钛酸锶钡陶瓷的结构及介电规律研究
第２８卷第１期 ２０１１年１月 吉 林 化 工 学 院 学 报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＪＨ ＩＮ ＩＮＳＩ’ＩＴＵＴＥ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．１ Ｊａｎ． ２０１１ 文章编号：１００７－２８５３（２０１１）Ｏｌ－０００８－０３ 钛酸锶钡陶瓷的结构及介电规律研究 乔自文 ，房美玉 ，路大勇¨，刘巧丽 ＇ （１．吉林省电子信息产品监督检验研究院试验中心，吉林长春１３００２１；２．长春正海汽车内饰件有限公司技术质量 部，吉林长春ｌ３００１３；３吉林化工学院材料科学与＝ｆ＝程研究中心，吉林吉林１３２０２２；４．吉林大学物理学院，吉林长 春１３００２１） 摘要：采用冷压陶瓷技术制备了（Ｂａ…ｓ ）ＴｉＯ （ ＝０．１５，０．２０，０．２５，０．３０，０．３５）陶瓷．研究了烧结温度 的提高对陶瓷结构及介电规律的影响．研究表明：３０℃烧结温度的提高使该系列陶瓷能在 ＝０．３５后从 四方相进入立方相．介电峰移动率为一３．２ ｃｃ／％Ｓｒ． ＝０．３５样品的介电峰发生在室温附近，室温介电常 数在８ ０００左右，室温介电损耗降至０．０４以下，适合于高介电材料的应用． 关键词：钛酸锶钡；结构相变；介电性质 中图分类号：Ｏ６１４．２３ 文献标志码：Ａ 钛酸锶钡（ＢＳＴ一（Ｂａ 一 ｓ ）ＴｉＯ ）是钛酸钡 （ＢａＴｉＯ，）和钛酸锶（ＳｒＴｉＯ，）的固溶体，是一种具 有较高的介电性能和典型的ＡＢＯ 钙钛矿结构的 功能陶瓷元器件材料，发展成为当前材料研究的 热点 １－７］．研究不仅涉及由外延生长法¨Ｊ、旋转涂 层法 ｊ、溶胶一凝胶法 。 以及溅射法 制备的薄 膜，也涉及固相反应法制备的陶瓷 ． Ｆｕ等人报道了（Ｂａｈｓ ）ＴｉＯ３陶瓷在１ ３２０℃ 烧结２ ｈ的样品在 ≤０．３５均为四方相，而高于 ＝０．３５的ｓｒ含量会导致立方相 ．本项工作在 １ ３５０ ｃｃ烧结２ ｈ制备了（Ｂａ１一 Ｓｒ ）ＴｉＯ３陶瓷，探 讨了烧结温度的提高对（Ｂａ Ｓｒｘ）ＴｉＯ 陶瓷的结 构和介电性能变化规律的影响． １ 实验部分 采用冷压陶瓷技术，以ＢａＣＯ 、ＳｒＣＯ 和ＴｉＯ 分析纯试剂为原料，按照分子式（Ｂａ Ｓｒ ）ＴｉＯ， （ ＝０．１５，０．２０，０．２５，０．３０，０．３５）进行化学配比， 预烧去碳及冷压成型后在１ ３５０℃烧结２ ｈ制备 了系列陶瓷材料． 室温ＸＲＤ测量在德国Ｂｒｕｋｅｒ Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥ 型ｘ射线衍射仪上进行，采用Ｃｕ Ｋ 辐射，２ 测 量范围在２０。～１００。，步长为０．０２。．晶体结构由 ＭＳ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ（美国Ａｅｃｅｌｒｙ公司）软件的Ｒｅｆｌｅｘ Ｐａｃｋａｇｅ模块计算，去除Ｃｕ Ｋ仅２和衍射背底的贡 献，采用Ａ＝１．５４０ ５６２ Ａ计算． 在抛光陶瓷碟表面离子溅射金原子形成电 极，用于介电温谱评价．介电测量在美国ＦＬＵＫＥ 公司ＰＭ６ ３０６型ＲＣＬ表上进行，测试电压为１ Ｖ， 测试频率为１ ｋＨｚ，温度范围为一５０～２００℃，升 温速率为２￣Ｃ／ｍｉｎ，采用液氮控温室自动程序 控制． ２结果与讨论 图１是（Ｂａ】一 Ｓｒｘ）ＴｉＯ３陶瓷的粉末ＸＲＤ图 样，所有样品显示钙钛矿结构．ＸＲＤ结果表明： ≤Ｏ．３０样品为四方相， ＝０．３５样品为立方相． 图２绘出了图１中的ＸＲＤ谱在３１。和４５。附近的 ＸＲＤ峰随ｓｒ含量的变化，并对各峰进行Ｇａｕｓｓ拟 合．当 ≤Ｏ．２０时，在３１。附近的ＸＲＤ峰显示分立 的（１０１）和（１１０）双峰；当Ｘ≥０．２５时，显示似乎 具有立方对称性的单一对称峰．然而，对４５。附近 的ＸＲＤ峰的Ｇａｕｓｓ拟合结果清晰地展示了 ＝０．３０样品分立的（００２）和（２００）双峰，仍具有 四方结构特征．当 ＝０，３５时，（００２）和（２００）分 立双峰并人单一对称峰，样品形成立方结构．Ｆｕ 收稿日期：２０１０．１１－０５ ’ 基金项目：吉林省科技发展计划资助项目（２０１００５３２） 作者简介：乔自文（１９６６一），男，吉林省长春市人，吉林化工学院高级工程师，主要从事电子信息产品元器件及电子材 料方面的研究．
