纳米钛酸钡薄膜的制备及介电性能

以纳米钛酸钡粉体为原料,采用电泳沉积法制备得到较薄的钛酸钡薄膜。研究了电压、沉积时间和悬浮液浓度对钛酸钡薄膜成膜效果的影响,确定了钛酸钡薄膜的最佳成膜工艺条件:乙酰丙酮-乙醇的混合溶液质量浓度为75 g/L,直流电压为50 V,电泳5 min。采用反复电泳沉积和反复烧结的方法可以有效避免薄膜烧结过程中裂纹的产生。实验还发现钛酸钡薄膜的介点常数具有与钛酸钡陶瓷类似的温度特性。     

热处理对Al/Al_2O_3/BaTiO_3薄膜电容器性能的影响

钛酸钡薄膜电容器以其能量密度高、性能可靠等优点而成为新能源领域的研究对象。本文以铝片作为电极材料,预煅烧过的钛酸钡为电介质材料。采用在空气中热处理的方法,使提拉过钛酸钡的铝电极表面生成一层热氧化膜,并且通过探讨一定的热处理制度,得到最佳的氧化铝层,提高介电性能。通过介电性能分析及等效电路模拟,得出铝表面生成了热氧化膜,升温速率10℃/min、保温时间120min是制备Al/Al2O3/BaTiO3电容器的最优条件,并且在0.5Hz下介电层介电常数达到3.84×104,介电损耗为0.2801,电容器的电容值达到2.92μF。     

纳米Al_2O_3对CaTiO_3-(La,Nd)AlO_3陶瓷的烧结温度和介电特性的影响

为了降低Ca Ti O_3-(La,Nd)Al O_3(简称CT-LNA)陶瓷的烧结温度和提高其介电性能,研究纳米Al_2O_3对Ca Ti O_3-(La,Nd)Al O_3陶瓷的烧结温度和介电性能的影响。固相法制备粉料,采用XRD和SEM分析其晶相和显微结构,用网络分析测试样品的介电参数,结果表明,纳米Al_2O_3可促进陶瓷烧结,在1320~1400℃范围内可烧结成瓷,并具有较好的微波介电性能。当纳米Al_2O_3含量为50 wt%时,陶瓷在1340℃烧结可获得优良的微波介电性能:介电常数为42.6,Q×f值高达34,000GHz,频率温度系数为+4.8 ppm/℃。     

CaZrO_3薄膜的微观结构与介电性能研究

采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了单一钙钛矿结构的CaZrO_3薄膜。研究了CaZrO_3薄膜的介电性能和微观形貌,利用X射线衍射技术和扫描电子显微镜技术对所制备薄膜的微观结构进行了表征,并对所制备薄膜的介电性能进行了系统测试,侧重讨论了制备工艺参数O_2:Ar比对所制备薄膜的物相及电学性能的影响。研究结果表明,O_2:Ar比对所制备薄膜的相纯度有显著影响,在O_2:Ar比为10:40和20:40时获得单一钙钛矿相的CaZrO_3薄膜,O_2:Ar比为30:40和40:40时,薄膜中可观察到第二相Ca_(0.2)Zr_(0.8)O_(1.8)(CSZ)杂相。O_2:Ar比为10:40条件下所制备的单一钙钛矿相CaZrO_3薄膜在1MHz介电常数约为30,介电损耗为0.006,并且该薄膜在40 V直流电压下,漏电流密度为5×10_~7 A/cm~2。单一钙钛矿相的CaZrO_3薄膜在薄膜型电容器和微波器件方面具有潜在应用。     

Y_2O_3掺杂BaTiO_3-ZnO陶瓷的压电性能研究

采用传统的固相反应法,制备了掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷,通过对所制备陶瓷样品结构、常温介电、压电、铁电性能的分析发现:与未掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷相比,Y_2O_3的掺入减小了BaTiO_3-ZnO陶瓷的径向收缩率、密度和晶胞体积,同时使材料的晶系结构由立方相转变为四方相结构,Y~(3+)进入BaTiO_3-ZnO陶瓷晶格中并与之形成了固溶体;Y_2O_3的掺入可以提高样品的矫顽场(Ec),但对材料压电系数变化不大,介电常数总体在减小,当未掺入Y_2O_3时,样品的介电常数最大(ε′=2577),样品的介电损耗最小(tanδ=0.0083)。     

