MgO掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷性能的影响

采用常规陶瓷加工成型及烧结工艺,研究了在Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)陶瓷中掺杂1.0%,20.0%,40.0%,60.0%(质量分数)的MgO后介电性能的变化规律。又通过对微波介质性能的测量,绘制出Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)陶瓷随温度变化的相变图及其介电常数和可调谐率随MgO掺杂量变化的曲线。     

Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜的耐压特性研究

采用射频磁控溅射法制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了基片、退火温度及膜厚对薄膜耐压特性的影响。结果显示,铝酸镧(LaAlO3)基片上制备的BST薄膜表面较平整,有较好的耐压;随着退火温度从750℃提高到850℃,BST薄膜晶粒长大,电击穿概率有所增加,750℃是一个较合理的退火温度。在优化的工艺条件下,BST薄膜耐压可达125V/μm。     

微波烧结钛酸锶钡陶瓷材料的介电性能

采用碳酸盐固相合成法制备Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)粉体,应用微波烧结技术将粉体烧结成陶瓷。对样品的介电性能进行了测试,研究分析了材料的介电性能,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能对比。结果表明:微波烧结成瓷温度和时间较传统制备工艺大大降低,分别为1 300℃和30 min,可以获得晶粒尺寸5μm以下的BST陶瓷;材料的εr变化不大,但tanδ大幅降低。     

钛酸锶钡纳米粉体与陶瓷的制备及性能

以低成本钡、锶的碳酸盐替代醋酸盐为原料,采用溶胶-凝胶法制备了Ba0.6Sr0.4TiO3超细粉体,成型后分别在1 300℃和1 330℃下烧结成瓷。采用DTA-TG、XRD、SEM、精密电感电容电阻数字电桥(LCR)测试仪分别对凝胶的晶化过程、粉体的物相结构、烧结体的晶粒形貌、陶瓷的介电性能进行了测试分析。结果表明,在750℃可合成出平均晶粒尺寸为20 nm的立方相Ba0.6Sr0.4TiO3粉体;其陶瓷烧结体的介电损耗在室温附近可降低约至0.002,且温度稳定性良好;随着陶瓷晶粒平均尺寸的降低,居里温度向负温方向移动,其介电峰有弥散化趋势;外加直流电场为10 kV/cm时样品的介电可调谐性可达65%。     

凝胶固相反应法合成亚微米级钛酸锶钡陶瓷粉体

以TiO2和BaCO2,SrCO3粉体为原料,采用凝胶固相反应法合成了亚微米级Ba—Sr0.4TiO3陶瓷粉体。对凝胶固相反应过程进行了DSC热分析,并观察和测定了合成粉体的微观形貌、相结构和粒度分布。结果表明：Ba0.6Sr0.4TiO3粉体合成温度对应于857℃,在900～1000℃温度范围煅烧均可获得颗粒尺寸约0．5μm、粒径分布均匀的Ba0.6Sr0.6TiO3粉体。试验结果表明,凝胶固相合成Ba0.6Sr0.4TiO3的粉体粒径取决于原料粉体尺寸,经高温煅烧后因各组元元素的互扩散导致粉体粒径有所长大,要获得更细的合成粉体应采用更细的粉体原料。     

BST薄膜的膜厚与铁电性能关系研究

采用射频磁控溅射法制备了Ba.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了不同膜厚的BST薄膜的介电偏压特性曲线和电滞回线。结果表明,当膜厚从250nm增加到650nm时,BST薄膜的εr、εr的电压变化率和最大极化强度分别从195,9%,4.7×10–6C/cm2逐渐增加到1543,19%,30×10–6C/cm2,而矫顽场强随膜厚的变化较复杂。进一步分析发现,膜厚通过影响矫顽场强和最大极化强度进而影响铁电薄膜的电压非线性。     

退火工艺对钛酸锶钡薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)铁电薄膜,在500~750℃之间对薄膜快速退火。XRD分析表明:500℃时BST薄膜开始晶化为ABO3型钙钛矿结构,温度越高结晶越完整,晶粒越大。理论计算表明,薄膜在低温退火后无择优取向,高温退火后在(111)、(210)晶面有择优取向。退火气氛、保温时间、循环次数等因素对薄膜晶粒大小无明显影响,但对表面粗糙度和结晶程度影响较大。     

