Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3/ZnNb_2O_6复相陶瓷的显微结构和介电性能

采用传统电子陶瓷工艺制备了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3/ZnNb_2O_6(BSTZ)复相陶瓷,研究了ZnNb_2O_6含量对BSTZ陶瓷结构和介电性能的影响规律.结果表明,BSTZ复相陶瓷可在较低温度下烧结成瓷;陶瓷中除了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3和ZnNb_2O_6两种主晶相,还有新相BaNb_(3.6)O_(10)生成;陶瓷的介电常数和介电损耗均随ZnNb2O6含量的增加而降低;当x(ZnNb_2O_6)=0.6(摩尔比)时,复相陶瓷在微波下的介电常数为74,介电损耗为0.043,可调性可达10.54%(1.0 kV/mm).     

不同工序添加MgO的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷及其性能

通过在不同工序添加MgO,研究添加方式对Ba0.6Sr0.4TiO3(BSTO)陶瓷微观结构与介电性能的影响。结果表明:在预合成BSTO后加入MgO,样品中有明显的Ba3(VO4)2针状晶粒生成,且随MgO添加量的增多而减少;在预合成BSTO前加入MgO的样品中,该新相极少。MgO添加量相同时,在预合成BSTO前加入,样品的介电常数较低;在预合成BSTO后加入,样品的高频损耗较小,可调性较高,当添加质量分数为15%～25%的MgO,样品在103V/mm电场强度下的可调性均高于20%。     

(Ba_(0.67)Sr_(0.33))TiO_3陶瓷靶的制备和微观结构分析

探讨了射频磁控溅射用(Ba_(0.67)Sr_(0.33))TiO_3陶瓷靶的烧结工艺,并用电子探针和X射线粉晶衍射法对其成分和微观结构进行了分析。结果表明,900～1 000℃烧结出的(Ba_(0.67)Sr_(0.33))TiO_3陶瓷靶在组织结构及成分均匀性、致密度和强度方面都符合射频磁控溅射的实际要求。     

不同含锰化合物掺杂对BST-MgO陶瓷介电性能的影响

采用普通固相反应法制备了0.45Ba0.55Sr0.45TiO3-0.55MgO-Mn(NO3)2/MnCO3(简称BST-MgO)陶瓷,通过XRD和SEM研究了不同形态含锰化合物(固态MnCO3及液态Mn(NO3)2)掺杂对所制BST-MgO陶瓷致密化及微波介电性能的影响。结果表明,液态Mn(NO3)2掺杂可以增加锰离子进入BST晶格的几率,同时抑制镁离子进入BST晶格,提高BST-MgO陶瓷的致密度,降低介质损耗,获得较高的综合性能:10 kHz下r=116,tan=0.003 8,可调率(Tu)为19.64%,优值K=51.68;3 GHz时Q.f值达788 GHz。     

SiO2掺杂对BST-MgO陶瓷微观结构和介电性能的影响

采用普通陶瓷工艺制备了0.4Ba0.6Sr0.4TiO3-0.6MgO-xSiO2(0≤x5.0%)陶瓷,研究了SiO2含量对所制BST-MgO(BSTM)陶瓷微观结构以及低频、微波介电性能的影响.XRD分析表明,随着掺杂量的增加,SiO2在BSTM陶瓷中首先以SiO2的形式存在,然后与MgO反应生成Mg2SiO4.质...     

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。     

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。     

三氧化二钕掺杂量对低温烧结BST陶瓷介电性能的影响

采用固相法,研究了Nd2O3掺杂量对ZBS玻璃添加的Ba0.65Sr0.35TiO3(BST)基低温烧结的陶瓷的物相组成、显微结构及介电性能的影响。结果表明:Nd2O3的掺杂并没有改变低温烧结的BST基陶瓷的物相结构,仍为单一钙钛矿结构。随着Nd2O3掺杂量的增大,BST基陶瓷的介电常数先增大然后减小,介质损耗先减小然后增大。当Nd2O3添加质量分数为1.5%,烧结温度为975℃时,BST基陶瓷的综合性能较好,此时相对介电常数为667,介质损耗为0.01,在–30~+85℃容温变化率为–35.2%~14.8%。     

