(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷的制备及介电性能

在对BaTiO3基电容器陶瓷掺杂改性的实验基础上就改善(Ba,Sr)TiO3电容器陶瓷介电性能做了大量实验研究.经测试结果分析表明,(Ba,Sr)TiO3基电容器陶瓷最佳烧结温度为1350℃,由此温度烧结可获得最高介电常数为11784及介电损耗为0.100的优质电容器陶瓷.结合陶瓷的显微结构SEM照片分析,探讨了添加Sr2+,Ca2+,Zr4+及稀土Dy3+离子对改善(Ba,Sr)TiO3基电容器陶瓷介电性能的机理.     

CeO_2掺杂对Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-MgO结构及介电性能的影响

在Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)与质量分数为56%MgO混合的基础上,进行了CeO2掺杂的系统研究.结果表明,随着CeO2掺入量的增加,Ba0.6Sr0.4TiO3-MgO(BSTM)陶瓷晶粒尺寸减小.X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(electron microscope,SEM)和能谱分析(energydispersion X-ray,EDX)表明,复合陶瓷由Ba0.6Sr0.4TiO3和MgO两相组成,没有杂相出现.随着CeO2含量增加,复合陶瓷样品的居里温度点向低温方向偏移,介电常数、介电损耗、介电可调度也相应发生变化,样品的K值呈现出先增加到最大值,随后逐渐减小的趋势.CeO2含量为0.2%的样品具有较好的介电性能.     

La掺杂BaTiO3陶瓷的制备与性质(Ⅰ)--非均匀形核表面淀积包覆法

以La(NO3)3为La源,采用非均匀形核淀积法在水热法合成的BaTiO3粉体表面包覆La(OH)3．根据溶度积理论计算非均匀形核淀积包覆工艺的pH值,并通过控制溶液的pH值,获得化学计量配比(Ba1-3x/2／Lax)TiO3的La表面包覆BaTiO3粉体和陶瓷．文中讨论了La包覆量对已包覆了SiO3的BaTiO3粉体的烧结特性、相结构、陶瓷电阻率、介电系数-温度特性的影响．实验结果表明：采用非均匀形核淀积包覆方法,容易获得均相、化学计量比的La改性BaTiO3陶瓷;随着La2O3掺杂量的增加,BaTiO3陶瓷的居里温度向低温方向移动,居里温度与La2O3掺杂量之间呈线性关系;而使BaTiO3陶瓷半导化所需要的La的掺杂量较采用氧化物固相反应法的高。     

Sm2O3、ZnO共掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备了ZnO、Sm2O3共掺杂Ba0.2Sn.8TiO3陶瓷样品,利用X射线衍射方法及介电谱测量方法对样品的结构和介电性能进行了测量分析,结果表明:(1)Zn2+与Sm3+进入Ba0.2Sr08TiO3晶格内,与之形成ABO3钙钛矿型固溶体;(2)介电常数弥散的P过程和弛豫的D过程随着Sm2O3含量的增大均被压低展宽,D的弛豫过程逐渐明显,在Sr2O3为0.06mol时为Debye型弛豫过程;(3) Sm2O3的掺入可降低B a0.2Sr0.8TiO3+ZnO陶瓷介电常数,增大损耗,Sm2O3为0.05mol时是样品的一个过渡组分.     

ZnO和Nb2O5共掺杂钛酸锶钡陶瓷的结构及其介电性能研究

采用固相反应法制备了ZnO、Nb 2 O 5共掺杂Ba 0.2 Sr 0.8 TiO 3陶瓷材料,并用X射线衍射（XRD）和介电谱方法,分别对系列陶瓷样品的结构和复介电常数进行了测量.结果表明：1）Zn2＋、Nb5＋进入Ba 0.2 Sr 0.8 TiO 3晶格后仍然为钙钛矿型固溶体;2）Nb 2 O 5会使得材料的低温弥散相变过程转变为弛豫相变过程,并在300～360K区域内会出现新的弛豫过程;3）掺入一定量的ZnO后Nb2O5掺入降低了Ba 0.2 Sr 0.8 TiO 3陶瓷材料的介电常数,增大了其介电损耗.     

