(NaBi)_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了钙钛矿结构(NaBi)0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状。评价了(NaBi)0.5TiO3基无铅压电陶瓷的三种改性方法:氧化物掺杂改性、固溶体改性和工艺改性。研究表明:几种方法复合改性效果更佳,无铅压电织构陶瓷压电性能远远优于传统工艺制备的无铅压电陶瓷。

固相反应法、柠檬酸盐法制备(NaBi)_(0.5)TiO_3陶瓷及性能表征

分别用固相反应法和柠檬酸盐法合成了(NaBi)0.5TiO3陶瓷前驱体,并烧制成相应的陶瓷。用激光粒度分析仪、XRD、SEM分别对前驱体和陶瓷的粒度、相组成、显微结构等进行表征,并检测不同烧结温度下的压电常数d33。研究表明,用柠檬酸盐法合成的NBT前驱体所需合成温度低于固相反应法;所制陶瓷具有更高的压电常数d33,在1150℃下烧结,d33可达61.6pc/n。

(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3(简写为NBT)基无铅压电陶瓷的发展现状、特性及影响因素,用分子轨道理论解释了NBT强铁电性的成因,对研究较多的三个体系:NBT-ATiO_3(A=Ca,Sr,Ba)、NBT-BNbO_3(B=Na,K)和NBT-Ln掺杂体系给予了概括介绍,内容包括成分配比、性能和应用,并提出了NBT基无铅压电陶瓷的设计原则。

(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3系无铅压电陶瓷研究现状与展望

BNT陶瓷由于具有良好的压电性、高居里温度和烧结过程中无毒、易控制性等优点而倍受青睐。本文介绍了无铅压电陶瓷的研究概况、相变过程及其基本性质、制备工艺,根据已有的研究经验着重对BNT陶瓷掺杂改性进行了探讨,并展望了它的发展前景。

三种化学方法合成K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粉体的机理比较

采用溶胶-凝胶法、水热法和溶胶-凝胶-水热法三种化学方法合成K0.5Bi0.5TiO3(KBT)无铅压电陶瓷粉体.用X射线衍射(XRD)分析产物的结构,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察产物的形貌.实验结果表明,三种化学方法均可获得纯钙钛矿相KBT粉体,但不同工艺获得的粉体在形貌和生成机制上有很大的不同.溶胶-凝胶法属高温固相扩散机制,需要700℃以上温度煅烧才可获得KBT纯相,且粉体颗粒度大、团聚严重.水热法符合溶解-结晶机制,生长出四方形的KBT纳米片.溶胶-凝胶-水热法利用了凝胶团聚体空间链状结构的模板作用,通过原位结晶机制生长出KBT纳米线.

Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3陶瓷介电性能的实验研究

采用柠檬酸盐-自燃烧法制备Na0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷,系统地研究了制备工艺条件对陶瓷性能和结构的影响。柠檬酸浓度、溶液pH值、烧结温度制度对陶瓷的压电性能有很大的影响。当柠檬酸浓度C=9%,pH=8.5,烧结温度为1130℃时,陶瓷具备最大的压电常数,d33可达71.2pc/n。1130℃烧结陶瓷的XRD表明,陶瓷已形成单一钙钛矿结构的钛酸铋钠主晶相。

高性能无铅压电陶瓷(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3的制备与性能

采用企业的电子陶瓷工艺制备了(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNTBT-6)无铅压电陶瓷,研究了制备工艺对BNTBT-6陶瓷的晶相、微观结构与介电压电性能的影响。研究结果表明,烧结方式会对BNTBT-6陶瓷的晶相和性能产生一定的影响。电学性能研究结果表明,湿磨盖烧BNTBT-6陶瓷样品的压电性能优良,室温下陶瓷样品的压电常数d33达到195pC/N,机电耦合系数kp为35%,机械质量因子Qm达到130,介电损耗tgδ为0.025。

Y_2O_3掺杂对(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3无铅压电陶瓷性能的影响研究

采用传统固相反应法制备了Y2O3掺杂(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(简写为BNBT6)陶瓷[简称为BNBT6-x(wt%)Y2O3陶瓷]。研究了Y2O3(0.2wt%～0.8wt%)掺杂对BNBT6陶瓷的结构、介电、压电、铁电性能的影响。结果表明,所有Y2O3掺杂陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构;陶瓷的介电、压电、铁电性能受Y2O3掺杂的影响较为显著:当掺杂0.4wt%Y2O3时,10kHz频率下测得的室温εr达到1530,且tanδ较小,为0.050,d33达到152pC/N,kp=0.27,Qm=134。掺杂0.2wt%的Y2O3时BNBT6陶瓷的d33为145pC/N,kp增大到0.29,Qm达到173,tanδ为0.053;掺杂适量YO的BNBT6陶瓷铁电性能也得到改善。