MgO-Ba0.6Sr0.4TiO3复合粉体的制备

采用液相包覆法制备了MgO包覆的Ba0.6Sr0.4TiO3复合粉体。利用扫描电镜(SEM)和TEM观测了复合粉体前驱体的表面形貌,并用能谱仪(EDS)对前驱体表面进行了微区成分分析。在600℃煅烧合成了MgO包覆的Ba0.6Sr0.4TiO3(BSTO)复合粉体。液相包覆法制备的MgO-BSTO复合粉体包覆层较均匀,厚约为10~100 nm。实验开创了制备纳米MgO包覆BSTO颗粒制备复合粉体的一种全新工艺。     

B2O3掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3/MgO陶瓷介电性能的影响

采用XRD和SEM对B2O3掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3/MgO(简称为BSTM)陶瓷致密化行为和介电性能进行了研究。结果表明:掺杂适量B2O3可明显降低BSTM陶瓷的烧结温度,在1480℃时即可烧结致密化,比未掺杂的BSTM陶瓷烧结温度降低70℃;掺杂量不同,则B2O3在陶瓷体中的存在形式不同,引起其介电性能相应变化;1480℃下烧结,B2O3掺杂量为0.8%(质量分数)时,10kHz下测得试样的εr为138,tanδ为0.0034,εr可调率达12.6%(3MV/m),性能有所提高。     

LaAlO3（110）基片上BST薄膜的制备及性能研究

采用射频磁控溅射法在LaAlO3(110)单晶基片上制备了钛酸锶钡薄膜材料.薄膜在800℃退火30 min,结晶优良,薄膜与基片匹配良好,同时由于基片的诱导作用,薄膜在(110)方向有一定的择优取向.测得薄膜的剩余极化强度Pr=1.37 μC/cm2,矫顽电场强度Ec=31.7 kV/cm.对比不同频率下的偏压特性,100 kHz时薄膜具有最高的优值因子F,为23.4.对介电损耗在1 MHz时的增大,作出了初步的解释.     

稀土氧化物掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3-MgO复合物结构及微波介电性能的影响

研究了不同质量分数(0~1.5%)的各种稀土氧化物对Ba0.6Sr0.4TiO3(40%)-MgO(60%)陶瓷微观结构和介电性能的影响.研究表明,大半径的稀土离子掺杂能有效降低材料的介电常数并提高品质因数;而小半径的稀土离子掺杂则会提高材料的微波介电损耗.当掺杂量超过0.2%时,所有样品的调谐率都随着添加量的增加而下降.与未掺杂的BST-MgO相比,0.2%稀土掺杂样品的调谐率变化规律及机理随掺杂物的不同而不同:Nd2O3和Yb2O3 掺杂样品中调谐率的大幅度升高归因于结电容的贡献,Sm2O3 掺杂样品调谐率的下降主要由MgO晶粒的聚集所致,而Y3+同时占据A位和B位引起了样品调谐率的下降.研究发现在BST-MgO中添加具有大离子半径的稀土氧化物(如La2O3、CeO2、Nd2O3、Sm2O3)并优化其添加量,能满足铁电移相器等微波调谐器件的要求.     

两步加压法制备高介电调谐率的Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3厚膜

在传统的丝网印刷厚膜制备工艺中增加了两步加压预处理流程,采用这种新方法制备了致密的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)厚膜,并系统地研究了两步加压法对BST厚膜微结构和介电性能的影响。结果表明,与传统工艺相比,两步加压法可使BST厚膜获得更致密的微结构和更高的介电调谐率。在20℃和10kHz环境下,厚膜的介电常数和介电损耗分别为958和0.013 4,6kV/mm偏场下介电调谐率和优值分别为48.6%和36.3。     

激光辐照Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15压电陶瓷研究

采用CO2激光辐照方法,Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15(BSKNN)陶瓷压电性能得到显著提高。其最佳辐照工艺参数为:辐照功率密度Pmax=764.33 W/cm2,辐照时间t=90 s。与未辐照样品相比,激光辐照后BSKNN陶瓷压电常数有显著提高,d15从61.6 pC/N提高到了120.0 pC/N。采用X射线衍射和扫描电镜,分析了激光辐照BSKNN陶瓷的物相、显微结构和性能改变的机理。     

Comparison of Microwave Dielectric Properties of Ba0.6Sr0.4TiO3 Thin Films Grown on (100) LaAlO3 and (100) MgO Single-Crystal Substrates