La掺杂BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3陶瓷的结构和性能

采用固相烧结工艺制备了LaxBi1-xFe0.5Co0.5O3(BLFCO-x,x=0.00,0.05,0.15,0.30)陶瓷样品,研究了La掺杂对BiFe0.5Co0.5O3陶瓷结构、漏电流、磁性能以及介电性能的影响.X射线衍射测试结果显示,BLFCO-x样品基本形成了BFCO的相,但随着La的掺杂,晶格常数发生改变,结构向四方相转变.少量La离子的掺入降低了BFCO的漏电流.在常温下,随着La离子浓度的增大,BLFCO-x样品的磁性逐渐下降.样品的变温介电结果表明,当La离子浓度较小时,存在两个介电峰,但La离子浓度较大时,呈现单一介电峰.     

烧结温度对Bi_(0.7)Ba_(0.3)FeO_3陶瓷介电、铁电特性影响

用固相反应法在不同烧结温度下制备了Bi0.7Ba0.3FeO3陶瓷样品,研究了烧结温度对Bi0.7Ba0.3FeO3陶瓷结构、介电和铁电特性的影响.运用XRD进行物相分析可知,Bi0.7Ba0.3FeO3陶瓷样品为正交结构,主衍射峰与纯相BiFeO3一致,烧结温度在870℃以上时样品有良好的结晶度,电阻率达到108Ω?数量级.在一定的温度区间内,介电常数随烧结温度的升高而增大.在低频区830℃烧结的样品的介电损耗比较大,而对应于870℃和900℃两个烧结温度的样品介电损耗有了明显的减小;在高频区介电损耗对烧结温度的依赖性不大.样品的交流电导率随烧结温度的升高而增大.在900℃烧结的Bi0.7Ba0.3FeO3样品的Pr值可达到113.11μc/cm2,远大于纯相BiFeO3.通过Ba2+的A位掺杂进一步提高了纯相BiFeO3的介电、铁电性能.     

掺杂Ca^2＋和Mg^2＋对SBN陶瓷介电性能的影响

以分析纯的碳酸锶、碳酸钡、碳酸钙、氧化镁和五氧化二铌为原料,采用固相法制备掺杂Ca(Mg)的Sr0.5Ba0.5Nb2O6陶瓷材料.采用X射线衍射仪、扫描电镜和阻抗分析仪,研究掺杂样品的相组成、微观组织和介电性能.研究结果表明,Ca2+掺杂量≤0.23 mol时,Ca2+取代钨青铜结构中A位的Sr2+和Ba2+,随Ca掺杂量的增加,SBN晶格常数逐渐减小.介电温谱曲线显示:在150℃和330℃处出现介电双峰;当Ca2+掺杂量≥0.28 mol时,出现第二相CaNb2O6,此时对应(Sr,Ba,Ca)Nb2O6的介电峰逐渐消失.Mg掺杂的所有陶瓷样品,XRD谱呈现SBN50与MgNb2O6两相共存的情形.在150℃和310℃处同样出现介电双峰,随着Mg掺杂量增加,介电峰为1个单峰,并移向低温.     

钇铌复合掺杂钛酸锶钡陶瓷的介电和铁电性能研究

采用固相法制备4种不同Nb2O5与Y2O3比例的钛酸锶钡(Ba0.9Sr0.1TiO3)铁电陶瓷,掺杂总量在0.3％摩尔分数以内.XRD结果显示,Nb5+和Y3+的掺杂均在Ti位形成了替位式共溶.在-50～150℃温度范围内测试的介电结果表明,介电常数的峰值均保持在80℃.当Y2O3大于Nb2O5的含量时,Nb能够增大Y的作用,使BST陶瓷样品具有更大的介电常数、频率色散和铁电相的温度稳定性;当Y2O3小于Nb2O5的含量时,损耗峰向高温移动,介电损耗不断减小,特别是对高频损耗有明显的抑制作用.电滞回线测试表明,Nb2O5大于Y2O3含量的共掺,使BST陶瓷具有更强的铁电性.     

