钛酸锶钡固溶体的化学法制备及其介电行为

论文摘要

钛酸锶钡（BST）材料具有高介电常数、较低的介电损耗、低的居里温度等特点,在高密度动态存储器（DRAMs）、微波调谐器件等方面拥有广阔的应用前景。多年来,该类材料一直是国内外研究的热点之一。溶胶凝胶法制备粉体解决了固相法制备粉体粒度较大,化学计量不准确的缺点,但多采用金属醇盐和醋酸盐反应制备,成本较高。本文首次以低成本的碳酸盐取代醋酸盐为主要原料,采用溶胶凝胶法制备了Ba0.6Sr0.4TiO3纳米粉体,其凝胶在700℃保温半小时便可完全晶化为立方相结构,此温度下所得粉体分别采用沉降法、SEM观察法和Scherrer公式计算所得的平均粒度分别为110nm,80nm和20nm。传统固相工艺法制备钛酸锶钡陶瓷的烧结温度在1400℃左右。本研究制备的Ba0.6Sr0.4TiO3纳米粉体在1300℃和1330℃下烧结出相对密度为93.4%和97.1%的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷,晶粒尺寸细小均匀,均在1μm左右。介电性能测试发现随着烧结体晶粒平均尺寸的降低,居里温度向负温方向移动,介电峰呈现弥散相变现象;烧结温度为1330℃的样品的介电损耗在室温附近仅在0.002左右,并且温度稳定性良好。稀土元素尤其是镧系元素氧化物作为添加剂在功能陶瓷的改性方面发挥出了显著的作用。本文从提高钛酸锶钡陶瓷的介电性能出发,采用溶胶凝胶法制备了掺杂不同含量铈的Ba0.6Sr0.4TiO3粉体,成型后在1330℃下保温2小时烧结成瓷。发现随着Ce3+掺杂量的增多,样品居里点介电常数降低,居里温度向负温方向移动,居里峰拓宽现象明显;样品的介电损耗有明显改善,介电损耗随温度的变化在加入Ce3+后明显变缓,损耗值大小则掺杂量的增多显现出先减小后增大的趋势,其中Ce3+掺杂量在1.0mol%时介电损耗性能达到最低。本研究所用原料成本低廉,工艺对环境友好,制备的Ba0.6Sr0.4TiO3材料显微结构精细均匀,介电损耗低且温度稳定性良好,具有较好的实用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 铁电材料简介
• 1.3 钛酸锶钡（BST）材料的晶体结构和基本性能
• 1.4 钛酸锶钡（BST）粉体的制备方法
• 1.5 钛酸锶钡（BST）材料的应用
• 1.6 钛酸锶钡（BST）材料的掺杂改性研究现状
• 第二章 论文研究目的及方案设计
• 2.1 研究目的
• 2.2 方案设计
• 0.6Sr_0.4TiO₃纳米粉体'>第三章 溶胶凝胶法制备Ba_0.6Sr_0.4TiO₃纳米粉体
• 3.1 引言
• 3.2 实验过程
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 0.6Sr_0.4TiO₃陶瓷的制备及性能'>第四章 Ba_0.6Sr_0.4TiO₃陶瓷的制备及性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验过程
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 0.6Sr_0.4TiO₃陶瓷的制备及性能'>第五章 掺铈Ba_0.6Sr_0.4TiO₃陶瓷的制备及性能
• 5.1 引言
• 5.2 实验过程
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