Ba(Zn_((1-x)/3)Ni_(x/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷的微观结构

本文采用传统的固相陶瓷烧结工艺,利用Ni2+取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3的B位Zn2+形成固溶体来研究其微观结构。XRD表明,系统的主晶相为立方钙钛矿的BZNN,并有少量第二相如Ba5Nb4O15、BaNb2O6等存在。随Ni2+含量增加,系统晶格常数a减小;而随烧结温度升高,a逐渐增大。系统在1500℃下烧结时为固相烧结;当烧结温度为1550℃时,系统由固相烧结转变为液相烧结。较低温度下烧结时,在低角度区有很微弱的1∶2有序相产生;烧结温度升高,无序相增加,有序相消失。

Ba(Zn_((1-x)/3)Ni_(x/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷的介电性能

利用Ni2+取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3的B位Zn2+来改善其介电性能。XRD表明,系统的主晶相为立方钙钛矿的BZNN,并有少量第二相如Ba5Nb4O15、BaNb6O16等。当系统中x(Ni2+)=0.7时,1 500℃烧结时系统得到优异的介电性能,介电常数为35.7,容量温度系数为-4.7×10-6/℃,损耗tanδ为0.33×10-4(1 MHz)。

Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷的B位二价Ni^(2+)离子取代的研究

利用Ni2+离子取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3的B位Zn2+离子来改善其介电性能并研究其微观结构的变化。XRD表明,系统的主晶相为立方钙钛矿的BZNN,并有少量第二相如Ba5Nb4O15、BaNb6O16等。系统在较低温度(1350℃)下烧结时以及在1300℃退火处理会形成微弱的有序相,这种趋势说明了Ni2+和Nb5+离子的相互扩散会随着热能和时间的增长而增长。在较高温度下烧结(1550℃)则会形成富Nb液相区。当系统中Ni2+含量为0.7时,1500℃烧结时系统得到优异的介电性能,介电常数为35.7,容量温度系数为-4.7×10-6/℃,损耗tanδ为0.33×10-4(1MHz)。

EDTA络合法制备 Ba(Zn1/3Nb2/3)O3纳米粉体及其热学性能

采用EDTA (乙二胺四乙酸)络合法制备了Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 (BZN)纳米粉体,利用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱以及热重分析仪分析了前驱体的热分解过程和煅烧过程中的相变,同时采用扫描电子显微镜观察了最终粉体形貌。结果表明,650℃低温煅烧1 h得到钙钛矿相BZN陶瓷纳米粉体,粉体形状接近于球状,平均直径约40 nm,且在微区团聚形成较大的块状聚集体。所制备的粉体在1200℃烧结2 h得到高致密度(理论密度的98%以上)、单相的BZN陶瓷。

Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷的研究进展

3G移动通信事业的迅速发展对应用于基站的微波介质谐振器陶瓷材料的Q值提出了更高的要求。Ba(Zn1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷材料因为具有很高的Q值、接近于零的τf和适宜的εr而备受关注。介绍了Ba(Zn1/3Nb2/3)O3系列微波介质陶瓷的结构和性能、改性研究、纳米化制备工艺及Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-Ba(Co1/3Nb2/3)O3复合技术,以期对该领域其他研究者有所帮助。

Zn缺位对Ba(Co_(0.6)Zn_(0.4))_(1/3)Nb_(2/3)O_3陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备了Ba(Co0.58Y0.02Zn0.4-x)1/3Nb2/3O3(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.06)陶瓷,系统研究了Zn缺位对陶瓷的物相组成、微观结构和微波介电性能的影响。X线衍射(XRD)结果表明所有配方陶瓷的主晶相均为BaZn0.33Nb0.67O3-Ba3CoNb2O9(BCZN),并存在不同量的第二相Ba8CoNb6O24,适量的Zn缺位可提高BCZN体系的有序度,x=0.02时,其有序度最大。电镜扫描(SEM)结果表明适量的Zn缺位可促进烧结致密化,但Zn缺位过多,会使第二相增多,陶瓷的致密度恶化。随着x的增加,陶瓷的介电常数(εr)基本不变,但品质因数与频率的乘积(Q×f)得到了有效的改善,谐振频率温度系数(τf)先减小后增大。当x=0.02时,BCZN体系陶瓷的εr=35.12,Q×f=52 678GHz,τf=3.28×10-6/℃。

Ba(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3电子结构第一性原理计算及光学性能研究

Ba(Mg1/3Nb2/3)O3(BMN)复合钙钛矿陶瓷具有高介电常数和高品质因子等介电性能,预示了其在光学领域的应用前景.本文采用第一性原理方法计算了BMN的电子结构,对其本征光学性能进行分析和预测.对固相合成六方相BMN的XRD测试结果进行Rietveld精修(加权方差因子Rwp=6.73%,方差因子Rp=5.05%),在此基础上建立晶体结构模型并对其进行几何优化.运用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法,对六方相BMN晶体模型的能带、态密度和光学性质进行理论计算.结果表明BMN的能带结构为间接带隙,禁带宽度Eg=2.728 e V.Mg-O和Ba-O以离子键结合为主,Nb-O以共价键结合为主,费米面附近的能带主要由O-2p和Nb-4d态电子占据,形成了d-p轨道杂化.修正带隙后,计算了BMN沿[100]和[001]方向上的复介电函数、吸收系数和反射率等光学性质.结果表明,BMN近乎光学各向同性,在可见光区,其本征透过率为77%<T<83%,折射率为1.91<n<2.14,并伴随一定的色散现象.实验测试结果与理论计算结果相吻合.