Ba_6Ti_2Nb_8O_(30)和Sr_6Ti_2Nb_8O_(30)陶瓷的驰豫铁电性能

作者用固相烧结方法合成了具有充满型钨青铜结构的Ba6Ti2Nb8O30和Sr6Ti2Nb8O30陶瓷.不同频率下Ba6Ti2Nb8O30和Sr6Ti2Nb8O30陶瓷介电常数随温度的变化的规律表明,这两种陶瓷的铁电-顺电相变具有明显的驰豫铁电相变特征,相变弥散指数分别为1.95与1.41.它们在1MHz时的居里温度分别为155℃和160℃,两者的居里温度十分相近.同时,对其介电性能的电场可调性进行了初步研究.当外加电场为2kV/cm、频率为10kHz时,Ba6Ti2Nb8O30和Sr6Ti2Nb8O30陶瓷在铁电-顺电转变温度附近的最大介电常数可调度为2.8%和0.3%.     

频域介电谱中的居里峰

在0．03—10000Hz范围对Ba0.68Sr0.32tiO3陶瓷的铁电相变作了介电谱测量，当频率足够低时居里峰位置向低温端移动，并且峰值变得越来越不明显。     

La2O3掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3-MgO 介电性能的影响

在钛酸锶钡与质量分数为60％的Mg0混合的基础上，进行了‰()3掺杂的系统研究．随‰03掺入量的增加，~r-MgO材料的晶面间距先变大后变小．掺杂适量的La203可降低BST—Iv／go复合材料高频损耗，同时保证适中的介电常数，但过量的Lal03掺杂使得材料的介电常数降得很低．当L赴03掺杂量为叫(L赴03)=0．2％时，~F-MgO材料的介电常数为84．9，损耗为0．006(2．9GHz)，介电常数可调率达14．3％(29．7kV／CITI)．利用电介质理论分析了L赴q对BSW—MgO材料介电性质的改性机理．     

Y2O3掺杂对钛酸锶钡基陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相反应方法制备出（1-x）Ba 0.2Sr0.8Ti0.98Zn0.04O3＋xY2O3（x=0,0.02,0.025,0.03）陶瓷材料,并研究Y2O3掺杂对BST-Zn陶瓷样品结构和介电性能的影响,得到以下结论：（1）一定量的Y2O3掺杂,可使BST-Zn陶瓷的晶胞体积增大,晶粒尺寸减小;（2）频率为10Hz时,当掺入2%Y 2 O 3时,ε＆#39;最大值可达到885,此时介电损耗为0.024;（3）Y 2 O 3掺入使得低温的弥散相变转化向极化玻璃化转变,并在250K和350K附近出现新的弛豫过程.     

（Ba0.2Sr0.8）1-1.5xBixZn0.04T i0.98O3陶瓷结构及介电性能的研究

采用传统固相反应方法,制备了（Ba0.2Sr0.8）1-1.5xBixZn0.04Ti0.98O3（x=0.00、0.01、0.02、0.03）陶瓷材料,用X射线衍射、扫描电子显微镜和变温介电谱方法,对它们的晶格结构、微观形貌和复介电常数进行了测量和分析.结果表明：1）Zn2＋和Bi3＋进入到Ba0.2Sr0.8TiO3晶格中并与之形成ABO3钙钛矿型固溶体;2）随Bi2O3掺入,陶瓷的室温晶系结构由立方相转变为四方相,同时出现在约120K的弥散相变转化为弛豫相变;3）Bi2O3掺杂对晶粒生长有明显的抑制作用,但晶粒之间的连接性增强,陶瓷的致密度增加;4）当T=300K,f=1Hz,当Bi3＋的掺杂量为0.01mol时,陶瓷样品室温介电常最大（ε＇=1529.95）,此时室温介电损耗值为最大（tanδ=3.366×10-2）.上述结果为该类陶瓷掺杂改性研究,以及弛豫相变机制探索提供参考.     