CeO_2缓冲层对蓝宝石基Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3薄膜结构和介电性能的影响

利用磁控溅射法制备Ce O_2缓冲层,通过脉冲激光沉积法制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,在Al_2O_3(11—02)蓝宝石基片上构架了Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3和Pt/BST/Al_2O_3叉指电容器,对比研究了Ce O_2缓冲层对BST薄膜结构和叉指电容器介电性能的影响。通过X射线衍射仪、原子力显微镜和LCR表分别对叉指电容器的结构、表面形貌和介电性能进行了表征。实验发现,直接沉积在蓝宝石上的BST薄膜为多晶结构,生长在Ce O_2缓冲层上的BST为(001)取向的高质量外延薄膜。生长在Ce O_2缓冲层上的BST薄膜相对于没有缓冲层的BST薄膜具有更小的晶粒和均方根粗糙度。在40 V偏置电压下,Pt/BST/Al_2O_3和Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3叉指电容器的调谐率分别是13.2%和25.8%;最小介电损耗为0.021和0.014。结果表明Ce O_2缓冲层对生长在蓝宝石基片上的BST薄膜结构和介电性能具有重要影响。     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3薄膜电容的尺寸效应研究

采用射频磁控溅射和微细加工技术制备了不同尺寸的钛酸锶钡(Ba0.5Sr0.5TiO3,BST)平行板电容,研究了低频和高频条件下不同尺寸BST平行板电容的电容密度和Q值的变化情况。结果表明,由于存在边缘效应,BST薄膜电容的电容密度及Q值都具有尺寸效应。低频时,随着电容面积增大,电容密度减小,Q值增大。高频时,随着电容面积增大,电容密度及Q值减小。     

微波烧结法制备Ba0.65Sr0.35TiO3热释电陶瓷

采用溶胶－凝胶工艺制备了（Ba,Sr)TiO3凝胶，并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结，获得了晶粒尺寸在1μm以内的Ba0.65Sr0.35TiO3热释电陶瓷。对样品的介电特性和热释电特性进行了测试，分析了微波烧结工艺对材料电性能的影响。实验结果表明：该工艺可将钙钛矿相的合成温度由1100℃降低至900℃，并在1310℃烧结25min获得细晶粒的Ba0.65Sr0.35TiO3，其热释电系数和介电常数与传统陶瓷相差不大，从而材料的热释电响应优值因子要比传统方法获得的样品提高了近1倍。     

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%。     

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。     

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.     

Sb_2O_3对非化学计量钛酸锶钡陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备工艺获得Sb2O3掺杂(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3系电介质陶瓷。通过扫描电镜、X线衍射仪及LCR测试系统,研究Sb2O3含量、烧结温度及保温时间对非化学计量的钛酸锶钡体系微观结构及介电性能的影响。结果表明,随Sb2O3掺杂量增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3陶瓷由立方钙钛矿结构单相固溶体转变为多相化合物。在(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3陶瓷中,Sb3+占据钙钛矿晶格B位。随Sb2O3掺杂量的增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3基陶瓷的平均粒径减小,室温介电性能及居里温度显著改变。提高烧结温度并延长保温时间有利于改善高Sb2O3掺杂量下非化学计量BST基陶瓷室温介电性能。     

富钛型钛酸锶钡基陶瓷的微观结构与介电性能

采用传统固相法制备Nd2O3掺杂富钛型(Ba0.75Sr0.25) Ti1+xO3(x为摩尔比)陶瓷,通过扫描电镜及LCR测试系统,研究不同x值、Nd2O3掺杂量及烧结工艺对钛酸锶钡基陶瓷微观结构与介电性能的影响。结果表明,随着x值及Nd2O3掺杂量增大,陶瓷试样均出现柱状第二相。当x=0.01且w(Nd2O3)=0.4%时,陶瓷试样经1 250 ℃烧结2 h后,其室温相对介电常数(εr)高达8.67×103,介电损耗(tan δ)仅为7.87×10-3。随着x值及Nd2O3掺杂量增大,陶瓷的居里峰显著移动。     

工艺对细晶BaTiO_3基陶瓷性能的影响

研究了大容量热稳定细晶BaTiO3基陶瓷的工艺过程,过程一般包括BaTiO3粉料的预处理、混合和烧结等。通过对共沉淀合成的BaTiO3进行热处理,以在1 000℃以上形成四方相;通过对烧结温度,球磨时间,保温时间等因素的严格控制,并且选择恰当的工艺条件,有利于改善系统的介电性能。