Ta^5+掺杂的SrTiO3系复合功能陶瓷的半导化和晶界层的研究

作者:徐庆;陈文 刊名:武汉工业大学学报 上传者:王育杰

【摘要】采用一次烧在法制备了Ta^5+掺杂的SrTiO3系复合功能陶瓷,测试了样品的介电性能,分析了晶粒的半导化机理,并讨论了晶界层对样品复合功能效应的影响。

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第 18卷 第 4期 1996年 l2月 武 汉 工 业 大 学 学 报 JOURNAL OF W UHAN UNIVERSITY OY TECHNOLOGY Vol 18 No 4 Dec . 1996 Ta5+掺杂的SrTiOa系复合功能陶瓷的半导化和晶界层的研究 一 .业 静崔万拽 “ 摘 要: 采用一次烧成法制每了Ta。+掺杂曲SrTi 系复合聃能陶瓷,刹试了样品l的夼电性能.分析了晶粒的半 I 导化机理,井计论了晶界屡对样品夏分琦匏蛀应的静响 。 ~ 中田法分 : 粪 S 号 rT iOa T ‘ Q 夏 I74 堡 堕立 岫‘邑塑 竺 兰 专案 j喜 .1 r函 /、 J . riO 系电容一压敏复合功能陶瓷的制备通常采用二次烧成法。 r即首先在还原性气氛中进行晶粒的半导 化,熊后在氧化性气氛中完成品界的绝缘化t其中半导化过程中的还原性气氛一般由H 或 N:+H。的}髭合气 体提供 ’ 由于二次烧成法过程复杂t工艺要求高,同时使用氢气还存在一定危硷性 r所以寻找更简便和安全 的制备方法就成为SrTiOa系复合功能陶瓷推广应用过程中应努力解决的重要问题 我们在不使用氢气的条件 下.采甩一次烧成法制备出Ta叶掺杂的SrTiO 系陶瓷,发现样品具有明显的压敏特性,其非线性系数 为 0~ 15,压敏电压为 12~20V/ram。本文着重研究丁样 品的夼电特性,分析丁晶粒的半导化机理 ,并讨论 了晶界层的 形成及其对样品复合功能效应的影响。 1 制备和测试 1.I SrTiO。系陶瓷的制备 采用高纯Sr(NO )2和TiO2在 1200"C下合成制得SrTiO3原料t其 XRD峰形尖锐t背底较浅,没有明显杂 峰.证明合成SrTiO 具有较高纯度和较好的结晶度。& os原科同光谱纯Ta2Os、Al2O:、SiO 和OeOz按一定 摩尔比称量混均.在玛瑙研钵中研磨 16 h,加^适量聚乙烯醇粘结剂,经造粒后压制成 I 3×2ram的圆片状样 品 在流动Nz保护下栗用埋碳还原法,在 1 400c~1450c烧结 6h以完成晶粒半导化。降温过程中于 1000 c 撤去 Nz保护,继续保温 1h以完成晶界层的绝缘化,最后得到SrTiO。系陶瓷样品。样品组成见表 1。 1.2 介电性能测试 样品经加工后上银电极.在HP4275A型多频 LCR测试议上测试其舟电性能参数和阻抗值.测试频率为 201-h~IOMHz.取 lkHz下介电常数 为样品表观夼 电常数 。样品表观介电常数和对应 lkHz下夼 电损耗 t 见表 1 袁 l 样品的组或和介电性能参数 2 分析和讨论 2.】 样品的介电特性 由表 1可以看到 ,样品的表观夼 电常数达到 10 ~1 水平 ,夼 电损耗多在 5 以下 所 以样 品具有优良的 紧餮 :1956年-0生2-2|讲9.师l武汉.武汉工业大学材料学院(4 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 武 挂 工 业 ^ 学 学 报 介电性能,能够满足 SrTiO。系复合功能陶瓷对大电容量的 要求 图 1为样 品介电常数与频率的色散关 系t在 1O。~ 10 Hz范 围内介电常数 随频率增大而缓慢减小 ,在 1O Hz 以后样品卉电常数开始出现不 同程度 的色散性下降趋势一 这表明晶界层为高阻层 。在研究 SrTiO 系电容一压敏复 合功能陶瓷的介电特性时,可将其作为晶界层陶瓷电容器 处理 ,所 样品的表观介电常数 可表示为:。

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