高储能密度铁酸铋基无铅铁电陶瓷研究进展

电介质电容器因其充放电快、功率密度高的独特优势而在脉冲电源系统和各类电子设备中得到了广泛应用。目前商用高功率固态电容器主要使用陶瓷介质作为储能材料,其中铁电陶瓷因其高储能密度而在近年来受到了学者的关注。然而普通铁电体高的剩余极化强度阻碍了其储能密度的提升。铁酸铋基铁电体拥有高自发极化强度和高剩余极化强度,通过诱导弛豫态可有效降低其剩余极化强度而保持较大的自发极化强度,并解决击穿场强与极化强度之间的制约关系,从而实现优异的储能性能。首先概述了介质储能材料的主要性能参数以及铁酸铋无铅铁电陶瓷作为铁电储能材料的特性与优势,其次对不同形态的铁酸铋基铁电材料储能性能的调控思路及研究进展进行了综述,最后总结了该体系提升储能性能的方法和未来的发展趋势。

利用受激发光特性分析n型太阳电池金属电极性能研究

结合硅太阳电池电致发光(EL)和光致发光(PL)的原理分析,提出利用EL和PL图像来分析太阳电池Ag-Si接触电阻性能的新方法。制备用于n型太阳电池的两组不同体系玻璃粉的正银浆料,经丝网印刷、烧结后制得太阳电池。通过PL检测、EL检测和Ag-Si接触电阻测试,对太阳电池正银电极的欧姆接触性能进行分析,发现Pb-B-Si体系玻璃制备的正银浆料经烧结后形成的电极性能较好。通过对玻璃粉的同步热分析仪(TGA-DSC)分析,发现转变温度Tg较低的玻璃粉制备的电极浆料所形成的电极接触性能较好。

高ε_(r)微波介质陶瓷的结构、介电性质及其研究进展

讨论了BaO-Ln2O3-TiO2(Ln为镧系稀土元素,下同)、CaO-Li2O-Ln2O2-TiO2、铅基钙钛矿等系列高εr微波介质陶瓷的结构、介电性质,分析了其介电性质随不同A位、B位离子的变化规律。指出A位、B位离子的性质、晶体结构、晶胞大小、材料相组成等对材料的介电系数εr、品质因数Q、谐振频率温度系数τf有决定性影响,钛氧八面体的存在是材料产生高εr的主要原因。随A位离子半径的增大、B位离子半径的减小,材料的εr升高,Q值降低。传统的极化损耗机制不能完全解释该类材料的介电特性。今后的发展趋势是利用复合效应来得到εr更高、Q值更高、同时温度稳定性良好的高性能材料。

直流磁控溅射工艺对ZnO薄膜结构影响的研究

ZnO是一种新型的Ⅱ Ⅵ族直接带隙化合物材料,是一种很有潜力的短波长光电器件材料。当ZnO薄膜具有良好的c轴取向和晶格结构时,可得到优良的光电性能比如紫外光受激发射。本实验用XRD和SEM研究了工艺条件如基片温度、氩氧比及退火工艺对ZnO薄膜结构特性的影响。结果表明在基片温度250℃、氩氧比为1∶4的条件下,可得到结晶质量良好的ZnO薄膜;通过退火可以使薄膜应力得到驰豫,降低缺陷浓度,改善薄膜的结构特性。本实验采用直流磁控溅射的方法,最终在(100)硅衬底基片上制备出了高c轴取向、晶粒尺寸约70nm的ZnO薄膜。

La_2O_3掺杂对Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-MgO介电性能的影响

在钛酸锶钡与质量分数为 6 0 %的MgO混合的基础上 ,进行了La2 O3 掺杂的系统研究 .随La2 O3 掺入量的增加 ,BST MgO材料的晶面间距先变大后变小 .掺杂适量的La2 O3 可降低BST MgO复合材料高频损耗 ,同时保证适中的介电常数 ,但过量的La2 O3 掺杂使得材料的介电常数降得很低 .当La2 O3 掺杂量为w(La2 O3 ) =0 .2 %时 ,BST MgO材料的介电常数为 84 .9,损耗为 0 .0 0 6 (2 .9GHz) ,介电常数可调率达 1 4 .3% (2 9.7kV/cm) .利用电介质理论分析了La2 O3 对BST