类钙钛矿新铌酸盐Ba_3La_2Ti_2Nb_2O_(15)的合成、结构与介电特性

为满足现代通信技术的小型化、集成化与高可靠性的迫切要求，探索具有高介电常数、低介电损耗与低温度系数的微波介电材料引起了材料科学、化学、物理和电子学等领域科学工作者的广泛关注，并已开发出复合钙钛矿结构［Ba(Zn1/3Ta2/3)O3］和钨青铜结构［Ba6-3xLn8+2xTi18O54］等实用化的高性能材料［1～5］.

0.91Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3)O_3-0.09PbTi0_3的析晶行为及助溶剂法生长

研究了0.91Pb(znl/3Nb2/3)O3-0.09PbTiO3(PZNT91/9,摩尔分数)在不同组分和配比熔盐中的析晶行为及其对晶体生长的影响。发现B2O3,PbF2等助溶剂不利于钙钛矿相的析出;而BaTiO3-PbO复合体系虽然能够促进钙钛矿相析出,但晶体析出量很少;只有适当比例的。PbO助溶剂比较适合于生长具有铁电性的钙钛矿相PZNT91/9单晶。助溶剂法生长的工艺参数为:溶质与PbO助溶剂的摩尔比为l:l,泡料温度1 150-1 200℃,泡料时间10 h,晶体生长时降温速度0.8-2℃/h,当温度降到900℃时停止生长,以50℃/h快速冷却至室温。所得晶体为琥珀色,最大尺寸达φ30 mm×15 mm,其压电系数和机电偶合系数分别为2000 pc/N和0.92。

烧结制度对Ba(Mg_(1/3)Nb(2/3))O_3陶瓷品质因子的影响

研究了烧结温度、保温时间、退火时间等工艺参数对Ba(Mg1/3 Nb2 /3 )O3 微波介质陶瓷品质因子的影响。结果表明,随着烧结温度的提高,Qf 值逐渐增加,这是由于陶瓷的相对密度和有序参数S也随烧结温度增加的结果。在15 5 0℃时,Qf 达到最大值4 95 0 0GHz。Qf 值随保温时间的增加而增加,这和B位1∶2有序度提高和晶粒尺寸增大有关。保温时间为16h时,Qf 值达到5 80 0 0GHz。退火时间对Qf 值有很大影响。随退火时间的增加,Qf 值增加很快,这主要是因为退火大大促进了B位离子的1∶2有序。当退火时间为4 8h时,Qf 值达到715 0 0GHz。

添加剂Mn和烧结温度对Ba(Zn(1/3)Ta(2/3))O3体系介电性能的影响

用氧化物混合法制备Ba(Zn1 /3Ta2 /3 )O3 (BZT)体系高频陶瓷材料,研究了添加剂Mn的添加量和烧结温度对体系介电性能的影响.Mn起助溶剂的作用,降低了BZT体系的烧结温度,并改善了体系的介电性能.实验表明,添加 1. 000Mn的BZT陶瓷具有最优的介电性能,其主要工艺条件和性能参数是,烧结温度 1 550℃,在 1MHz下ε为 25±5,tanδ不超过 0. 2×10-4,aC为(0±30)×10-6 (℃)-1.

MnO2对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3微观结构和微波介电性能的影响

研究了MnO2助烧剂对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微观结构和微波介电性能.MnO2可以有效地使Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的致密化温度由1550℃降低到1400℃左右.随MnO2掺量的增加,Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的1:2超晶格衍射峰的强度减弱,但是没有第二相出现.1400℃烧结4h陶瓷的晶粒尺寸在1.5μm左右.MnO2的掺入改善了Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微波介电性能,MnO2掺量为1%mol的Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷具有最好的微波介电性能:εr≈31.5,Qf=68000,τf=3.11×10-5/℃,这可归功于陶瓷具有相当高的相对密度.

高频电介质新材料Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)陶瓷

采用氧化物固相反应法制备了理论密度达96、8％以上的Ba2Ti3Nb4O18高频电介质陶瓷。XRD和SEM分析表明：该陶瓷为两相混合结构，主晶相为单斜Ba2Ti3Nb4O18相，次晶相为六方Ba2Ti3Nb4O21相。1250℃／2h烧结瓷体Ba2Ti4Nb4O21相的体积分数为5％-8％，1MHz下的介电性能为：εt约为38，tanδ约为1,6×10^-4，ac约为-8．51×10^-6/℃。

ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃对Ca[(Li_(1/3)Nb_(2/3))_(0.95)Zr_(0.15)]O_(3+δ)陶瓷微波介电性能的影响

