PZT叠层厚膜陶瓷材料性能的研究

使用凝胶流延成型工艺制备了PZT85/15、PZT95/5单组分厚膜及叠层厚膜.通过和单组分厚膜的性能进行对比,分析了叠层厚膜的形貌特征及介电、铁电和热释电性能.结果表明,由PZT85/15和PZT95/5组成的叠层厚膜内部均匀致密,具有良好的介电、铁电和热释电性能,极化后的相对介电常数εr=191.5,介电损耗tan δ=0.7%(温度T=20℃,频率f=1 kHz),热释电系数在41℃时达到峰值8×10-8 C/cm2·K,此后下降不明显,从而改善了单组分厚膜相变温区过窄的缺点,达到拓宽相变温区的目的,有望在红外探测和相变换能方面得到更广泛的应用.     

硝酸锰对PMN-PZT热释电陶瓷性能的影响

研究了硝酸锰溶液掺杂对富锆铌镁酸铅-锆钛酸铅(PMN-PZT)热释电陶瓷材料的相组成、微观结构、介电性能、热释电性能等方面的影响,并对实验结果作出物理机理的解释。实验结果表明,以液态硝酸锰的形式进行锰掺杂使锰的加入更容易,有效改善了固态锰掺杂时析出损失和混合不均等问题;适量的硝酸锰溶液掺杂有助于陶瓷晶粒的生长,能有效地降低PMN-PZT陶瓷材料的相对介电常数(rε)和介电损耗(tanδ),并增加其热释电系数(p);在x(Mn)=3.0%时,制备出综合热释电性能良好的PMN-PZT热释电陶瓷,即室温时rε=197,tanδ=0.15%,p=3.5×10-8C/cm2℃,探测优值FD=8.7×10-5Pa-1/2,低温铁电相-高温铁电相(FRL-FRH)相变温度时rε=300,tanδ=0.45%,pmax=35×10-8C/cm2℃,FD=40.5×10-5Pa-1/2,符合制作热释电红外探测器的要求。     

成型工艺对PMN—PMS—PZT热释电陶瓷性能的影响

采用干压、冷等静压和凝胶注模等不同成型工艺制备铌锰酸铅-锑锰酸铅-锆钛酸铅(PMN-PMS-PZT)陶瓷,并进行对比研究.实验结果表明,冷等静压成型的陶瓷综合性能较好,其具有均匀紧凑的晶粒结构,可得到较高的成瓷密度;使材料的介电常数εr和介电损耗tan δ降低,在保持较高热释电系数P的同时降低低温铁电三方相-高温铁电三方相(FRL-FRH)的相变温度,并使热释电系数峰值得到稳定.其最佳性能为室温时,εr=216,tan δ=0.20%,p=12.0×10-4 C/m2·℃(持续温区为23～55℃),探测率优值FD=24.6×10-5Pa-1/2.     

凝胶注模法制备热释电PLCT陶瓷研究

为探索无毒性凝胶注模成型法在制备热释电陶瓷方面中的应用,对Pb0.8La0.1Ca0.1TiO3(PLCT)热释电材料的成型实验、水解液配置、烧结温度对介电性能和热释电性能的影响进行了研究。结果表明:乙醇含量为3%,水解液pH值为2,烧结温度为1 150℃时,烧结成的PLCT热释电陶瓷性能最优,其平均热释电系数达8.0×10-4C/m2.℃,而探测率优值高达7.65×10-5Pa-0.5。     

BST陶瓷场致热释电性能的研究

采用改进的电子陶瓷工艺,制备了高密度Ba0.6Sr0.4TiO3热释电陶瓷样品.研究发现,在1 340 ℃下烧结的样品,其密度可达到理论密度的98.3%.室温下测得样品的介电损耗为0.2%.外加直流偏场对材料的介电和热释电性能影响显著.样品的场致热释电系数为3.4×10-8 C/cm2·℃,探测率优值为10.0×10-5 Pa-1/2.     