平行板谐振法测量微波介质陶瓷介电性能

对平行板谐振法测量微波介质陶瓷的基本原理进行了阐述。介绍了该方法的硬、软件构成及其操作注意事项,并给出了部分测试结果。该方法具有测量简单、快速、准确的优点,但不适用于测量介质损耗较大的微波介质陶瓷。 r的测量误差为0.5%左右,Q值的测量误差为15%以下。

低插损同轴型微波介质滤波器的设计

1/4波长同轴谐振器构成的微波介质带通滤波器,具有三个谐振孔、二个耦合孔,谐振器间通过耦合孔相互耦合,材料采用高介电常数微波陶瓷,器件表面涂覆金属电极。讨论了耦合孔半径对滤波器技术指标(中心频率f_0、3dB带宽B、插入损耗L_0、阻带抑制L_A等)的影响,然后根据给定的滤波器技术指标确定了滤波器的类型、结构、级数及尺寸,最后进行了仿真验证,得到了低损耗的带通滤波器。

氧化物半导瓷中晶界势垒的起源

提出了一个关于氧化物半导瓷晶界势垒起源的新观点，认为晶界势垒起源于烧结过程中外界氧在晶界中的扩散，与材料的结构、化学缺陷、掺杂、外界气氛、烧结工艺、组成状态等有密切关系，并用此理论解释了许多实验现象。

滤波器耦合槽直径对其性能的影响仿真

采用高频结构模拟软件模拟1/4λ同轴型带通微波陶瓷滤波器结构,讨论了耦合槽直径对滤波器的性能如带宽、插损、带内波动、阻带抑制等的影响。结果表明,随着耦合槽直径的增大,滤波器中心频率、插入损耗和阻带抑制减小,3dB带宽增大。讨论结果表明,可通过调整滤波器耦合槽直径的大小,得到理想性能的介质滤波器。

MOA阀片中有害杂质微掺杂研究

研究了掺杂Cu、Cd和Na杂质对MOA阀片的大电流残压比的影响,指出Cu对MOA阀片极为有害。

SrMO_(3-x)(M=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni,0≤x≤0.5)氧化物的结构及其电行为

本文总结了国内外对 SrMO_(3-x)(M=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni,0≤x≤0.5)氧化物的结构及其电行为的研究,并分析了晶体场效应对这类钙钛矿化合物结构和电性质的影响.

BaSnO_3＋BaWO_4复合电子陶瓷研究

本文主要研究了用一次配料合成ＢａＳｎＯ３＋ＢａＷＯ４复合电子陶瓷材料的电学特性．研究表明：该复合材料为ＢａＳｎＯ３与ＢａＷＯ４的机械混合物．掺入适当的玻璃相，可显著提高样品的致密度，收缩率最高约达５０％．同时还研究了Ｓｂ２Ｏ３对该复合材料性能的影响．掺入Ｓｂ２Ｏ３后，材料的主导电相为ＢａＳｎ１－ｘＳｂｘＯ３，该复合材料是一种极有发展前途的固定电阻材料．

NdAlO_3掺杂对Ba_(4．2)Nd_(9．2)Ti_(18)O_(54)陶瓷微波介电性能的影响

研究了NdAlO3掺杂对Ba4．2Nd9．2Ti18O54(简称BNT)陶瓷材料微观结构及其微波介电性能的影响．采用XRD和场发射扫描电子显微镜分析了掺NdAlO3后的BNT陶瓷材料的微观结构．结果表明,掺入的NdAlO3与Ba4．2Nd9．2Ti18O54形成了固溶体．随着NdAlO3 掺入量的增加,材料的介电常数和谐振频率温度系数逐渐减小,Q×f值先增大后减小．当 NdAlO3的掺入量为10wt％时,材料的Q×f值达到最大(11400GHz),谐振频率温度系数接近为零(-0．7ppm／℃),此时材料的相对介电常数为66．29(3．5GHz)．

热释电材料电性能自动测量系统的设计

介绍了一种设计热释电材料电性能测量系统的新方法,重点研究了pA级电流放大电路的设计。系统由温度控制和性能参数测量两大部分组成,采用计算机进行控制,利用该测量系统,可以同时得到热释电系数、介电常数和损耗与温度的关系曲线。用所研制的测量系统对掺锑、锰的PZT厚膜材料样品进行了热释电性能测量,给出了有关测量结果。

