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。     

Ti/Sr比对低温烧结SrTiO_3陶瓷晶界层电容器材料的影响

本文研究了Ti/Sr比对低温一次烧结的SrTiO_3陶瓷晶界层电容器材料性能和显微结构的影响.结果发现Ti/Sr比在一定范围内变化时,不影响材料烧结和半导化的温度范围.Ti/Sr比的作用还与施主杂质的添加量以及烧结条件有很大关系.在良好的烧结条件下,SrO过量(Ti/Sr<1.00)有利于晶粒生长和获得高的有效介电常数.但SrO和TiO_2这些杂质相的存在降低了晶界绝缘层的绝缘性,增加了介电损耗.     

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...     

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。     

SrTiO_3晶界层陶瓷电容器

采用一次烧成工艺研制了大容量、高绝缘、低损耗的SrTiO_3基晶界层电容器。实验结果表明:非化学计量比(Ti/Sr比)、施主掺杂剂含量以及一次烧成过程中氧化保温时间是影响这类电容器电性能最主要的因素。其中氧化保温时间直接决定着SrTiO_3显微结构,尤其是晶界层的厚度。     

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。     

Ti/Sr比对SrTiO_3晶界层电容器性能的影响

采用空气中一次烧成工艺,通过性能测定、SEM观察,研究了Ti/Sr比与SrTiO_3晶界层电容器材料试样的烧结性能、半导化、显微结构及介电性能之间的关系。结果表明,Sr过量试样的烧结及半导化过程与Ti过量的均有很大差异,这主要与烧成过程中液相量的变化规律有关。Ti/Sr比及烧成温度对试样的显微结构有明显影响,因而也影响了试样的介电性能。     

氧化温度对SrTiO_3晶界层电容器性能的影响

采用空气中一次烧成工艺,研究了氧化温度对SrTiO_3晶界层电容器试样的介电常数ε,绝缘电阻率ρ及介质损耗tgδ的影响;对试样进行了TEM分析,直接观察到存在于多个晶粒交汇处的Ti_nO_(2n-1)第二相;提出了不同氧化温度下的晶界结构模型,较好地解释了试样介电常数随氧化温度的降低而单调增大的变化规律。     

氧化温度对空气中一次烧成SrTiO_3晶界层电容器的显微结构及电性能的影响

采用空气中的一次烧成工艺,研究了氧化温度对SrTiO_3.晶界层电容器试样的介电常数ε、绝缘电阻率p及介质损耗tgδ的影响;借助于TEM及STEM对试样进行了分析,观察到试样中有直线型和锯齿型两种不同类型的晶界及存在于多个晶粒交汇处的Ti_nO_(2n-1)第二晶相;提出了不同氧化温度下的晶界结构模型,较好地解释了试样介电常数随氧化温度的降低而单调增大的变化规律.     

SrTiO_半导瓷介电常数与击穿电压间的内在联系

采用一次烧成法制备了掺杂SrTiO_3晶界层电容器。首次注意到SrTiO_3晶界层电容器的介电常数K_(eff)和击穿电压V_(BK)间存在lnK_(eff)∝(-V_(BK)~(1/3))的实验关系。借助于改进的双层晶界势垒模型和氧化动力学过程,对这种K_(eff)-V_(BK)关系作了定量计算。计算的K_(eff)-V_(BK)关系和实验结果最大误差不超过7％。阐明了提高SrTiO_3晶界层电容器击穿强度的可能途径。     

晶界层电容器晶界重新绝缘化研究

试验了不同涂复材料对晶界层电容器晶界重新绝缘的作用,探讨了它们使晶界重新绝缘的机理和特点。不同的涂复材料在晶界重新绝缘过程中的作用不同,对晶界层电容器的性能有较大的影响。实验表明:涂复金属氧化物有利于提高材料的耐压性能。涂复PbO-Bi_2O_3-B_2O_3可改善材料的温度特性。涂复CuO可改善材料的频率特性。涂复PbO-Bi_2O_3-B_2O_3-CuO可使材料呈现良好的综合性能。     

陶瓷晶界及其利用

1概述陶瓷通常是指由无机非金属原料经过配料、混料、成型、烧成等工艺而获得的一类材料。经过这些工艺所制得的陶瓷,其组织结构是由许多微晶聚集的多晶体构成,这就不可避免地存在着大量的晶粒之间的边界,我们把这些晶粒边界简称为晶界。陶瓷材料中这种晶界的存在,使其在材料性能上与金属材料、有机材料和无机单晶材料相比有着明显的特性。陶瓷的性能是由其结构中的晶粒和晶界共同决定的。以往人们普遍认为晶界是恶化陶瓷性能的构成物,但是随着陶瓷科学技术的发展,人们逐渐认识到,在一定程度上,晶界也是陶瓷的一大宝贵财富:受控晶界的存在,…     

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.     