PZT95/5型铁电陶瓷材料的热释电效应研究

本文研究PZT95/5型多晶固溶体在两个菱方铁电相间相变时的热释电性质。制备了掺Nb_2O_5和Sb_2O_3的两类Pb(Zr_(1-x)Ti_x) O_3(1.5≤x≤8)陶瓷,并进行了热释电性能测试。测得ZT-Nb-25组成的陶瓷在27℃～37℃温度范围的最高热释电系数达4.0×10~(-3)-~3Cm~(-2)K~(-1)。热释电系数、热滞和相变温度是采用电荷积分法和短路电流法进行测量的。本文最后讨论了相变时的热释电系数和剩余极化的变化。     

铁电材料红外热释电系数测试研究

基于动态变温方法及间接热释电电流法的原理，设计并研制了一套已获专利授权的动态热释电系数测试系统。介绍了该系统的测量原理、设计方法及组成，用已知热释电系数值的锆钛酸铅（PZT）陶瓷及钽酸锂（LT）单晶作为参考样品对系统进行了调试，并对PZT、聚二氟乙烯（PVDF）及钛酸锶钡（BST）等几种常见的铁电薄膜材料的热释电系数进行了测试。结果表明，热释电系数测试值与参考值吻合很好，而且该系统具有控温精度高（±0.002 ℃）、噪声低（≤14 nV）、测试动态范围大（1×10-11~1×10-4 C·cm-2·K-1）等优点，它不仅能满足传统热释电模式工作的PZT系列材料热释电系数的测试需要，还可用于测量热释电-介电模式工作的BST系列材料的热释电系数。文中所开发的动态法热释电系数测试系统完全可满足未来铁电材料在红外探测应用领域的研究要求。     

部分夹持铁电晶片的介电和热释电系数

本文讨论了极化轴平行于衬底的铁电晶体薄片的介电系数和热释电系数,并导出了它们的表达式。计算了LiTaO_3、Pb_5Ge_3O_(11)和Sr_(0.5)Ba_(0.5)Nb_2O_6的部分夹持介电系数和热释电系数。结果表明:这三种材料的热释电探测器,边电极带衬底结构的介电性能和热释电性能优于面电极带衬底结构,前两种材料甚至优于自由悬空型结构的介电性能和热释电性能。     

新型热释电单晶材料与红外探测器的研究

主要阐述了当前热释电红外探测器的发展状况,并重点介绍了我国尤其是我们在新型热释电材料以及红外探测器方面的主要进展和成果。弛豫铁电单晶是一类具有优异压电性能的新型材料,同时我们发现该类晶体还具有优异的热释电性能。我们所生长的PMNT单晶的热释电系数超过15.3×10^-4cm^-2.K^-1,Mn-PMNT的介电损耗降至0.0005,探测优值达到40.2×10^-5Pa^-1/2,高居里温度点单晶PIMNT的居里温度达到180℃以上。与合作单位一起利用该类晶体研制的红外探测器的性能远优于利用传统热释电材料（如LiTaO₃）制作的探测器,其比探测率达到1.07×10⁹ cm·Hz^1/2/·W^-1,说明利用该新型弛豫铁电单晶制作的红外探测器具有广阔的应用前景。     

PbO和Bi_2O_3-Li_2CO_3助烧剂对Pb(Zr_(0.9)Ti_(0.1))O_3厚膜热释电性能的影响

采用丝网印刷工艺制备了Pb(Zr0.9T0.1)O3(PZT)厚膜,研究了过量PbO和Bi2O3-Li2CO3共同助烧对PZT厚膜低温烧结特性、微观结构、相构成以及介电和热释电性能的影响。结果表明:随着过量PbO及Bi2O3-Li2CO3添加量的增加,PZT厚膜的烧结温度和晶粒尺寸均逐渐降低。当PbO过量6.4%(质量分数)、Bi2O3-Li2CO3添加量为5.4%(质量分数)时,PZT厚膜可在900℃低温下致密成瓷,且其热释电系数和探测率优值均得到大幅提高;所得样品在30℃时的热释电系数为10.6×10–8C.cm–2.K–1,探测率优值为8.2×10–5Pa–1/2。     

