B2O3-CuO复相掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷低温烧结及性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了B2O3-CuO复相掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)的陶瓷样品。通过差热分析(DTA)研究了纯Ba0.6Sr0.4TiO3干凝胶煅烧过程中的反应过程;利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了B2O3-CuO复相掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的物相组成和微观结构;探讨了掺杂2%6B2O3-4CuO对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷致密度和烧结温度的影响。最后利用TH2818型自动元件分析仪系统地分析了掺杂不同配比、不同含量B2O3-CuO对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷材料介电性能的影响,得到了B2O3-CuO复相掺杂影响其性能的规律,即随着B2O3-CuO加入量的增加材料的介电常数和介电损耗开始增大随后减少。

添加锂烧结助剂的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的低温烧结与介电性能

采用柠檬酸盐法合成名义组成为Ba0.6Sr0.4TiO3+x%Li2O(x=0.2~0.8)的超细粉体,在900℃的烧结温度下制备出致密的陶瓷样品,研究了锂添加剂对陶瓷样品结构和介电性能的影响。结果表明,过渡液相烧结是陶瓷样品的低温烧结致密化的主要机制,添加的锂离子固溶进入Ba0.6Sr0.4TiO3晶格的八面体位置,陶瓷样品的非线性介电性能与锂烧结助剂的含量相关,x=0.4时陶瓷样品的综合介电性能达到最优。在零偏压和10 kHz的条件下,该陶瓷样品的介电常数和介电损耗分别为3240和0.34%;在偏置电场为20 kV/cm和10 kHz的条件下,其可调性为34%,优质系数达到100。

高介电(1–x)Ca_(0.7)Nd_(0.2)TiO_(3-x)Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3陶瓷微波介电特性

采用固相反应法制备了具有钙钛矿结构的(1–x)Ca_(0.7)Nd_(0.2)TiO_(3-x)Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3(0.05≤x≤0.5)陶瓷,并对其烧结行为、相组成、显微结构及微波介电性能进行了研究。结果表明:随着(Ba0.4Sr0.6)2+含量的增加,(1–x)Ca_(0.7)Nd_(0.2)TiO_(3-x)Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3(0.05≤x≤0.5)陶瓷的品质因数(Q·f)及谐振频率温度系数(τf)单调递减,而相对介电常数(εr)先升后小幅降低。当x=0.2,且烧结温度为1 450℃时,该介质陶瓷的微波介电性能为:εr=151.3,Q·f=5 900 GHz,τf=399.4×10–6/℃。与CaTiO_3(εr=160,Q·f=6 800 GHz,τf=850×10–6/℃)相比,Q·f和εr略微降低,τf有较大程度的减少,故此陶瓷体系有望替代CaTiO_3成为新一类高介电性微波陶瓷。

Bi掺杂Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3陶瓷的研究

本文采用传统的陶瓷工艺合成了Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷,研究了Bi掺杂对材料参数ε、tanδ和E的影响,并探讨了相关的掺杂改性机理。结果表明:适量的Bi能够改善陶瓷的介电性能,同时细化陶瓷的晶粒尺寸。

Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-Li_2O陶瓷的结构、性能及其在偏置电场下的极化响应

采用柠檬酸盐法制备名义组成为Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3+x%Li_2O(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8)的陶瓷材料,研究在低温烧结条件下Li_2O含量对所制陶瓷材料的结构和介电性能的影响,并分析在偏置电场下所制陶瓷材料的介电响应及其内部极化行为。结果表明,室温下Li_2O固溶进入Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3晶格后,引起钙钛矿结构晶体的(200)晶面衍射峰的偏移和材料铁电-顺电相变温度的降低;处于顺电相的陶瓷材料中存在极性微区(PNRs),其对材料的非线性介电性能产生一定的贡献;添加较低含量的Li_2O(w(Li_2O)≤0.6%),陶瓷材料的PNRs尺寸和极化强度变化不明显,而Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3+0.8%Li_2O的PNRs尺寸和极化强度发生了明显的变化。

Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3陶瓷材料的制备及介电特性研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ba0.65Sr0.35TiO3粉体,并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结,研究分析了样品的介电特性,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能比较.实验结果表明,获得的Ba0.65Sr0.35TiO3粉体颗粒较细,其合成温度和烧结成瓷温度都较传统工艺有大幅度降低,分别为900和1310℃;可以获得晶粒尺寸在1μm以内的陶瓷;随晶粒的减小,材料的相对介电常数变化不大,而介电损耗大大降低.