掺杂物对SrTiO_3基半导瓷晶界层电容器影响的研究

选择La_2O_3、V_2O_5掺杂SrTiO_3、控制合适的Ti/Sr比、添加适量CuO和AS以及调节最佳工艺参数,系统地研究了它们对SrTiO_3试样的还原烧结行为、显微结构和介电性能的影响。实验结果表明:V_2O_5作为施主掺杂物能较大幅度地降低SrTiO_3的还原烧结温度;三价离子掺杂大于五价离子掺杂所需的Ti/Sr比;添加适量的CuO、AS能形成厚度适当的高阻绝缘晶界层。通过实验,我们获得了1300℃还原烧成温度下综合性能佳、复现性好的V_2O_5掺杂SrTiO_3 GBBLC。     

Ti／Sr比对SrTiO3晶界层电容器性能的影响

采用空气中一次烧成工艺，通过性能测定、SEM观察，研究了Ti/Sr与SrTiO3晶界层电容器材料试样的烧结性能、半导化、显微结构及介电性能之间的关系。结果表明，Sr过量试样的烧结及半导化过程与Ti过量的均有很大差异，这主要与烧成过程中液相量的规律有关。Ti/Sr比及烧成温度对试样的显微结构有明显影响，因而也影响了试样的介电性能。     

烧结温度对陶瓷体氧化铝固体电解质性能的影响

在Al2O3电解质体系中,利用X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜和交流阻抗谱仪考察了烧结温度对陶瓷体Al2O3固体电解质(BASE)的β″/β相的形成、体密度和离子电导率的影响。研究表明:固相法合成BASE时,陶瓷体的最佳的陶瓷烧结温度为1 600℃。离子电导率、β″含量、体积密度随烧结温度的升高先上升后下降。离子电导率不仅与相结构有关,还与材料的致密性有关。导电过程在温度升高过程中,会由晶界控制转变为晶粒控制。随着烧结温度的升高,晶界控制的温度范围逐渐减小。     

AlN陶瓷的晶界缺陷

本文研究以Y2O3为烧结助划的无压烧结A1N陶瓷中，晶界第二相和气孔等晶界缺陷对然导率的影响，结果表明A1N陶瓷晶界第二相的组成主要取决于配料中的Y2O3／Al2O3比值，同时也受工艺因素的影咱，随著Y2O3加入量增多，晶界第二相含量线性增加，其分布也从三晶连接外延伸到所有晶界，晶界第二相的形成有助于把氧杂质固结在晶界外、使晶格缺陷减少，热导率提高，但含量达多合阻所A1N晶粒连通，使然平率降低，在接近完全致密的情况下，气孔率对热导率无明显的影响。     

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。     

n—型SrTiO_3半导瓷的压敏特性

采用一次烧成法研制成了具有压敏特性的n—型SrTiO_3晶界层电容器。n—型SrTiO_3半导瓷的压敏特性起因于氧化保温阶段晶粒表面的吸附氧、锶空位V_(sr)”(或V_(sr)')及掺杂的受主体Cu~+对Sr~(2+)位的不等价取代所组成的晶界内过剩负电荷。讨论了La_2O_3/CuO在0.5～2.5、氧化保温时间τO_2在10至25分钟时对SrTiO_3半导瓷的非线性系数a和V_(1mA/mm)的影响。     

纳米ZrO2-微米Al2O3复合陶瓷中"内晶型"结构的形成与机理

考察了不同烧结状态的氧化错增韧氧化铝陶瓷(zirconia—toughened alumina,ZTA)的晶粒长大与“内晶型”形成的关系。烧结过程中,ZTA陶瓷中晶粒生长与温度、保温时间、第二相ZrO2含量有关,其中温度的影响最为显著。第二相粒子有沿主晶相晶界移动聚集的趋向。内晶结构的形成机理可概括为第二相粒子被夹在主相两晶粒之间不能移动,在随后的主晶相长大过程中,两晶粒共同晶界发生迁移或晶粒“合并”,将第二相粒子纳入晶粒内部。而没有被主相颗粒挤住的可移动的第二相粒子则聚集成较大的晶问第二相颗粒。