准同型相界附近PMN-PT材料的制备和性能

对铁电菱方(FR)-铁电四方(FT)准同型相界附近的铌镁酸铅(PMN)-钛酸铅(PT)材料制备方法和介电、压电和热释电性能进行了系统的研究：     

Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09_)O_3陶瓷介电弛豫现象的研究

采用固相反应法制备了CuO-BaO掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷,研究了掺杂量对陶瓷介电性能的影响。结果表明:随着CuO-BaO混合物掺杂量从0.3%增加到1.0%时,Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷的斜方-四方相变峰出现介电弛豫现象并且弛豫程度Δtm′从2.9增加到5.5,相变温度从+5℃移动到–21℃,室温εr从2841增加到3372,并且高于四方-立方相变点的εr。电滞回线变窄,矫顽场变小,呈现典型弛豫型铁电体的特征。     

一种铌镁酸铅—钛酸铅晶体的铁电相变研究

研究了Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３晶体的介电、热电和压电性质，温度测量范围为７０Ｋ～６００Ｋ。发现它不仅在４７４Ｋ附近有一铁电－顺电相变，而且在１８０Ｋ附近还存在一个铁电－铁电相变。在相变温度区域里，介电、热电和压电都有明显的热滞效应，具有一级相变特性。     

CuO-BaO掺杂对Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09))O_3介电性能的影响

采用固相反应法制备了添加1%(质量分数)CuO-BaO混合物的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3铁电陶瓷,研究了r(Cu∶Ba)对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3铁电陶瓷烧结特性及介电性能的影响。结果表明:随着r(Cu∶Ba)的增加,Cu开始进入晶格,Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷的密度先增加后减小,r(Cu∶Ba)为1.5时,ρ达最大值5.85g/cm3,斜方-四方相变峰出现介电弛豫现象,居里温度向低温方向移动,电滞回线呈现典型弛豫型铁电体的特征。     

r(Nd)/r(Bi)对Ba0.75Sr0.25(NdxBi1-x)2Ti4O12微波陶瓷性能的影响

BaR2Ti4O12(R为稀土元素)系固溶体有很好的微波介电性能,尤其是Nd系材料有很高的介电常数(εr)和高品质因数(Q×f),该文研究了不同Nd/Bi比对Ba0.75Sr0.25(NdxBi1-x)2Ti4O12微波介质陶瓷结构性能的影响。当x=0.75时,即摩尔比x∶(1-x)=3∶1时(缩写为B13)有很好的介电性能:εr=118.5,Q×f=4 607(f=2.8GHz),谐振频率温度系数τf=-1.3×10-6℃-1。对不同Nd/Bi比的样品在1 250℃到1 400℃烧结3h后的陶瓷进行XRD分析后发现,陶瓷主相为BaNd2Ti4O12,有少量第二相Ba2Ti9O20。对Bi含量逐渐增加的陶瓷样品进行微观分析可知,Bi有助于致密度的提高和晶粒的增长,随着Nd/Bi比的减小,εr慢慢增大,τf渐渐趋向于0并向负方向移动,但同时降低了Q×f值。     

二次合成法制备(Pb_(1-x)Sr_x)TiO_3铁电陶瓷的性能

采用二次合成的方法,即第一次按陶瓷制备工艺分别合成PbTiO_3与SrTiO_3粉体,第二次将PbTiO_3与SrTiO_3粉体按所需比例混合,成功地制备了性能较好的(Pb_(1-x)Sr_x)TiO_3铁电陶瓷。测试表明,其介电特性较好,介电常数可达10~4量级,介电损耗可低于1.0%;其铁电效应普遍较强,室温附近饱和极化强度可超过10μC/cm~2,矫顽场强可低于100 kV/m,热释电系数达10~(-1)μC/cm~2K量级。     

锆钛酸钡(BZT)铁电材料研究进展

综述了关于锆钛酸钡(BaZrxTi1–xO3,简称BZT)材料的组成(包括锆含量、掺杂)与结构、介电性能及尺寸效应等方面的最新研究进展,阐释了BZT中存在的弛豫现象,提出了研究中需要解决的一些问题。