研究了ZnO-B2O3-SiO2（ZBS）玻璃对陶瓷的烧结性能及微波介电特性的影响。研究表明ZBS的掺入能有效降低Ca[（Li1／3Nb2／3）0.95Zr0.15]O3＋δ陶瓷体系的烧结温度150-200℃，谐振频率温度系数随ZBS掺入量增加及烧结温度的提高，由负值向正值方向移动。在1000℃，掺入质量分数7wt％的ZBN，陶瓷微波介电性能最佳：εr=31．1，Qf=9550GHz，Tf=-8．9ppm／℃，在960℃烧结4小时，可获得介电性能为：εf=28．6，Qf=641OGHz，Tf=-9．8ppm／℃陶瓷样品。

Ba缺位和烧结工艺对Ba_(1-x)Zn_(1/3)Nb_(2/3)O_3陶瓷离子有序度和微波介电性能的影响

利用常规固相法制备了Ba1-xZn1/3Nb2/3O3(x=0～0.02)陶瓷,研究了Ba缺位对Ba1-xZn1/3Nb2/3O3陶瓷的相成分、B位离子长程有序度(LRO)和微波介电性能的影响规律。X射线衍射(XRD)结果显示,适量的Ba缺位可以提高材料的阳离子有序度,x=0.01时陶瓷具有最大的阳离子有序度;Ba缺位能有效改善Ba1-xZn1/3Nb2/3O3陶瓷的烧结特性,提高陶瓷的致密度和Q×f值;慢降温能够显著提高陶瓷的B位离子长程有序度,Ba1-xZn1/3Nb2/3O3(x=0.01)陶瓷在1450℃下烧结,以5℃/h速率降温后能获得最大Q×f值77719GHz。

92%Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-8%PbTiO_3晶体的生长缺陷和形貌

应用环境扫描电子显微术 (ESEM)和同步辐射X射线白光形貌术研究了 92 %Pb(Zn1 / 3Nb2 / 3)O3-8%PbTiO3(PZN -8%PT)晶体的表面形貌和缺陷 ,为生长高质量的该单晶材料提供重要的参考。从晶体自然显露面 (111)面的ESEM缺陷形貌像中 ,观察并研究了诸如生长丘、位错蚀坑、小角晶界、包裹物、空洞或裂缝等生长缺陷 ,并分析了导致这些缺陷出现的原因是生长过程中的温度波动、过快的降温速率等因素。从该晶体的同步辐射X射线白光形貌像中也观察到了包裹物或空洞等缺陷。由该晶体表面出现的直形台阶、多层板块状台阶结构及其精细结构的ESEM形貌像可知 ,在PZN -8%PT晶体的高温溶液法生长中 。

类钙钛矿新铌酸盐Ba_5NdTi_2Nb_3O_(18)的合成、结构与介电特性

为满足现代通信技术的小型化、集成化与高可靠性的迫切要求,探索具有高介电常数、低介电损耗与低温度系数的微波介电材料引起了材料科学、化学、物理、电子等领域科学工作者的广泛关注,并已开发出复合钙钛矿结构Ba(Zn1/3Ta2/3)O3、钨青铜结构Ba6-3xLn8+2xTi18O54等实用化的高性能材料[1-5].

Ba1＋x(Mg1／3Nb2／3)O3陶瓷的烧结行为和微波介电性能

研究了A位Ba离子化学计量比变化对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷烧结行为、微观结构和微波介电性能的影响。结果表明,Ba缺量可促进Ba(Mg1/3Nb2/3)O3烧结和B位1∶2有序,而Ba过量则阻碍Ba(Mg1/3Nb2/3)O3烧结和B位1∶2有序。Ba缺量促进Ba(Mg1/3Nb2/3)O3烧结和B位1∶2有序是由于Ba缺位的存在,而Ba过量阻碍Ba(Mg1/3Nb2/3)O3烧结则是由于过量的Ba可能以游离态存在于晶界,阻碍了晶界的移动,从而降低了Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的烧结性能,抑制了致密化过程。Ba缺量对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的介电常数影响不大。Ba缺量越多,材料的Qf值越低。

ZrO_2掺杂对Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷介电性能的影响

采用固相反应烧结法制备了ZrO2掺杂的Ba(Zn1/3Ta2/3)O3微波介质陶瓷,研究了陶瓷的烧结特性和介电性能。结果表明,ZrO2掺杂能有效降低Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷的烧结温度,改善陶瓷的微波介电性能。当x(ZrO2)=4%时,Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷致密化烧结温度由纯相时的1 600℃降至1 300℃,同时陶瓷材料的微波介电性能达到最佳值,即介电常数εr=34.79,品质因数与频率的乘积Q×f=148 000(8GHz),谐振频率温度系数τf=0.3×10-6/℃。

Y^(3+)取代Bi^(3+)对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷烧结温度的影响

采用固相反应制备Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7微波陶瓷,并借助X射线、扫描电镜、LCR4284测试仪,研究Y3+取代Bi3+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性及介电性能的影响。研究结果表明:随着Y3+替代量的增加,晶粒尺寸减小,介电常数先减小后增大,烧结温度升高;适量的Y3+替代可以获得性能很好的BZN介质材料。