稀土氧化物掺杂对BST陶瓷热释电性能的影响

采用轧膜成型工艺制备了掺杂有稀土氧化物的钛酸锶钡(BST)陶瓷,研究了不同稀土(Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd和Sm)氧化物掺杂对其微观形貌、介电性能和热释电性能的影响。结果表明,Sc掺杂大幅降低了BST陶瓷的εr,严重劣化了BST陶瓷的热释电性能,并引起了长条状晶粒在BST陶瓷中的出现;Y掺杂则显著提高了BST陶瓷的热释电性能,并最终获得了εr为7111、tanδ为0.65×10–2、热释电系数p为5.5×10–7C·cm–2·℃–1、探测率优值Fd为8.49×10–5Pa–1/2的热释电BST陶瓷材料,有望在红外探测领域得到应用。     

BST陶瓷制备及介电性能研究

采用微波水热法合成了纳米晶钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3,简称BST)粉体,并将粉体烧结成陶瓷,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上的对比,实验结果表明:微波水热法获得的BST粉体较细,其合成温度和烧结成瓷温度较传统制备工艺大幅降低,分别为195℃和1 230℃,可以获得晶粒尺寸在3μm以下的陶瓷。随着晶粒的减小,BST陶瓷的相对介电常数和介电损耗降低,尤其是介电损耗因子有较大幅度降低。     

BST铁电薄膜的制备及介电性能研究

通过射频磁控溅射法,采用高温溅射、低温溅射高温退火两种不同的工艺制备了钛酸锶钡(BST)薄膜。分析两种不同的工艺对BST薄膜的结构、微观形貌及介电性能的影响。采用X线衍射(XRD)分析了样品的微观结构。采用扫描电镜(SEM)和台阶仪分别测试了样品的微观形貌和表面轮廓。通过能谱分析(EDS)得到了薄膜均一性的情况。最后通过电容-电压(C-V)曲线测试得到BST薄膜的介电常数偏压特性。结果表明,与低温溅射高温退火工艺制备的BST薄膜相比,高温溅射制备的BST薄膜结晶度好,致密性高,表面光滑,薄膜成分分布较均一。因此,采用高温溅射得到的BST薄膜性能较好。在频率300 kHz时,采用高温溅射制备的BST薄膜介电常数为127.5～82.0,可调谐率为23.86%～27.9%。     

Mn掺杂对BST热释电陶瓷性能的影响

采用常规电子陶瓷工艺,制备了不同Mn掺杂含量的钛酸锶钡(BST)陶瓷,分别用X-射线衍射(XRD)和显微镜对其进行了表征,讨论了Mn掺杂对BST材料性能的影响。结果表明,适量的Mn掺杂,对介电常数影响不大,但可明显降低材料的介电损耗;其铁电性能变差,但热释电性能变好。最终可制备出最低损耗达0.4%、介电常数为3 200、热释电系数达20×10-8C.cm-2.K-1的样品。     

BST薄膜的反应离子刻蚀研究

钙钛矿结构的钛酸锶钡(BST)薄膜作为优良的介电、铁电材料在新一代的微机械系统(MEMS)、动态存储器(DRAM)及其他器件上的广泛应用,使得BST薄膜的刻蚀特性越来越重要。该文利用反应离子刻蚀装置,研究了溶胶-凝胶工艺制备的钛酸锶钡薄膜在CHF3/Ar等离子气体中的刻蚀情况。通过分析刻蚀速率及薄膜刻蚀前后表面形貌的变化,结果表明,刻蚀过程是离子轰击、离子辅助化学反应和化学反应刻蚀共同作用的结果。刻蚀速率为5.1 nm/min。Sr元素较难去除,成为阻碍刻蚀的重要因素。     

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%。     

溶胶-凝胶法制备硼硅玻璃掺杂BST陶瓷的研究

研究了Si-B-O系玻璃掺杂对钛酸锶钡(BST)陶瓷的相结构和介电性能的影响.实验结果表明,当x(SiO_2)＞10%时,Si-B-O系玻璃掺杂BST陶瓷易出现杂相,即Ba_2TiSi_2O_8相.x(SiO_2)≤10%,Si-B-O系玻璃掺杂BST陶瓷粉体的相结构为立方钙钛矿相结构,其合成温度大于等于600 ℃,不存在第二相. Si-B-O系玻璃掺杂BST陶瓷的烧结温度低于传统工艺.Si-B-O系玻璃掺杂BST陶瓷的显微结构呈细晶结构(晶粒尺寸＜1 μm).随玻璃含量的增加,Si-B-O系玻璃掺杂BST陶瓷介电常数ε降低,介电峰变低,平坦,峰形宽化,介电损耗降低,居里温度TC向低温移动.     

