ti_(18)O_(54)陶瓷结构和介电性能的影响分析

主要研究了不同Sm掺杂浓度对Ba4La19.33Ti18O54陶瓷的微波介电性能和微观结构的影响。首先利用常规固相反应技术制备了Sm含量y分别为0.0,0.1,0.3,0.5和0.7的五种Ba4(La1-ySmy)9.33Ti18O54陶瓷样品;室温下在0.3～3.0GHz频率范围内,利用网格分析仪测量了这些样品的介电常数和介电损耗因子;结果表明随着Sm掺杂含量的增大,样品介电损耗明显减小,而介电常数只有微小减少。当Sm掺杂含量y=0.5时,样品的介电性能最好。此外,还利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了样品的微观结构及随微波介电性能的变化。