125℃低频高介陶瓷电容器

低频高介电容瓷应该具有尽可能高的介电系数ε、低的介质损耗tgδ和尽可能小的电容温度变化率△ε/ε,以求达到缩小电容器的体积,提高使用温度、稳定电路的目的。使用很广泛的钛酸钡BaTiO_3有着很高的介电系数,但它在0°与120℃附近,由于晶型的转变,其电性能发生突变,特别是ε-t(℃)曲线在120℃附近出现陡而尖锐的峰值,电容变化率极大。为了改善这个性能,前人也作了不少工作。据文献介绍,在钛酸钡中分别加入CaZrO_3与少量Fe_2O_3、Bi_2O_3·3SnO_2、Bi_2O_3·SnO_2、     

Y_2O_3-BaTiO_3-ZnO陶瓷的制备及其性能的研究

笔者采用传统的固相反应法,制备了掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷,通过对所制备陶瓷样品的结构、常温介电、压电、铁电性能的分析发现:(1)与未掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷相比,Y_2O_3的掺入减小了BaTiO_3-ZnO陶瓷的径向收缩率、密度和晶胞体积,同时使材料的晶系结构由立方相转变为四方相结构,Y~(3+)进入BaTiO_3-ZnO陶瓷晶格中并与之形成了固溶体;(2)Y_2O_3的掺入可以提高样品的矫顽场(Ec),但对材料压电系数变化不大,介电常数总体在减小,当未掺入Y_2O_3时,样品的介电常数最大(ε′=2577),样品的介电损耗最小(tanδ=0.0083)。     

包覆型锆钛酸钡基陶瓷的性能研究

采用溶胶-凝胶法制备钛酸钡基符合Y5V标准的MLCC用介质陶瓷材料,粉体经包覆改性后所制备的陶瓷材料的性能会得到优化,能够充分体现出包覆这种掺杂改性的方法对陶瓷材料性能的优化所体现的意义和价值。采用沉淀法制备具有"芯-壳"结构的BZTZN@Al_2O_3复合粉体,研究Al_2O_3包覆对BZTZN基陶瓷体系微观结构及介电性能的影响规律。     

PE-LLD/Al2O3导热复合材料的制备及性能

通过哈克密炼–模压成型法制备了线型低密度聚乙烯(PE-LLD)/Al_2O_3复合材料,并在不同温度条件下对复合材料的导热性能进行研究。通过扫描电子显微镜、热失重分析仪、差示扫描量热仪、激光导热仪和精密阻抗分析仪研究了复合材料中Al_2O_3的分散性及复合材料的热稳定性、熔融行为、导热性能和介电性能。结果表明,Al_2O_3均匀分散在PE-LLD基体中;添加微米级Al_2O_3后,复合材料的熔点和熔融焓变化不大,热稳定性能有所提高;当Al_2O_3添加量为100份时,复合材料的热导率为1.426W/(m·K),比纯PE-LLD的热导率提高218.0%;随着温度的升高,Al_2O_3的添加量越多,复合材料的热导率降低越明显;随着Al_2O_3添加量的增加,复合材料的介电常数和介电损耗增大,在低频时增加更明显。     

助烧剂和基料晶粒尺寸对BaTiO_3-Nb_2O_5-Co_3O_4-La_2O_3系陶瓷性能影响

采用固相反应法制备温度稳定型BaTiO_3-Nb_2O_5-Co_3O_4-La_2O_3体系陶瓷材料,研究了助烧剂ZnO-B_2O_3和BaTiO_3基料晶粒尺寸对瓷料性能的影响。实验结果表明,适当用量的助烧剂引入,瓷料可以在900～1000℃范围内实现烧结,并保持X7R、X8R特性所需的介电性能。同时,制得的陶瓷材料晶粒为亚微米级,粒度分布范围窄,有利于减薄MLCC的介质厚度。BaTiO_3基料的晶粒尺寸对陶瓷材料的介电性能有明显影响。当基料为900℃预烧的小晶粒BaTiO_3时,在助烧剂掺杂量为最优值时,样品烧结后致密度高,损耗小,介电常数处于峰值。此后,随着助烧剂含量增加,介电常数逐渐下降;当基料是1000℃预烧的大晶粒BaTiO_3时,随着助烧剂的掺杂量增加,样品烧结后的直径收缩、介电常熟、介电损耗也一直增加,并不在某点出现峰值。     