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。     

主晶相的合成方法对BSTO材料介电性能的影响

分别采用水热法和碳酸盐固相合成法获得的原料制备了Ba0.7Sr0.3TiO3基的陶瓷样品，研究分析了样品的介电性能和微观形貌，并将两种样品的性能进行比较。实验结果表明，水热法合成的Ba0.7Sr0.3TiO3样品烧结温度较碳酸盐固相合成法获得的样品有较大幅度的降低，材料的相对介电常数和介电常数温度变化率和介电常数频率变化率都有所降低。在用两种方法合成原料所制备的烧成样品中都发现了偏离原始组分的现象，采用水热法生产原料制备的样品的相组成与碳酸盐固相合成法获得样品相比偏离原始组分较多。     

梯度多层BST薄膜介电性能研究

成分梯度多层钛酸锶钡薄膜具有较好的综合介电性能,包括适中的介电常数、高的介电调谐率、低的介质损耗及低的介电温度系数等,日益成为微波调制器件如移相器、滤波器、谐振器等的重要候选薄膜材料。就国内外近年来取得的重要成果进行了综述,对今后成分梯度多层BST薄膜的研究前景及方向进行了展望。     

高性能掺杂PZT热释电陶瓷研究

对Ｐｂ＿（０．９９）Ｂｉ＿（０．０１）（Ｚｒ＿（０．９４）Ｔｉ＿（０．０６））Ｏ＿３和Ｐｂ＿（０．９９）Ｂｉ＿（０．０１）（Ｚｒ＿（０．６１）Ｔｉ＿（０．３９））Ｏ＿３两种主配方掺入Ｍｎ、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｎｉ、ｗ等元素，制备出宽光谱吸收、电性能优良的掺杂ＰＺＴ热释电陶瓷。对其进行了结构分析和电性能测量，第一种配方的典型电学参数为：ε＿ｒ＝２１９；ｔｇδ＝０．００７８（２０℃，１ｋＨｚ）；ｐ＝４．４３×１０￣（－８）ｃ／ｃｍ￣２·Ｋ。     

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。     

钛酸锶钡的宽频带介电谱

利用常规固相反应法制备了系列钛酸锶钡(BaxSr1–xTiO3)(x=0.50,0.68,0.74)陶瓷。测量了样品的宽频段介电谱,发现钛酸锶钡的超低频介电谱在复介电常数平面上给出一段圆弧;但是,在高于5 Hz时偏离圆弧组成一段直线。实验表明:介质中慢极化效应的存在使得其介电弛豫普遍都不是德拜型的;在超低频至射频的广阔频段,样品的复εr不满足Kramers-Kroning(K-K)关系。实验证明在超低频下,测量εr的频域法并不适用,其物理含义还有待研究。     

BST铁电薄膜压控微波器件

作为一种典型的钙钛矿结构铁电体,BST具有极强的非线性介电性质,其介电常数随外加直流偏压变化,同时BST薄膜易于与微带共面波导等电路集成,能有效减小电路体积,因此可广泛应用于压控变容器、滤波器、移相器、振荡器等微波器件中。该类器件调谐速度极快,损耗低,工作频带宽,功率承载能力强,可调性好。介绍了BST薄膜的非线性介电性质与其在微波应用中的国外研究现状。     

Ni掺杂对钛酸锶钡铁电薄膜性能的影响

在醋酸水溶液体系中采用溶胶-凝胶法在Pt／Ti／SiO2／Si（100）衬底上制备了未掺杂和掺Ni的钛酸锶钡（BST）薄膜，研究了Ni的加入对BST薄膜的结构和电学性能的影响。试验结果表明，随着Ni加入量的增加，BST薄膜的晶粒尺寸减小，介电常数减小，介电损耗降低；当Ni的加入量在10％（摩尔分数）时，薄膜的介电常数、介电损耗、可调性和FOM分别为230．25、0．015、30．8％、20．53。研究结果表明，适量掺Ni的钛酸锶钡薄膜能满足可调微波器件的要求。     

CNT对BST陶瓷微波介电性能的影响

采用XRD及SEM研究(Ca0.61Nd0.26)TiO3对微波介质陶瓷Ba4Sm9.33Ti18O54的结构和微波介电性能的影响。获得了一些性能较好的微波介质陶瓷(1–x)Ba4Sm9.33Ti18O54-x(Ca0.61Nd0.26)TiO3,其微波介电性能如下:εr=75,Q·f为8985GHz,τf为–8.2×10–6℃–1(x?=0);εr为75,Q·f为9552GHz,τf为–14.4×10–6℃–1(x?=0.2)。     

Sol-Gel法制备BST铁电薄膜及其性能分析

用Sol-Gel法制备出表面致密,界面清晰的BST铁电薄膜。分析了BST薄膜的J-V特性,由于使用了不同的上下电极,导致J-V曲线的不对称,且在外延生长的Pt电极上制备的BST薄膜有较低的漏电流。分别在大气和干燥气氛下测量了BST薄膜的介电特性,分析结果表明:湿度对BST薄膜的介电特性有很大的影响,为了得到正确的介电特性,其测量必须在真空或干燥气氛下进行。