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。     

宽温区热释电陶瓷的复合烧结法与性能研究

富锆型PZT陶瓷在室温附近发生低温铁电三方相到高温铁电三方相的相变(FRL-FRH)相变并产生很大的热释电系数,相变过程中介电常数和损耗变化很小,相变温区很窄,相变温度随锆钛比的不同而不同。该文选取锆钛比为95/5和93.5/6.5的Mn掺杂PZT材料进行复合烧结,以期展宽相变温区。实验结果表明,两种初始原料1 100℃预处理后按照质量比1∶1进行复合烧结,相变温区得到了有效的展宽,在19～43℃内热释电系数p大于6.3×10-8 C/(cm2.℃),探测率优值FD大于7.7×10-5 Pa-1/2。通过对热释电、介电和铁电性能的综合研究,发现复合烧结在优化PZT陶瓷热释电性能的同时优化了其介电和铁电性能。     

利用动态法测量相变热释电材料的热释电系数

用动态法测量了相变热释电材料(Ba0.65Sr0.35)TiO3薄膜的热释电系数,并对相变热释电系数的计算进行了理论分析.先测量了传统热释电材料LiTaO3单晶薄片的热释电系数,温度信号和热释电电压存在90°相位差,热释电系数为2.1×10-8C cm-2K-1,与文献测量值、理论计算一致,说明测试系统真实可靠.用动态法测量了工作在1.5 V偏压下的(Ba0.65Sr0.35)TiO3薄膜,输出电压由DC电压和AC电压构成,前者由(Ba0.65Sr0.35)TiO3薄膜的漏电流引起,后者为热释电响应电压.热释电响应电压与正弦温度信号同相位,其振幅与正弦温度信号的振幅成正比.理论计算表明,动态法测量相变热释电材料时,热释电响应电压与温度信号同相位变化是由相变热释电材料的电容随温度信号的变化引起的.     

改性PZT陶瓷在F_(RL)-F_(RH)相变时的热释电效应

本文研究了掺Nb、Sb、Bi改性的二元系PZT陶瓷和组成为PbZrO_3-Pb(Nb_(1/2),Fe_(1/2))O_3-PbTiO_3的三元系PZT陶瓷在F_(RL)-F_(RH)相变时的热释电效应,并从相变的观点讨论了它们在红外探测、热成象、热电换能中可能的应用方式和前景。     

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。     

0.7Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3薄膜中自极化效应诱导的稳定热释电系数

采用sol-gel方法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了0.7Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3,并研究了其铁电和热释电性质.X射线衍射结果表明薄膜具有高度的(111)择优取向.结果显示,在没有任何极化处理情况下,薄膜具有稳定的热释电系数,达到1.58×10~(-8) Ccm~(-2)K~(-1).当极化电场高于3倍薄膜的矫顽电场时,薄膜的热释电系数几乎保持不变.撤掉极化电场后,薄膜的热释电系数在10天后仅仅衰减4%左右,远比PZT薄膜稳定.研究发现不同方向极化处理,薄膜的热释电电流具有非对称性,即正向极化时热释电电流随电场增加而增大,负方向极化处理时,热释电电流随电场增加而减小.这些结果显示0.7Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3表现出的优异热释电特性起源于薄膜中的自极化效应.     

TAM单晶相变的热释电特性

本文报道利用热释电效应测量研究C轴方向单晶样品相变特性。当20℃≤T≤128℃时,用电荷积分法测量,未发现单晶发生相变迹象;当100℃≤T≤170℃时,用等速加热法测量,发现在T=135℃附近热释电电流反向;证实了N.Doshi等给出的TAM晶体的相变温度T_0=134.3℃。     

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.     