Ba^(2+)取代对PSN-PZT瓷结构和压电性能的影响

研究了Ba2+A位取代对铌锑锆钛酸铅陶瓷结构及压电性能的影响,XRD分析结果表明:所有样品具有钙钛矿结构,同时Ba2+取代Pb2+使得晶胞体积增大,c/a轴比减小。当Ba2+取代量增大时,样品中三方相和四方相共存。随着Ba2+取代量的增大,陶瓷样品的密度降低,εr(2863)和d33(507pC·N–1)显著提高,居里点向室温移动。

BSTO移相器材料结构与温度特性的研究

为了改进BSTO/MgO系铁电移相材料的电学性能,研究了在同等掺杂条件下,调节Ba1–xSrxTiO3中各成分的配比,即改变x的取值对材料结构及温度特性的影响。实验表明:当x=0.45时,BSTO/MgO系统在10kHz下,εr=84.45;tanδ=3.4×10–3;可调率为11.01%(5kV/mm)。3.5GHz下,εr=87.01,tanδ=4×10–3,并具有相对较好的温度稳定性,在–20^+40℃下αεr=–0.482×10–2/℃,可调率温度系数为–0.836×10–2/℃。

提高PTC元件温度系数的研究

研究了材料组成、工艺参数及电压效应对ＰＴＣ启动元件温度系数αＴ的影响，发现材料组成、工艺参数以及ＴｉＯ２原料的晶型结构对αＴ均有较大影响。今后研制高性能启动元件所要解决的关键问题是进一步提高材料在整个ＰＴＣ区域内的平均温度系数。

PbTiO_3+Bi_2Ti_2O_7掺杂的Ba_(4.5)Nd_9Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷

研究了PbTiO_3+Bi_2Ti_2O_7掺杂的Ba_(4.5)Nd_9Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷材料的结构和介电性能.结果表明,随着掺杂量的增加,陶瓷材料的密度呈现出轻微下降的趋势,介电常数则保持较高的数值,Q值及T_f随掺杂量的增加而下降.当PbTiO_3+Bi_2Ti_2O_7掺杂量为20％时,材料的ε_r≈93,Q.f≈5800 GHz,T_f≈3×10^(-5)/c.XRD分析表明,当PbTiO_3+Bi_2Ti_2O_7掺杂量小于24％时,Ba_(4.5)Nd_9Ti_(18)O_(54)材料仍呈现出单相结构.利用电介质极化理论初步解释了材料介电性能变化的原因。

Bi_(1/2)(Na_(1-x)Li_x)_(1/2)TiO_3压电陶瓷的性能和微结构

利用传统陶瓷工艺制备了Bi1/2（Na1-xLix）1/2TiO3（简写BNLT100x,其中x为摩尔含量）系无铅压电陶瓷,研究了该陶瓷的微结构、压电和介电性能。X-射线衍射分析（XRD）结果表明,在x=0-0.20时,Bi1/2（Na1-xLix）1/2TiO3陶瓷为单相三方晶系钙钛矿结构;在x=0.30时,会有影响压电性能的第二相产生。扫描电镜（SEM）结果表明,Li含量越高,陶瓷的烧结温度越低,Li促进了晶粒特定方向的生长;在x=0.15时,压电系数d33达极大值109 pC/N;同时研究了极化工艺条件对材料压电性能的影响。

B-Si-Pb玻璃掺杂PBSNF-PZT压电陶瓷的性能研究

通过传统固相反应法合成了Pb0.95Ba0.05[(Sb0.6Fe0.4)0.5Nb0.5]0.02Zr0.52Ti0.48O3(PBSNF-PZT)压电陶瓷,研究了B-Si-Pb(B2O3-SiO2-PbO)玻璃掺杂对PBSNF-PZT陶瓷结构及性能的影响。结果表明,掺杂少量B-Si-Pb玻璃后,所制PBSNF-PZT陶瓷的结构未改变,仍为四方相的钙钛矿型铁电体,晶粒尺寸降低,压电性能和介电性能改善,烧结温度降低。玻璃掺杂量为质量分数0.5%,在1150℃烧结所制的PBSNF-PZT陶瓷综合性能较好:εr=1950,tanδ=0.016,d33=470pC/N,k31=0.40,适用于对灵敏度要求较高的压电驱动器件。