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Ca掺杂BaTiO_3基介质陶瓷制备及其介电性能研究

杨洋  
【摘要】:多层陶瓷电容器(MLCC)是电子信息技术的基础器件,由于电子产业的迅速发展,目前迫切需要宽温高稳定型MLCC材料。BaTiO_3因具有高介电常数、低损耗等优点,常被用作MLCC基体材料。目前BaTiO_3基宽温高稳定型MLCC材料工作温度的上限温度需要提高到200 ~oC,针对该问题,本论文选择Ca作为移峰剂,利用二元固溶体BaTiO_3-Bi(Zn_(0.5)Ti_(0.5))O_3的弛豫高温稳定性开展研究。通过固相法制备名义组成Ba_(0.97)Ca_(0.03)TiO_3(BC3T)、BaTi_(0.97)Ca_(0.03)O_(2.97)(BTC3)陶瓷,对比分析BTC3与BC3T陶瓷的结构、电性能与介电性能,证明BTC3与BC3T陶瓷分别是Ca取代BaTiO_3的Ti、Ba位。制备BTC100x(0≤x≤0.05)陶瓷,研究了Ca掺杂对BTC100x陶瓷物相结构、显微结构、介电性能的影响。当x≤0.04时,BTC100x陶瓷的晶胞体积随x增加线性增加,固溶度约是4mol%;在x=0.03~0.04范围间,发生四方相向假立方相的转变。当x≤0.04时,BTC100x陶瓷居里温度逐渐降低,BTC4与BTC5陶瓷的居里温度均接近40 ~oC。制备(1-y)BTC4-yBZT、(1-y)BTC5-yBZT(y=0.1~0.2)陶瓷,研究了BZT含量对体系物相结构、显微结构、介电、铁电、电性能的影响。(1-y)BTC4-yBZT、(1-y)BTC5-yBZT陶瓷的固溶度约为15mol%;因Ca掺杂改性,(1-y)BTC4-yBZT、(1-y)BTC5-yBZT陶瓷弥散的介电峰移向低温方向,大约在-20±5 ~oC;当y分别为0.1、0.13和0.15时,(1-y)BTC4-yBZT陶瓷室温介电常数分别为1430、1277和1060,室温介电损耗分别为0.0087、0.0089和0.015,分别满足X7R、X8R和X9R的要求。而(1-y)BTC5-yBZT陶瓷,当y分别为0.1、0.15时,室温介电常数分别为1493和1051,室温介电损耗分别为0.03和0.01,分别满足X7R、X9R的要求。制备名义组成(1-x)BT-xBTC(x=0~0.3)陶瓷,研究了BTC含量对体系物相结构、显微结构、介电性能的影响。当x≥0.15,(1-x)BT-xBTC陶瓷出现杂相,物相由四方相转变为四方相与立方相共存的结构;(1-x)BT-xBTC陶瓷的介温曲线都出现双峰,分别是介电峰1与居里峰;(1-x)BT-xBTC是Bi、Ca共掺BaTiO_3,随x增加,(1-x)BT-xBTC陶瓷介温谱明显展宽。


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