银掺杂Bi_(0.5)(Na_(0.825)K_(0.175))_(0.5)TiO_3陶瓷的结构与性能

采用传统固相法制备了无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.825K0.175)0.5TiO3+x%Ag2O(BNKTA-x,质量分数x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0,1.5),利用XRD、SEM等测试技术分析表征了该体系陶瓷的结构、压电与介电性能。XRD分析表明,在1 175℃/2 h烧结条件下,当Ag的质量分数低于1.0%时,陶瓷呈单一相的钙钛矿结构。所有陶瓷晶粒大多成四方晶形,晶界明显,表面致密度高,Ag的引入促进了陶瓷晶粒的生长。另外,加入Ag后,陶瓷样品气孔率降低,当Ag的质量分数在0.3%附近时陶瓷的致密性最好。BNKTA-x体系陶瓷具有较好的电学性能:压电常数d33=147 pC/N,机电耦合系数kp=0.31,介电常数rε=1 059,介电损耗tanδ=0.029,机械品质因数Qm=247。

高Q值(1-x)(Sr_(0.2)Nd_(0.208)Ca_(0.488))TiO_3-xNd(Ti_(0.5)Mg_(0.5))O_3微波陶瓷的微结构及介电性能研究

采用固相法制备了（1–x）（Sr0.2Nd0.208Ca0.488）Ti O3-x Nd（Ti0.5Mg0.5）O3（0.3≤x≤0.4,SNCT-NTMx）系微波介质陶瓷材料,并研究了该体系的相组成、显微结构、烧结性能和微波介电性能之间的关系。结果表明：在x=0.3~0.35范围内,SNCT-NTMx陶瓷形成了正交钙钛矿固溶体,并伴随有少量未知第二相;当x增至0.4时,第二相含量有所增加。介电性能研究结果显示：随着x的增加,体系介电常数（εr）减小,但品质因子（Q×f）得到改善;此外,体系谐振频率温度系数（τf）随NTM含量的增加逐渐向负值方向移动。当x=0.35,陶瓷样品在1520℃烧结4 h得到的微波介电性能较优：εr=50.1,Q×f=44910 GHz,τf=–1.7×10-6/℃。

(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3铁电薄膜的制备工艺及电学性质研究

采用溶胶 凝胶方法制备出纯立方钙钛矿相、介电性能和漏电流特性良好的 (Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 铁电薄膜 .研究发现 ,随着烧结温度的升高 ,(Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 薄膜纯度和结晶度增高 ,介电常数提高 ,漏电流密度降低 .在 75 0℃进行保温 1h热处理的薄膜性能较好且稳定 :在室温下测得薄膜介电常数为 2 5 0 ,介电损耗为 0 .0 30 ,漏电流密度为 6 .9× 10 -8A/cm2 .较高的介电常数、较低的漏电流密度可能源于良好的纯度和结晶度 .进一步研究表明 ,薄膜导电遵从空间电荷限制电流机制 .

改进水热法制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3薄膜及其表征

采用改进水热法(金属Ti片与等浓度的Ba2+,Sr2+强碱性溶液于250℃水热反应5h,然后经过600℃,0.5h烧结处理)制备了单一立方相的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜。制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜通过XRD,SEM和XPS进行表征分析。结果表明:600℃下经过0.5h烧结处理的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜结晶更完整;同时,制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜表面吸附有OH,经过10min刻蚀处理后,吸附的OH能谱峰消失。

溶胶-凝胶法制备Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷的研究进展

钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3,简写为NBT)基无铅压电陶瓷由于具有良好的压电性、高居里温度和烧结过程中无毒、易控制性等优点而备受关注。综述了溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3粉体及制备出的陶瓷的结构和性能特点。总结了用溶胶-凝胶法制备压电和介电性能显著提高的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的研究进展。研究表明,溶胶-凝胶法在制备压电陶瓷方面具有均匀性好、纯度高、烧结温度低等优点。展望了该工艺的发展方向。

化学溶液沉积法在LaAlO_3基底上制备La_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3外延薄膜

在常压下采用经济、适合规模化生产的化学溶液沉积法生长外延的La1-xSrxTiO3薄膜,为YBa2Cu3O7-σ（YBCO）涂层导体提供导电缓冲层。前驱溶液经旋转涂覆在单晶LaAlO3（001）基底上,在纯氩气氛下分别于840,890,940和990℃恒温60 min制备薄膜。X射线衍射（XRD）分析,在890-990℃的热处理条件下,均得到纯净的具有良好外延性的La1-xSrxTiO3薄膜。通过扫描电子显微镜（SEM）和扫描隧道显微镜（STM）观察,样品表面光滑致密,膜厚约为180 nm。通过半定量能谱（EDS）分析,确定薄膜成分为La0.4Sr0.6TiO3,表明热处理过程中元素La部分挥发。在890℃热处理温度下制得薄膜的电阻率约为1×10^-2Ω.cm。