新型碳-钛酸钡复合陶瓷膜的制备及介电性能研究

钛酸钡基陶瓷薄膜电容器以其高能量密度成为新能源领域独立动力电源和大容量储能电源的重要研究对象。本论文介绍了采用石墨纸作为电极材料、钛酸钡陶瓷作为介电材料制备陶瓷薄膜电容器的工艺,并利用石墨纸在高温环境下的渗碳来提高钛酸钡层的介电性能的方法,并研究了脱碳处理对复合材料介电性能的影响规律。制备了具有微观结构理想、介电性能优异的碳-钛酸钡复合陶瓷膜。结果表明陶瓷的晶粒大小为1μm左右,介电常数在100Hz 10V测试条件下达到3.9×105。     

Yb_2O_3和Sm_2O_3复合掺杂对锆钛酸钡陶瓷介电性能的影响

以碳酸钡、二氧化锆、二氧化钛等为原料,以Sm_2O_3为掺杂剂和掺杂量为0.5mol%Y_2O_3的锆钛酸钡陶瓷材料为研究对象,采用传统固相法分别于1250℃、1280℃、1300℃、1330℃下制备了陶瓷样品,研究Sm_2O_3加入物对体系介电性能和微观形貌的影响。结果表明,Sm~(3+)掺杂后的陶瓷样品主晶相不变,均为钙钛矿结构;掺杂能起到改善介电常数与介电损耗的作用,随着Sm_2O_3掺杂量的增加,陶瓷样品的介电常数最高至6623.49,而介电损耗最低至0.0145;掺杂还可以改变BZT陶瓷的介电性能,居里温度向室温方向移动,当Sm_2O_3掺杂量x=0.005 mol时,陶瓷样品的介电性能最好。     

(100)择优取向对0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)无铅压电薄膜的结构和性能影响

通过激光脉冲沉积技术(PLD)在Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(简称Pt)和具有LaNiO_3缓冲层的Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(简称LNO/Pt)两种衬底上制备了0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)(简称BNT-BT-AB)薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和铁电分析仪等对薄膜的结构和性能进行了测试和表征。结果表明:Pt衬底上BNT-BT-AB薄膜为随机取向,晶粒形貌为立方块状,剩余极化强度2P_r=20.38μC/cm~2,介电可调为19%,局部有效压电系数d~*_(33)为130pm/V;LNO/Pt衬底上BNT-BT-AB薄膜呈现高度的(100)择优取向,薄膜表面平整,剩余极化强度2P_r=21.25μC/cm~2,介电常数(700)和介电可调性(23%)均大于随机取向薄膜,d~*_(33)提高到150pm/V。     

熔融石英对Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结性能与介电性能的影响

以Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃粉、Al_2O_3粉、熔融石英为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/陶瓷系介电陶瓷材料。设计采用添加熔融石英的方法改善玻璃/Al_2O_3材料的烧结,研究了熔融石英对玻璃/Al_2O_3材料烧结性能、介电性能、物相与显微结构的影响。随着熔融石英添加量增加,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度与相对介电常数减小,而介电损耗增加。添加1 vol%熔融石英的Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:收缩率为13.78%,体积密度为3.08 g·cm~(-3),气孔率为0.32%,10 MHz下介电常数为8.05,介电损耗为0.00091,因此该体系材料比较适合用作LTCC材料。     

Al_2O_3颗粒级配对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3系LTCC材料性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和D_(50)分别为0.83μm与3.49μm的Al_2O_3粉料为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计将两种氧化铝按一定配比混合以优化氧化铝颗粒级配,研究了氧化铝颗粒级配和烧成温度对玻璃/Al_2O_3材料的烧结性能、介电性能和力学性能的影响。随着氧化铝颗粒级配的优化,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度、相对介电常数、抗弯强度增加,而介电损耗减小。添加D_(50)为2.81μm的Al_2O_3混合粉料的玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:体积密度为3.09 g/cm~3,相对介电常数7.78,介电损耗0.53×10~(-3)(于10 MHz下测试),抗弯强度为181 MPa,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。     