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。     

溶胶–凝胶法制备BNBT系陶瓷的热释电性能

研究了采用溶胶–凝胶工艺制备的(Bi0.5Na0.5)1xBaxTiO3(x=0,0.06,0.08)系(简称BNBT)无铅压电陶瓷的热释电性能。研究发现该工艺制备的(Bi0.5Na0.5)1xBaxTiO3系陶瓷室温附近具有较强的热释电性,热释电系数P大大高于传统工艺制备的同种样品的性能。随着Ba离子浓度的增加,热释电系数P在x=0.06时达到最大,P为3.9104 Cm2·K1。溶胶–凝胶工艺制备的(Bi0.5Na0.5)1xBaxTiO3系陶瓷具有较大热释电系数,起因于该类材料压电性较强、退极化温度较低。     

溶胶–凝胶法制备BNBT系陶瓷的热释电性能

研究了采用溶胶–凝胶工艺制备的(Bi0.5Na0.5)1xBaxTiO3(x=0,0.06,0.08)系(简称BNBT)无铅压电陶瓷的热释电性能。研究发现该工艺制备的(Bi0.5Na0.5)1xBaxTiO3系陶瓷室温附近具有较强的热释电性,热释电系数P大大高于传统工艺制备的同种样品的性能。随着Ba离子浓度的增加,热释电系数P在x=0.06时达到最大,P为3.9104 Cm2·K1。溶胶–凝胶工艺制备的(Bi0.5Na0.5)1xBaxTiO3系陶瓷具有较大热释电系数,起因于该类材料压电性较强、退极化温度较低。     

Nd_2O_3掺杂(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)陶瓷的结构及微波性能

采用传统的固相反应法制备(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)+x%Nd_2O_3(质量分数0≤x≤8,BSN)系微波介质陶瓷,并对其物相组成、晶体结构及微波介电性能进行分析。研究结果表明,Nd_2O_3含量的增加降低了BSN陶瓷的烧结温度,陶瓷的主晶相为SrLa_4Ti_4O_(15)相,并伴随有少量第二相La_2TiO_5的生成。在微波频率下,随着Nd_2O_3含量的增加,BSN陶瓷的介电常数及谐振频率温度系数变化小,品质因数与频率之积(Q×f)值提高,优化出掺杂4%Nd_2O_3的(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=43.2,Q×f=42 015 GHz(6.024 GHz),τf=-9.6μ℃-1。     

改性钙钛酸铅陶瓷的电导性能研究

当掺钙钛酸铅(PCT)用作为压电、热释电材料时,除介电性能外,电导性能也是重要的性能参数。采用传统固相法制备掺钙钛酸铅系陶瓷,研究了不同掺杂量的Sb2/3Mn1/3及烧结助剂NiO、Bi2O3对陶瓷相结构、介电损耗和电导性能的影响。结果表明,在1 180℃下烧结2h,得到纯钙钛矿结构的改性陶瓷,陶瓷介电损耗降低;Sb2/3Mn1/3掺杂量对PCT系陶瓷在20~40℃的电阻温度稳定性有明显影响,随Sb2/3Mn1/3含量增加电阻温度系数(TCR)增大;在Pb0.80Ca0.20(Sb2/3Mn1/3)0.05Ti0.95O3中加入NiO、Bi2O3后有效降低了陶瓷在20~40℃的电阻温度系数;掺杂元素种类和掺杂量对陶瓷在20~80℃的TCR值基本没有影响,TCR值约为-0.15μ℃-1。     