溅射工艺参数对Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3薄膜沉积速率和介电性能的影响

铁电/介电BST(B axS r1-xT iO3)薄膜在微电子学、集成光学和光电子学等新技术领域有广泛的应用前景。用射频磁控溅射方法制备了厚约700 nm的B a0.5S r0.5T iO3薄膜,采用A l/BST/ITO结构研究了溅射功率、溅射气压、O2/(A r+O2)比和基片温度对上述BST薄膜沉积速率和介电性能的影响,并根据这些结果分析了较优的工艺条件,同时用XRD、XPS和SEM研究了薄膜的晶相、组成和显微结构。

(1-x)BaTiO_3-xBi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3陶瓷的微结构与介电性能研究

采用传统电子陶瓷制备工艺制备了(1x)BaTiO3-xBi0.5Na0.5TiO3(x=0.2～0.6)陶瓷,研究了不同Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)含量下陶瓷的微结构特征和介电性能结果表明:在BNT为0.2～0.6mol时,陶瓷样品均具有单一的钙钛矿结构,陶瓷的晶粒形状和大小随BNT含量的增加发生变化,BNT含量增加时样品的晶粒趋于减小,样品结构更为致密。陶瓷样品都具有稳定的介电性能,较高的介电常数,较低的介电损耗,BT-BNT40的介电稳定性最好居里温度随BNT含量的增加而升高,当BNT含量为0.6mol时Tc=210℃。

Nb掺杂BaTiO%_3-Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3陶瓷系统PTCR性能的研究

采用固相反应法制备了Nb2O5掺杂的(1-x)BaTiO3-xBi0.5K0.5TiO3(BT-BKT,0≤x≤0.02)系统陶瓷,研究了Nb2O5和BKT掺杂量对该系统陶瓷显微结构和电性能的影响。结果表明:BaTiO3陶瓷的晶格轴率c/a值随着BKT含量的增加而变大,陶瓷具有良好的晶粒和明显的晶界。BT-BKT陶瓷的居里温度(Tc)也随着BKT的加入向高温移动,当x=0.01时,Tc提高到150℃,但室温电阻率(ρRT)随着BKT含量的增加也快速增大。

(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3粉体的球磨时间对陶瓷显微结构与性能的影响

本文研究了(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNBT6)陶瓷制备过程中球磨时间对BNBT6粉体和BNBT6陶瓷结构和性能的影响,研究发现:随球磨时间的延长,BNBT6粉体粒径不断减小,s/v不断增加,但变化幅度不断减小,球磨20h后的粉体粒度达到0.20μm,且粒度分布较窄。随球磨时间的延长,用相应粉体制得的BNBT6陶瓷电学性能都随球磨时间的增加先增大后减小,且球磨20 h的粉体制得的BNBT6陶瓷压电性能最好,常温下其压电常数d33达到145 pC/N,kp达到0.305,Qm达到160,介电常数达到1400,介电损耗为0.052(10 kHz)。

La_(0.5)Na_(0.5)TiO_3纳米晶的制备及光致发光研究

以硬脂酸、硝酸镧、氢氧化钠和钛酸四丁酯为原料制备了La0 .5Na0 .5TiO3 纳米晶 ,粒度最小可达 1 4nm ,烧成温度为 50 0℃ ,低于传统固相反应的合成温度。光致发光研究表明 :用 392nm光作激发光 ,在室温下观察到了一个强的蓝光发射带 ,并且它的强度和半宽度随粒度发生明显变化。

Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3系无铅陶瓷的压电、铁电及热释电性能

使用传统的固相烧结法制备了(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBaTiO3无铅压电陶瓷,研究了BaTiO3对陶瓷介电﹑压电﹑铁电及热释电性能的影响。X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析表明,适量的BaTiO3能完全固溶到Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷中,当BaTiO3含量为0.05<x<0.09时,(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBaTiO3陶瓷处于三方四方两相共存状态,形成了准同型相界(MPB)。在MPB处,陶瓷的介电﹑压电、铁电及热释电性能均达到最佳:d 33~170pC/N,εr^869,k p^27%,P r^32.91μC·cm^-2,E c^26.5kV·cm^-1,p^2.01×10^-8 Ccm^-2·℃^-1,F V^1.81×10^-2 m 2·C^-1,F D^0.82×10^-5 Pa^-1/2。对阻抗频率特性的研究发现,BaTiO3的加入能使材料性能“软化”。研究还发现适量BaTiO3的加入能促使BNT压电陶瓷的退极化温度向高温方向移动,93Bi0.5Na0.5TiO3-7BaTiO3陶瓷在80℃开始由铁电相向反铁电相转变。