双稀土掺杂BCST陶瓷的研制及其性能结构的研究

采用溶胶—凝胶法合成了BCST（Ba0.62 Ca0.08 Sr0.3 TiO3）粉体,再经过二次固相掺杂稀土Pr6O11和Nd2O3获得BCST∶0.001Pr6 O11.xNd2 O3系列纳米粉体及陶瓷;采用XRD和SEM,等对粉体的相组成和陶瓷的微观形貌进行了表征,并用介电频谱仪测试了陶瓷的介电性能.结果表明：所得BCST∶0.001Pr6O11.0.002Nd2O3粉体主要为四方相纳米粉体;随着稀土Nd2O3掺杂量的增加,所获得的陶瓷的晶粒先逐渐变小随后又逐渐增大;当钕的掺杂量x=0.002时,所获得陶瓷的室温介电常数最高,而介电损失最小;各试样的介电常数随烧结温度的升高增大,在1 330℃,1 360℃和1 400℃温度下烧结所获得的S1-陶瓷,介电常数的峰值εmax分别为10 360、12 490、13 750;其居里温度显著降低（10℃）,介温曲线呈单峰,介电常数随温度的变化敏感而对称,有望在温度敏感陶瓷方面发现其应用.     

Ba_(1-x)Sr_xTiO_3·yLa_2O_3固溶体的合成、结构与性能

用化学掺杂方法合成了Ｂａ１－ｘＳｒｘＴｉＯ３和Ｂａ０９Ｓｒ０１ＴｉＯ３·ｙＬａ２Ｏ３（０≤ｘ≤１,０≤ｙ≤０３）系列固溶体超细粉末。ＸＲＤ证实,当ｘ＝１,ｙ＝０时,为四方晶系ＢａＴｉＯ３纯相,当０＜ｘ＜１,０＜ｙ≤０３时,得到一系列完全互溶固溶体,结果符合Ｖｅｇａｒｄ定律。ＳＥＭ观察粒子为球形,大小均匀,粒度０２～０３μｍ,制陶实验发现,钛酸钡经化学掺杂后,室温介电常数显著提高,当ｘ＝０１,ｙ＝００２时,ε可达３００００,比ＢａＴｉＯ３纯相的室温介电常数提高２０倍。     

室温下Ba0.67Sr0.33TiO3薄膜的射频磁控溅射法制备及其电学性能研究

采用磁控溅射技术在室温下制备Ba0.67Sr0.33TiO3薄膜,通过引入LaNiO3作为缓冲层以及对退火工艺的研究,采用两步法快速退火工艺与常规退火工艺结合的方式获得了致密并具有良好电学性能的钛酸锶钡薄膜.X线衍射分析表明室温情况下获得的薄膜是非晶态,需要通过后续的退火处理才能获得晶化的薄膜,采用快速退火与常规退火相结合工艺,即以40℃/s的升温速率,先升温到850℃,再降温到450℃保温180s,然后再在500℃常规退火3h,可使室温下溅射的呈非晶态的BST薄膜晶化形成具有完全钙钛矿结构的BST薄膜,薄膜致密,晶粒大小均匀.室温下所制备的BST薄膜在100Hz时的介电常数约为300,介电损耗约为0.03,具有铁电性.     

Hf掺杂(Ba0.5Sr0.5)TiO3电子结构及光学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法,首先对(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体进行几何优化,计算出相应晶体结构并与实验值对照,确定方法的可行性,运用相同的方法进一步研究Hf掺(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_(3 )晶格参数、电子结构及光学性质,重点对比分析了掺杂前后介电函数的变化情况.计算结果表明:所选取的方法计算结果与实验值符合较好,计算得到Hf掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体为四方相结构,与(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3相比对称性降低,介电常数呈下降趋势,介电峰呈展宽趋势.     

Ca和Ba掺杂对La4/3Sr5/3Mn2O7的磁电阻效应的影响

用溶胶-凝胶法制备了双层钙钛矿锰氧化物La4/3(Sr1-xAx)5/3Mn2O7 (A是Ca或者Ba,x=0,0.1,0.2)系列多晶样品,并对其结构及电、磁输运性质进行了研究.研究结果表明:Ca和Ba的掺入虽然导致绝缘体-金属(I-M)转变温度(TI-M)降低,但可以明显提高低温区的磁电阻效应.对于x=0.2的Ca或Ba掺杂的样品,在60 K以下,磁电阻值接近100 %,且为一恒定值.对于这一实验结果可以作如下解释:Ca或Ba掺杂引起了MnO6八面体的畸变,导致eg电子占据dx2-y2轨道和d3z2-r2轨道的状态偏离了x=0时的优化组合状态,铁磁性被削弱.