Ca掺杂(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3-BaTiO_3压电陶瓷结构与性能

采用传统电子陶瓷工艺制备了(Bi0.5Na0.5)0.93(Ba1-xCax)0.07TiO3(x=0.02,0.04,0.06,0.08或0.10)陶瓷,研究了Ca掺杂量对陶瓷的结构、介电、压电性能的影响。结果表明,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构固溶体。陶瓷的介电、压电性能受Ca掺杂量的影响显著。所有陶瓷样品均表现出弥散相变特征。x=0.04时,室温εr达到最大值1451.7,且tanδ较小,为0.042;当x=0.06时,d33和kp达到最大,分别为140.5pC/N和19.7%。     

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3陶瓷的压电、铁电特性及场致应变效应

用普通陶瓷工艺制备了(1–x)Bi_(0.5)Na_(0.5)Ti O_3-x Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3(x=0.03~0.05)压电陶瓷,研究了Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3含量对Bi_(0.5)Na_(0.5)Ti O_3(BNT)压电陶瓷的介电、压电、铁电和场致应变效应的影响。研究表明,随着第二组元Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3含量的增加,该陶瓷经历了从极性态的铁电相向非极性态的非铁电相的转变。在x=0.035组分处,多相共存导致样品具有最大的压电常数d_(33)=99 p C/N,最大的应变S_(max)=0.27%,机电耦合系数k_p=20.1%,k_t=30.4%,等效压电常数d~*_(33)=386 pm/V。     

(Nd0.5Ta0.5)4+复合离子对BNT-BKT陶瓷微结构及电学性能的影响

采用固相烧结法制备了(Nd_(0.5)Ta_(0.5))~(4+)复合离子调控的Bi_(0.5)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)Ti_(1-x)(Nd_(0.5)Ta_(0.5))_xO_3(BNKT-xNT)无铅陶瓷。研究了(Nd_(0.5)Ta_(0.5))~(4+)复合离子掺杂量对BNKT陶瓷的表面形貌、微观结构,以及铁电、介电、储能、阻抗等电学性能的影响。研究结果表明:(Nd_(0.5)Ta_(0.5))~(4+)复合离子进入了BNKT陶瓷的B位并形成了单一的钙钛矿结构;晶粒分布均匀、致密,晶界清晰;(Nd_(0.5)Ta_(0.5))~(4+)复合离子的引入显著降低了BNKT陶瓷的剩余极化强度、饱和极化强度以及矫顽场,电滞回线变得瘦小、细长,储能效率随之升高,并在x=0.08和60×10~3 V/cm电场下达到了70%;储能密度先减小、后增大、再减小,在x=0.04时达到最大值0.36 J/cm~3;电致应变在x=0.03时最大为0.183%;随着掺杂含量的增加,BNKT-xNT陶瓷从铁电相与弛豫铁电相共存转变为弛豫铁电相,其介电常数峰T_m逐渐降低且平坦化;交流阻抗谱表明BNKT-xNT陶瓷在低温下具有良好的绝缘性。     

(Sr_(0.5)Ba_(0.5))_(1.9)Ca_(0.1)NaNb_(5–x)TaxO_(15)陶瓷的介电性能

通过Ta掺杂改性钨青铜陶瓷(Sr0.5Ba0.5)1.9Ca0.1NaNb5–xTaxO15(x=0～0.30),分析了Ta掺杂量对其烧结性能、微观结构及介电性能的影响。陶瓷的烧结温度随x的增大略有提高。当x<0.10时,陶瓷的tC和弛豫性变化不大;当x≥0.10时,tm(1kHz)明显降低,从270℃(x=0)降低至231℃(x=0.30)。且tm随频率增加向高温移动,弛豫性明显增强。认为Ta掺杂引起其性能变化是由于Ta—O键与Nb—O键键能的差异,导致陶瓷氧八面体中心离子位移量以及A位离子有序程度的变化所致。     

非化学计量比Li_(2+x)ZnTi_3O_(8+0.5x)微波介质陶瓷的性质研究

采用传统固相反应法制备Li2+xZnTi3O8+0.5x微波介质陶瓷,研究了A位Li的非化学计量比对Li2+xZnTi3O8+0.5x陶瓷的烧结特性、相结构及微波介电性能的影响。结果表明:随着Li2+xZnTi3O8+0.5x(x=–0.2～+0.2)陶瓷中Li含量的逐渐增加,TiO2相逐渐消失,陶瓷的致密度逐渐升高,介电常数逐渐降低,Q.f值先上升再下降,谐振频率温度系数逐渐降低,然后保持不变。当x=–0.05时,Li1.95ZnTi3O7.975陶瓷取得最佳的综合微波介电性能:εr=26.41,Q.f=65 200 GHz,τf=–4.16×10–6/℃。     

Sb含量对0.96(K_(0.5)Na_(0.5))(Nb_(1–x)Sb_x)O_3-0.04Bi_(0.5)Na_(0.5)ZrO_3无铅压电陶瓷结构与电性能的影响