The microwave properties of barium strontium titanate (Ba_0.6Sr_0.4TiO₃) thin films grown on (100) LaAlO₃ (LAO) and (100) MgO single-crystal substrates through the sol–gel technique were investigated. The interdigital capacitor (IDC) technique was used to measure the nonlinear dielectric properties in the frequency range from 1 GHz to 10 GHz. The results show that the Curie temperature, capacitance, and tunability of the films are strongly dependent upon the substrate. The film fabricated on the LaAlO₃ substrate has a higher tunability of 16.77% than that grown on the MgO substrate (～8.38%), measured at 10 GHz with an applied voltage of 35 V. The loss tangent is a linear function of the frequency in the microwave range, and the film grown on the MgO substrate has a lower loss tangent than that grown on the LAO substrate. This work reveals the great potential of Ba_0.6Sr_0.4TiO₃ (BST) films for application in tunable microwave devices.     

熔盐法制备Sr0.4Ba0.6Nb2O6粉体

采用熔盐法(MSS)合成了各向异性生长的棒状Sr0.4Ba0.6Nb2O6粉体。用XRD分析表明,熔盐法合成的是单相Sr0.4Ba0.6Nb2O6陶瓷粉体,没有其它杂相生成;用SEM分析合成粉体的形貌,结果表明,熔盐法合成的粉体呈棒状,且随着反应条件的不同,棒状粉体的长度在2～20μm。研究表明,影响粉体形状和尺寸的主要因素是合成温度以及原料和盐的比例。     

高介电(1–x)Ca_(0.7)Nd_(0.2)TiO_(3-x)Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3陶瓷微波介电特性

采用固相反应法制备了具有钙钛矿结构的(1–x)Ca_(0.7)Nd_(0.2)TiO_(3-x)Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3(0.05≤x≤0.5)陶瓷,并对其烧结行为、相组成、显微结构及微波介电性能进行了研究。结果表明:随着(Ba0.4Sr0.6)2+含量的增加,(1–x)Ca_(0.7)Nd_(0.2)TiO_(3-x)Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3(0.05≤x≤0.5)陶瓷的品质因数(Q·f)及谐振频率温度系数(τf)单调递减,而相对介电常数(εr)先升后小幅降低。当x=0.2,且烧结温度为1 450℃时,该介质陶瓷的微波介电性能为:εr=151.3,Q·f=5 900 GHz,τf=399.4×10–6/℃。与CaTiO_3(εr=160,Q·f=6 800 GHz,τf=850×10–6/℃)相比,Q·f和εr略微降低,τf有较大程度的减少,故此陶瓷体系有望替代CaTiO_3成为新一类高介电性微波陶瓷。     

Rapid consolidation of Ba0.6K0.4BiO3 into superconducting shapes

A rapid consolidation method is described for the superconducting compound Ba_0.6K_0.4BiO₃(BKBO). The starting material consists of phase pure BKBO powder that is cold pressed into the desired shape and sintered at 450°C in oxygen. A one step, quasi-isostatic consolidation is then used to densify the preform to approximately 90% theoretical density. The preform is oxygen annealed after consolidation. The resulting BKBO shape is phase pure and superconducting. This method is ideal for the production of superconducting shapes that can be used for sputtering and laser ablation targets.     

SrBaNb-SrBaTi复合陶瓷的制备和介电性能研究

采用传统固相反应法分别制作了SrxBa1–xNb2O6(x=0.3,0.4,0.5,0.6)和Sr0.6Ba0.4TiO3单相陶瓷以及两相混合的复合陶瓷。结果表明,该制备方法简单,能够精确控制复合陶瓷中SrxBa1–xNb2O6和Sr0.6Ba0.4TiO3的组分含量,其中Sr0.6Ba0.4Nb2O6与Sr0.6Ba0.4TiO3按摩尔比1∶1混合所得复合陶瓷样品的介电温度特性最佳,10kHz下在25～60℃温度范围内αε为3.224×10–7,tanδ小于0.7×10–2。     

利用Ba0.65Ru0.35TiO3缓冲层制备高热释电系数的Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜

采用射频溅射,在Ba0.65Sr0.35TiO3(BST)薄膜和Pt/Ti/SiO2/Si衬底之间制备10 nm的Ba0.65Ru0.35RUO3 (BSR)缓冲层,研究了BSR缓冲层对BST薄膜结构和性能的影响.与没有BSR缓冲层的BST薄膜相比,BSR缓冲层可使BST薄膜呈高度a轴择优取向生长,改善了薄膜的介电常数,降低了薄膜的漏电流密度,使其热释电系数达到7.45×10-1 C cm-2 K-1.表明利用BSR缓冲层可以制备高热释电性能的BST薄膜.