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氧化物包覆钛酸锶钡陶瓷的制备与介电性能研究

秦杨晓  
【摘要】:钛酸锶钡(Ba_(1-x)Sr_xTiO_3,BST)作为一种环境友好型的铁电材料,由于其简单易调的居里温度和电学性质在多层电容器、滤波器、变容二极管、动态存储器、红外探测器等多种电子元件方面均具有广泛应用。为了使BST更好的满足各类器件对性能的需求,可通过离子掺杂改性、多相复合改性以及表面包覆改性等方式对其进行性能调控。本文展开了氧化物复合钛酸锶钡陶瓷的系统研究。本论文以Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3为研究对象,系统地探究了溶胶凝胶法和共沉淀法制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3粉体工艺以及反应条件对粉体形貌的影响。并以所得形貌较为均匀的BST粉体为基体,采用化学沉淀法制备了芯-壳结构的Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3@Fe_2O_3和Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3@Al_2O_3复合粉体,研究了其工艺过程和芯-壳微观结构的形成机理。再此基础上制备了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3@Fe_2O_3和Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3@Al_2O_3复相陶瓷,研究了其烧结机理,探讨了陶瓷微观结构对介电性能的影响。结果表明:控制共沉淀法中钛酸四丁酯和草酸溶液的反应温度为80°C时可以获得形貌较为均匀的Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3菱形六面体颗粒;采用硝酸盐通过化学沉淀法在600°C低温下热处理得到Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3@Fe_2O_3芯-壳结构的复合粉体;以Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3@Fe_2O_3粉体为原料,在1200°C烧结2h制备了BST基陶瓷,研究认为高温下Fe_2O_3进入Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3晶格导致第二相产生,其对材料的致密度和介电性能有显著的影响:Fe_2O_3含量≤5wt%时具有明显的细化晶粒作用,其居里峰明显压低和展宽,低温下(-150~25°C)的介电温度稳定性提高;当Fe_2O_3含量过高时(5wt%),陶瓷的致密性和介电性能均有下降。而Al_2O_3的包覆改性出现了和Fe_2O_3包覆改性明显不同的结果,Al_2O_3含量≤5wt%时,随着包覆量升高,介电性能下降。


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