氧化铝粉体在水悬浮液中的分散特性研究

采用Zeta电位表征Al_2O_3粉在悬浮液中的分散特性,研究了超声波分散时间、不同粒度Al_2O_3粉以及分散剂六偏磷酸钠的浓度和Al_2O_3粉体悬浮液pH值对Al_2O_3粉体Zeta电位的影响.研究结果表明:Zeta电位绝对值随超声波作用时间发生明显变化,在一定条件下存在一个最佳分散时间为4～6 min;悬浮液中Al_2O_3粉体颗粒的粒度对悬浮液的Zeta电位有重要影响;在Al_2O_3粉体悬浮液中添加分散剂六偏磷酸钠,Zeta电位随其浓度发生变化,存在一个最佳浓度0.5%;在不同pH值下,Al_2O_3粉体悬浮液的Zeta电位不同,在碱性条件下,粉体的分散性较好,且碱性越强,分散性越好.     

异质界面个数对PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3/Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3薄膜铁电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3(PZT)薄膜前驱体溶液,采用水溶液凝胶法制备Ba(Mg_1/_3Ta_2/_3)O_3(BMT)薄膜前驱体溶液。研究了异质界面个数对PZT/BMT薄膜微观形貌、铁电性能的影响。在PZT/BMT薄膜中,PZT薄膜没有裂纹、结晶良好,界面个数的增加有利于PZT薄膜结构的致密。界面个数的增加可降低PZT/BMT薄膜剩余极化值和矫顽场。PZT/BMT薄膜在适当偏置电场下存在一个介电峰值,且正负偏置电场下的介电峰值不同,介电偏压特性曲线呈现不对称分布。采用二极管等效界面势垒和对薄膜电滞回线求导可有效解释介电偏压特性曲线不对称和介电峰值的差异。     

化学包覆法制备Ho~(3+)掺杂钛酸钡基X8R细晶陶瓷

采用化学包覆法将Ho_2O_3包覆在纳米级钛酸钡粉体表面,通过烧结将Ho~(3+)扩散到钛酸钡晶粒中,调节其介电性能,研究了不同Ho~(3+)掺杂量对Ba Ti O3基陶瓷相组成、微观结构和介电性能的影响。X射线衍射和扫描电子显微镜分析结果表明:Ho~(3+)改性陶瓷样品均为赝立方相,Ho~(3+)的加入能抑制晶粒生长,改善陶瓷微观结构,有利于制备均匀的细晶陶瓷。透射电子显微镜观察显示,包覆层的厚度约为2 nm,包覆Ho_2O_3有助于陶瓷烧结过程中形成"核-壳"结构晶粒,能显著改善钛酸钡基陶瓷的介电温度稳定性,提高绝缘电阻。当Ho~(3+)掺杂量为2.0%时,陶瓷的相对介电常数为1 612,ΔC/C(-55~150℃)±15%,满足EIA X8R电容器的温度特性。     

Zr掺杂对BaTiO3陶瓷微观形貌及性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了锆掺杂的钛酸钡陶瓷,通过XRD、SEM等分析检测手段对所得锆钛酸钡陶瓷样品进行了表征。系统地研究了Zr掺杂对BaTiO_3基陶瓷相组成、微观形貌和介电性能的影响。结果表明,锆钛酸钡陶瓷样品均为单一的立方相钙钛矿结构,晶粒大小均匀,随着Zr掺杂量的增加,陶瓷晶粒尺寸先增大后减小,孔隙逐渐增多,介电常数先增大后减小,介电损耗先减小后增大。     

晶粒尺寸和膜厚对磁控溅射法制备Bi_(1.5)Mg_(1.0)Nb_(1.5)O_7薄膜介电性能的影响（英文）

采用磁控溅射法在Pt/Ti/Si O2/Si基底上制备立方焦绿石结构Bi1.5Mg1.0Nb1.5O7薄膜。通过控制750℃下后退火时间来控制薄膜的平均晶粒尺寸,用沉积时间控制膜厚。研究不同晶粒尺寸和膜厚对BMN薄膜相结构、微观形貌和介电性能的影响。结果表明,当BMN薄膜平均晶粒尺寸为45 nm、膜厚为430 nm时,薄膜介电性能提高显著,1 MHz下介电常数为112.4,介电损耗为0.001 82,在0.93 MV/cm外加电场条件下,介电调谐率为27.7%。