钕掺杂对(Ba0.6Sr0．4)TiO3／MgO陶瓷结构和性能的影响

采用X射线衍射、扫描电镜及介电性能测试,研究了Nd掺杂对42%(Ba0.6Sr0.4)TiO3/58%MgO(质量分数)复相陶瓷微结构和低频介电性能的影响。结果表明,添加0%～0.6%Nd2O3的材料均由(Ba,Sr)TiO3和MgO两相组成,不含其他物相。随着Nd2O3掺杂量的增加,材料的晶粒尺寸变大,晶粒结合更加紧密。适量的Nd2O3掺杂可以获得适中的介电常数和较高的介电可调度,并使材料的介电损耗显著改善。0.4%(质量分数)的Nd2O3掺杂使材料的居里温度从-24.6℃迅速降低至-79.2℃,并改善了材料的温度稳定性。这时材料具有很好的介电性能,室温下(约25℃),100 kHz时介电常数为103.0,介电损耗为0.0005,2 V.μm-1偏置电场下样品的介电可调度为9.15%(10 kHz),能够满足移相器的应用要求。

Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3陶瓷的制备工艺及其介电性能研究

应用传统陶瓷制备工艺制备了Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷,探讨了制备Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷的最佳工艺条件.用激光粒度分布仪测试预烧粉料的粒度分布,用XRD衍射仪观察陶瓷的物相结构,用SEM观察陶瓷的显微结构,用Archimedes方法测量陶瓷的绝对密度,用低频阻抗分析仪测试陶瓷的介电性能.实验结果表明:应用传统陶瓷制备工艺获得结构致密、性能优良的Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷的最佳工艺条件为:1050℃预烧2h,1390℃烧结2h.此工艺条件下制备的陶瓷的介电常数约为4200,介电损耗约0.002,密度为5.4631g cm3.

微波烧结法制备Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3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 .3 5TiO3 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 110 0℃降低至 90 0℃ ,并在 1310℃烧结2 5min获得细晶粒的Ba0 .65Sr0 .3 5TiO3 ,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 .

Ca、Bi掺杂Ba_(0.67)Sr_(0.33)TiO_3陶瓷弛豫特性研究

通过低成本固相法制备了Ca、Bi掺杂Ba_(0.67)Sr_(0.33)TiO_3陶瓷.利用透射电子显微镜(TEM)和阻抗分析仪分析技术,详细研究了Ca、Bi掺杂Ba_(0.67)Sr_(0.33)TiO_3陶瓷的弛豫特性.研究发现Ca、Bi掺杂使BST陶瓷呈现显著的铁电弛豫行为,且随着掺杂量的增加,介电峰弥散程度和弛豫强度逐渐增强.

衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO_3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3叉指电容器。利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征。研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO_3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm。在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3的调谐率分别为39.68%和29.55%,最低损耗分别为0.029和0.053。这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同。

Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3/PANI的制备及吸波性能研究

采用超声场下原位聚合法制备了Ba0.6Sr0.4-TiO3/PANI复合材料。其结构、形貌和电磁性能分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和HP8510网络矢量分析仪进行了研究。结果表明,HCl掺杂后的PANI是部分结晶的。Ba0.6Sr0.4TiO3与PANI分子链之间存在某些相互作用。与PANI相比,在8.2～12GHz频率范围内,Ba0.6Sr0.4TiO3/PA-NI复合物的ε′值和ε″值均较大。在9.8～12.4GHz的频率范围内,Ba0.6Sr0.4TiO3/PANI复合物的tanδε值大于PANI的tanδε值。Ba0.6Sr0.4TiO3/PANI复合材料具有较好的微波吸收性能,最大损耗为-14dB,-10dB带宽超过了5GHz。

MgO-Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3复合粉体的制备

采用液相包覆法制备了MgO包覆的Ba0．6Sr0．4TiO3复合粉体。利用扫描电镜（SEM）和TEM观测了复合粉体前驱体的表面形貌，并用能谱仪（EDS）对前驱体表面进行了微区成分分析。在600℃煅烧合成了MgO包覆的Ba0．6Sr0．4TiO3（BSTO）复合粉体。液相包覆法制备的MgO-BSTO复合粉体包覆层较均匀，厚约为10～100nm。实验开创了制备纳米MgO包覆BSTO颗粒制备复合粉体的一种全新工艺。

硅基Pt/Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3/Pt电容器不同温度下的漏电机理研究

利用脉冲激光沉积技术在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si(001)衬底上生长了厚度约为200 nm的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,构架了Pt/BST/Pt平行板电容器,测量了Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜电容器在不同温度下的漏电流,研究了BST薄膜的结构和性能。结果表明BST薄膜为多晶钙钛矿结构,随着测量温度的降低,漏电流密度也随之降低,但是正负偏压下的J-V曲线并不对称,这主要归因于上下Pt电极与BST的界面热处理不同。通过不同导电机理对漏电流密度拟合发现,在负向偏置电压下,Pt/BST/Pt电容器均基本符合欧姆导电机制;而对于正向偏置电压,在低电压下符合欧姆导电机制,并且符合欧姆导电机制的电压范围在不断扩大,在高电压下符合空间限制电流(SCLC)导电机制。

两步加压法制备高介电调谐率的Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3厚膜

在传统的丝网印刷厚膜制备工艺中增加了两步加压预处理流程,采用这种新方法制备了致密的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)厚膜,并系统地研究了两步加压法对BST厚膜微结构和介电性能的影响。结果表明,与传统工艺相比,两步加压法可使BST厚膜获得更致密的微结构和更高的介电调谐率。在20℃和10kHz环境下,厚膜的介电常数和介电损耗分别为958和0.013 4,6kV/mm偏场下介电调谐率和优值分别为48.6%和36.3。