添加TiO_2对0.94 ZnTiNb_2O_8-0.06 BaCu(B_2O_5)材料的物相组成及介电性能的影响

采用传统固相反应法制备了(1–x)(0.94ZnTiNb_2O_8-0.06Ba Cu(B_2O_5))-xTiO_2(0.038≤x≤0.091)微波介质陶瓷,研究了不同含量TiO_2添加对0.94ZnTiNb_2O_8-0.06BaCu(B_2O_5)(0.94ZTN-0.06BCB)陶瓷烧结特性、相结构、微观形貌以及微波介电性能的影响。结果表明:(1–x)(0.94ZTN-0.06BCB)-x TiO_2陶瓷均由ZnTiNb_2O_8和Zn_(0.17)Ti_(0.5)Nb_(0.33)O_2相组成,随着TiO_2含量的增加,陶瓷的烧结温度、εr和τf增加,ρ和Q·f降低。烧结温度为880℃时,0.926(0.94ZTN-0.06BCB)-0.074TiO_2陶瓷表现出了优良的综合性能:εr=40.25,Q·f=32 000 GHz(5.89 GHz),τf=–3.86×10–6℃–1。且在此温度下介质材料与Ag电极兼容性良好,表明该材料是制备LTCC器件的备选材料。     

高吸收,耐强辐射热释电材料的研究

在PZT中通过掺杂得到了本体“黑”化的PZT热释电陶瓷。该材料室温下热释电系数为1.8×10~(-8)C/cm~2·K,在第一相变点(约34.5℃)达26.3×10~(-8)C/cm~2·K,介电常数为220.6。反射光谱显示陶瓷对可见光、近红外及紫外部分有强烈吸收,因此可用于这些波段内的强辐射探测。     

低温下铌酸锂钠陶瓷的热释电性与弹性研究

在120～320K的温度范围内研究了锂酸锂钠陶瓷的热释电性与弹性,其热释电行为与弹性行为在低温区域内显著反常,表明该陶瓷存在低温铁电-铁电相变。观测到极化方向的热释电系数改变符号及热释电电荷随时间改变极性的现象,弹性变化与次级压电效应是相关的。     

简支边界铁电晶片的第三热释电效应的理论计算

由晶体的状态方程和板壳应力理论讨论了单轴铁电晶体薄片在温度沿厚度方向非均匀变化时,处于简支边界条件下的第三热释电效应;推导了温度梯度垂直于极化轴情况下LiTaO_3和Sr_(0.5)Ba_(0.5)Nb_2O_6铁电晶片第三热释电系数的表达式;对它们的分布进行了计算和讨论,结果表明:在温度梯度较大时,第三热释电效应的贡献是不可忽略的。     

微波烧结法制备Ba0.65Sr0.35TiO3热释电陶瓷

采用溶胶－凝胶工艺制备了（Ba,Sr)TiO3凝胶，并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结，获得了晶粒尺寸在1μm以内的Ba0.65Sr0.35TiO3热释电陶瓷。对样品的介电特性和热释电特性进行了测试，分析了微波烧结工艺对材料电性能的影响。实验结果表明：该工艺可将钙钛矿相的合成温度由1100℃降低至900℃，并在1310℃烧结25min获得细晶粒的Ba0.65Sr0.35TiO3，其热释电系数和介电常数与传统陶瓷相差不大，从而材料的热释电响应优值因子要比传统方法获得的样品提高了近1倍。     

新型锑酸镉半导瓷Cd_6Sb_2O_(10)的相变

本文报道了对新型锑酸镉半导瓷Cd_6Sb_2O_(10)进行差热分析、热失重分析和高温X射线衍射分析的实验结果,并进行了系统地分析和讨论。结果表明,Cd_6Sb_2O_(10)在240℃左右发生一结构相变,高温相具有较高的对称性,此相变是可逆的,从低温相向高温相转变时,相变温度为246℃,从高温相向低温相转变时,相变温度为228℃。     

表面波用的温度补偿PbTiO_3陶瓷

表面波延迟时间零温度系数的钛酸铅(PbTiO_3)陶瓷是通过添加Nd_2O_3、In_2O_3和MnO_2研制成的.在宽温度范围(—10— 60℃)内该陶瓷的温度系数小于10~(-6)/℃,具有大的机电耦系数和低的介电常数,57兆赫的传输损耗为4分贝/厘米.这些改性PbTiO_3陶瓷对于表面波应用(如滤波器)有很大的潜力.