采用传统固相法制备了0.96(K_(0.5)Na_(0.5))(Nb_(1–x)Sb_x)O_3-0.04Bi_(0.5)Na_(0.5)ZrO_3(0.96KNNS_x-0.04BNZ,x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)无铅压电陶瓷,系统研究了Sb含量对0.96KNNS_x-0.04BNZ压电陶瓷晶相组成、显微结构及压电性能的影响规律。X射线衍射分析结果表明:0.96KNNS_x-0.04BNZ陶瓷具有纯钙钛矿结构,随着Sb含量x的增加,陶瓷从正交-四方两相共存转变为四方相,x≤0.02时在正交-四方两相共存的多型相转变(Polymorphic Phase Transition,PPT)区域。在该PPT区域靠近四方相的边界x=0.02处,陶瓷具有优异的压电性能:压电常数d_(33)=354 p C/N;平面机电耦合系数k_p=43.6%;机械品质因数Q_m=46;相对介电常数ε_r=2100;介电损耗tanδ=2.6%,居里温度t_C=290℃。     

xCa_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3-(1-x)Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3系陶瓷介电性能的调控

采用烧成法制备了xCa_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3-(1-x)Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(CST-LLT)(x=0.4~0.8)系介质陶瓷,表征了其物相组成、结构特征及介电性能。所制备的材料具有钙钛矿结构特征,随着Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3组分的减少,1 170~1 260℃烧结的CST-LLT陶瓷介电常数(ε_r)变化范围在154.8~275.2,而品质因数(Q·f)在1 360~1 479GHz内先增加后逐渐减小,谐振频率温度系数(τ_f)变化范围为(-720.6~470.5)×10~(-6)/℃。当x=0.5,烧成温度为1 200℃,保温3h时,可得到理想的介电性能的介质陶瓷:ε_r=230,Q·f=1 455GHz,τ_f=24.5×10~(-6)/℃。     

(Na_(0.5)K_(0.5-x)Li_x)NbO_3高温无铅压电陶瓷性能研究

为降低成本,采用传统电子陶瓷工艺制备了(Na0.5K0.5–xLix)NbO3(x=0.057～0.066)无铅压电陶瓷。Li取代K可以明显提高样品的居里温度(tC),x=0.066时样品的tC高达510℃,比纯(Na0.5K0.5)NbO3陶瓷高70℃左右。x=0.064时样品的d33高达212pC/N,kp为45.7%。x=0.063～0.066时样品的tanδ均低于0.020。特别是,x=0.066的样品经450℃退火24h,d33仍高达125pC/N。实验表明,(Na0.500K0.434Li0.066)NbO3是高性能的高温无铅压电陶瓷。     

(Ca0.7Nd0.2)TiO3-(Li0.5Nd0.5)TiO3陶瓷的低温烧结与介电性能

用传统固相反应法合成(Ca0.7Nd0.2)TiO3-(Li0.5Nd0.5)TiO3(CLNT)陶瓷粉体.研究添加不同含量BaCu(B2O5)(BCB)对CLNT陶瓷的烧结特性及介电性能的影响.结果表明,其烧结温度降低了250℃,并且有第二相生成.当添加ω(BCB)=5%的CLNT陶瓷在950℃烧结2 h时,其介电性能为εr=94.03,tanδ=0.009 7,τf=1.076×10-6/℃,且介电损耗比纯片低.     

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。     

低温烧结0.5CaTiO3-0.5CaTiSiO5高频介质陶瓷

对添加2ZnO-B2O3玻璃实现0.5CaTiO3-0.5CaTiSiO5 高频介质材料900℃下低温烧结进行了系统研究。实验结果表明:添加质量分数为5%~10% 2ZnO-B2O3玻璃可使体积密度达到0.5CaTiO3-0.5CaTiSiO5理论密度的97%以上,且介电性能优异,r = 58~76,tg? 3.3?04,= (329~472)?06/℃,? 1012 cm。利用XRD、SEM和介电测量技术分析材料的晶相组成、显微结构和介电特性发现:材料由三种晶相组成,分别是单斜型CaTiSiO5、正交型CaTiO3以及一个新相,新相的生成可能是在液相烧结后期2ZnO-B2O3 玻璃在晶界处结晶而形成,低温烧结0.5CaTiO3-0.5CaTiSiO5 介质材料的介电性能很好地遵循李氏对数混合法则。     

烧结助剂引入方式对 (Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷性能的影响

分别以液相包覆法和固相混合法引入助烧剂CuO制备(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)陶瓷。采用X线衍射、扫描电镜及电感-电容-电阻测试仪等对其烧结特性、相结构及介电性能进行了研究。液相包覆法可减少助烧剂的加入量从而降低其对陶瓷介电性能的恶化。CuSO4溶液的浓度为0.5mol/L,900℃烧结3h所制得(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷的介电常数εr=161,介电损耗tanδ=0.005,τf=-398×10-6/℃(1MHz)。     