CeO2缓冲层对蓝宝石基Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构和介电性能的影响

利用磁控溅射法制备Ce O_2缓冲层,通过脉冲激光沉积法制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,在Al_2O_3(11—02)蓝宝石基片上构架了Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3和Pt/BST/Al_2O_3叉指电容器,对比研究了Ce O_2缓冲层对BST薄膜结构和叉指电容器介电性能的影响。通过X射线衍射仪、原子力显微镜和LCR表分别对叉指电容器的结构、表面形貌和介电性能进行了表征。实验发现,直接沉积在蓝宝石上的BST薄膜为多晶结构,生长在Ce O_2缓冲层上的BST为(001)取向的高质量外延薄膜。生长在Ce O_2缓冲层上的BST薄膜相对于没有缓冲层的BST薄膜具有更小的晶粒和均方根粗糙度。在40 V偏置电压下,Pt/BST/Al_2O_3和Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3叉指电容器的调谐率分别是13.2%和25.8%;最小介电损耗为0.021和0.014。结果表明Ce O_2缓冲层对生长在蓝宝石基片上的BST薄膜结构和介电性能具有重要影响。

热处理对Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3厚膜介电性能的影响

采用柠檬酸盐法制备了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3粉体,通过丝网印刷法制备了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3厚膜,研究了在空气气氛中进行热处理前后厚膜样品的介电性能。研究结果表明,在空气气氛中进行热处理可以有效地提高厚膜样品的介电性能。经过1000°C热处理,厚膜样品在10 kH z下的介电损耗由1.7%降为1.1%,其优质系数由33提高到55。

Ba0.4Sr0.6Co1-xFexO3-δ系阴极材料的制备和表征

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba_0.4Sr_0.6Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(x=0.0～0.8)系列粉体。利用XRD和SEM对材料的结构和微观形貌进行分析,用直流四端子法测量了烧结陶瓷体在中温(450～800℃)范围内的电导率。结果表明,制备的样品为单一钙钛矿相,随着Fe含量增加,XRD衍射峰值向高角度方向稍有偏移。电导率随着温度及Fe含量的变化出现极大值,在x<0.2时,Ba_0.4Sr_0.6Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)系列烧结体在中温(450～800℃)区的电导率,随Fe掺入量的增大而增大,x=0.2样品的电导率最高,800℃时达244.7S·cm^-1,远超过文献报道值,进一步增大Fe含量导电性能变差。

La_(0.6)M_(0.4)Fe_(0.8)Cr_(0.2)O_(3-δ)(M=Ca、Sr、Ba)的制备表征及电性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)制备了纳米尺寸的La0.6M0.4Fe0.8Cr0.2O3-δ(M=Ca、Sr、Ba)系列粉体.BET测试表明,合成粉体的比表面积>20m2·g-1;XRD结果显示,GNP法合成粉体在燃烧阶段物相已初步形成,La0.6Ca0.4Fe0.8Cr0.2O3-δ(LCFC)初粉经850℃热处理2h即转变为简单立方钙钛矿结构的纯相产物,1100℃下烧结体的相对密度即达95%,La0,6Sr0.4Fe0.8Cr0.2O3-δ(LSFC)、La0.6Ba0.4Fe0.8Cr0.2O3-δ(LBFC)初粉为双相结构,两者在低温段的烧结活性较LCFC差,1300℃以上相对密度接近95%.四端子法电导测试表明,掺杂样品的电导率较LaFeO3高2个数量级以上,700℃以下三者的电导率随温度的变化符合小极化子导电机理;800℃下LCFC的电导率>50S·cm-1,预示其可能成为IT-SOFC有实际应用前景的阴极材料.

Mn掺杂Ca_(0.16)Sr_(0.04)Li_(0.4)Nd_(0.4)TiO_3微波介质陶瓷介电性能的研究

采用传统固相法制备了MnO2掺杂Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3微波介质陶瓷,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、网络矢量分析仪和精密阻抗分析仪对微波陶瓷的物相结构、表面形貌、介电性能和电学微结构进行了分析。结果表明掺杂MnO2部分进入Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3陶瓷晶格Ti4+位中并导致衍射主峰衍射角向高角度轻微偏移,所得陶瓷晶粒大小约5μm。随着MnO2含量的增加,观察到显著的Mn-Li氧化物杂相,过高的MnO2掺杂使得Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3陶瓷晶粒的主要生长方向由(200)变为(220)。MnO2含量的增加使得陶瓷介电常数εr从140降至122,品质因子Qf从1450显著升至1960 GHz,谐振温度系数τf较为稳定且均为40 ppm/℃左右。陶瓷内部由Li+陶瓷表面电学阻抗、晶界阻抗、晶壳和晶核形成的晶粒阻抗构成,其中晶界的电阻贡献主要来自于Li+挥发或析出形成的阳离子空位电导;晶壳和晶核电阻为电子-空穴与氧空位相互耦合形成的电导。微波陶瓷的介质损耗主要来自于晶粒区域晶核的高度半导化各构成电学微结构部件载流子束缚能力大小与活化能规律趋于一致。