锂掺杂对K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷电性能的影响

采用固相法制备了Li掺杂K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷,即K0.5Na0.5NbO3+x/2%Li2CO3(KNN-xL)。研究了不同Li摩尔分数(x分别为0,0.25,0.50,0.75,1.00,1.50)样品的物相组成、显微结构及电性能。结果表明,室温下所有样品都具有正交相的钙钛矿结构。随着Li摩尔分数的增加,样品的压电常数d33、平面机电耦合系数kp、机械品质因数Qm及密度ρ都先升高后降低,介电损耗tanδ普遍比未掺杂的低,当x=0.5时综合性能达到最优,即d33=122pC/N,kp=41%,Qm=115,εr=548,tanδ=0.022,ρ=4.32g/cm3。另外正交到四方相变温度逐渐降低,居里温度逐渐升高。     

(Ba0.5Sr0.5)TiO3/LaNiO3异质薄膜的介电调谐特性

用脉冲激光沉积工艺制备Ba0.5Sr0.5TiO3(简称BST)薄膜和Ba0.5Sr0.5TiO3/LaNiO3(简称BST/LNO)薄膜。在650℃原位退火10 min,获得了(100)和(110)择优取向生长的BST和BST/LNO薄膜,薄膜晶粒呈柱状结构,BST薄膜和BST/LNO异质结构薄膜的晶粒尺寸分别为150~200 nm和50~80 nm。在室温和1 MHz条件下,BST薄膜和BST/LNO异质结构薄膜的相对介电常数和介电调谐率分别达811和58.9%、986和60.1%;用LNO作底电极,可增益介电常数和介电调谐率。     

Bi_(1.5)Zn_(1.0)Nb_(1.5)O_7/Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3复合薄膜介电性能的频率特性研究

采用射频磁控溅射法在蓝宝石基片上制备了Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7(BZN)/Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)双层复合薄膜,并研究了该薄膜在100 kHz~6 GHz频率范围内的介电性能。研究结果表明,BZN/BST复合薄膜的介电性能具有良好的频率稳定性。该复合薄膜的介电常数在研究的频率范围内基本与频率无关;其介电损耗在频率低于1 GHz时与频率无关,在频率高于1 GHz时随频率的上升而略微增大;薄膜在研究的频率范围内具有稳定的介电调谐率。     

铌酸锶钡铁电微晶玻璃的制备与性能研究

采用烧结法制备了Sr0.5Ba0.5Nb2O6(SBN)铁电微晶玻璃,并对其结构、介电性能进行表征。结果表明,随SBN含量的增加,主晶相从石英转变成焦绿石相CaNb2O6,最终转变成钨青铜相铌酸锶钡;同时,εr逐渐升高。经900℃/2 h+1250℃/2h烧结的10%玻璃和90%SBN(质量分数)组成的样品在85℃附近存在一个明显的弥散介电峰,其峰值对应的温度随频率的增加而升高,为典型的弛豫铁电相变。室温下,其εr高达947(1kHz)。     

（Ba0.5Sr0.5）TiO3铁电薄膜的制备工艺及电学性质研究

采用溶胶 凝胶方法制备出纯立方钙钛矿相、介电性能和漏电流特性良好的 (Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 铁电薄膜 .研究发现 ,随着烧结温度的升高 ,(Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 薄膜纯度和结晶度增高 ,介电常数提高 ,漏电流密度降低 .在 75 0℃进行保温 1h热处理的薄膜性能较好且稳定 :在室温下测得薄膜介电常数为 2 5 0 ,介电损耗为 0 .0 30 ,漏电流密度为 6 .9× 10 -8A/cm2 .较高的介电常数、较低的漏电流密度可能源于良好的纯度和结晶度 .进一步研究表明 ,薄膜导电遵从空间电荷限制电流机制 .     

R.F.溅射Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3/RuO_2薄膜及其介电特性研究

用R.F.磁控溅射法在p—Si(100)衬底上沉积Ba0.5Sr0.5TiO3/RuO2异质结,BST薄膜的晶相和表面形貌用XRD和SEM分析,表明在衬底温度为550℃时,薄膜的结晶度高、表面粗糙、晶粒较大.电容器InGa/BST/RuO2的介电特性由ε-V特性和I—V特性描述.薄膜在零偏压下ε=230、tgδ≈0.03.低电场条件下,薄膜的漏电流随电压呈饱和特性,属电子跳跃传导,且通过改善薄膜的结晶度可减小该漏电流.高电场条件下,漏电流符合肖特基发射规律.     

SnO2对锂铌钛系微波介电陶瓷性能的影响

用SnO2作为掺杂剂对LiNb0.6Ti0.5–xSnxO3陶瓷进行改性,研究了SnO2添加量对LiNb0.6Ti0.5O3锂铌钛体系陶瓷的烧结性能,显微结构和微波介电性能的影响。结果表明:随着SnO2添加量的增加,陶瓷体密度和介电常数基本保持不变;而Q·f值随SnO2的加入有所提高,而后随SnO2含量继续增加而快速下降;在1100℃的烧结温度下,当x为0.01时,获得微波介电性能优良的微波陶瓷,其εr为67.8,τf为+4×10–6/℃,Q·f为6780GHz。