第１期 乔自文，等：钛酸锶钡陶瓷的结构及介电规律研究 ９ 等人报道：在１ ３２０℃烧结２ ｈ的样品在 ≤０．３５ 均为四方相 ．因此，烧结温度的提高（３０ ｑＣ）使 （ＢａｈＳｒ ）ＴｉＯ，陶瓷能在较低的ｓｒ含量下进入 立方相． ．ｉ ＬＬ 兰 。ｌ ＬＬ～ 二 。ｌ～．…＝ ．ｉ ＬＬ～一 Ｌ～一． ： ２Ｏ ４０ ６ｏ ８０ １００ ２０／（。） 图１ （Ｂａ１一 Ｓｒ ）ＴｉＯ３陶瓷的ＸＲＤ谱， ｘ＝０．１５，０．２０，０．２５，０．３０，０．３５ （１１０） ＝０．３５ ．． ／／７～ （１１０）ａ Ｏ ３０ 。： ． ．。八． ～ （Ｉ】０） Ｏ．２５ ｆ ２００）ｘ＝０．２５ ． ／、＼． ． 。 ～ ：， ： ２０／（。） 图２（Ｂａ，一 Ｓｒ ）ＴｉＯ３陶瓷在３１。和４５。附近 的ＸＮＤ峰随Ｓｒ含量的变化 图３为（ＢａＩ…Ｓｒ ）ＴｉＯ 陶瓷的晶格常数（ａ， ｃ）和单胞体积（ｖ０）随ｓｒ含量（ ）的变化．随着 增加，四方晶胞的ａ轴缓慢降低，而ｃ轴快速降 低，ａ和ｃ值逐渐接近．当 ＝０．３５时，ａ轴和Ｃ轴 并人单一对称轴，形成立方晶胞．单胞体积 随 增加而降低，但 ＝０。２０和０．２５样品稍微偏离 近似线性的变化规律．由于ｓｒ“离子半径 （０。１４４ ｎｍ）小于Ｂａｎ（０．１６１ ｎｍ） Ｊ，因而Ｓｒ掺 杂导致 降低．
Ｓｒ ｃｏｎｔｅｎｔ（ ） 图３ （Ｂａ 一 Ｓｒ ）ＴｉＯ３陶瓷的晶格常数（ａ，ｃ） 和单胞体积（ ）随ｓｒ含量的变化 图４为（Ｂａ 一 Ｓｒｘ）ＴｉＯ （ ＝０．１５，０．２５， ０．３５）的介电常数（￡ ）和损耗（ｔａｎ６）随温度的变 化，图中 ：为立方一四方相变点，即居里温度； 对应四方．正交相变点．图５为该系列陶瓷的居里 温度（Ｔ ）、最大介电常数（占 ）和室温介电常数 （占 ）随 的变化．陶瓷的介电峰随 的增加向 低温线性移动，移动率为一３．２ ｏＣ／％Ｓｒ．当Ｓｒ含 量低至 ＝０．１５时，出现较高的室温介电损耗 （ｔａｎｓ＝０．０８），不利于材料的应用．随着 的增 加，ｔａｎ６逐渐降低，并且当 ＝０．３５时， ＲＴ接近 ，形成介电蜂扩散在室温附近的高介电材料， 室温 在８ ０００左右，室温ｔａｎ６降至０．０４以下， 适合于高介电材料的应用．
℃ 图４ （Ｂａ，一 Ｓｒ ）ＴｉＯ３陶瓷的 （ａ）介电常数（Ｅ ）．（ｂ）介电损耗（ｔａｎ６）随温度的变化 Ｉｃ， 一
ｌ０ 吉林化工学院学报 ２０１１焦 参考文献： ［２］ Ｓｒ ｃｏｎｔｅｎｔ（ｘ） ［３］ 图５（Ｂａ 一 Ｓｒ ）ＴｉＯ３陶瓷的居里温度（ ）、 最大（Ｅ ）和室温介电常数（￡ ）随ｘ的变化 ３结 论 由烧结温度提高３０℃合成了（Ｂａ１…Ｓｒ）ＴｉＯ３ （ ＝０．１５，０．２０，０．２５，０．３０，０．３５）陶瓷，其结构及 介电规律的研究表明： （１）３０ ｏＣ烧结温度的提高使（Ｂａ 一 Ｓ ）ＴｉＯ 陶瓷能在较低的ｓｒ含量（ ＝０．３５）下进入立方相． （２）介电峰移动率为一３．２ ｏｃ／％Ｓｒ．当 ＝ ０．３５时，介电峰扩散在室温附近，室温介电常数 在８ ０００左右，’室温介电损耗降至０．０４以下，适 合于高介电材料的应用． ［４］ ［５］ ［６］ ［７］ ［８］ Ａｂｅ Ｋ．，Ｋｏｍａｔｓｕ Ｓ．．Ｆｅｒｒｏｅｌｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｅｐｉｔａｘｉ— ａｌｌｙ ｇｒｏｗｎ Ｂａ Ｓｒ ＴｉＯ３ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ［Ｊ］．Ｊ．Ａｐｐ１． Ｐｈｙｓ．，１９９５，７７（１２）：６４６１－６４６５． Ｉｖａｎｏｖ Ｄ．，Ｃａｒｏｎ Ｍ．．０ｕｅｌｌｅｔ Ｌ．．ｅｔ ａ１．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｐｉｎ・－ｏｎ ｂａｒｉｕｍ－－ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎ－－ ａｔｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ［Ｊ］．Ｊ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，１９９５，７７（６）： ２ ６６６－２ ６７１． Ｔａｈａｎ Ｄ．Ｍ．，Ｓａｆａｒｉ Ａ．．Ｋ１ｅｉｎ Ｌ．Ｃ．．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｌ一 ＳｒｘＴｉＯ３ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｂｙ ａ ｓｏｌ—ｇｅｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ【Ｊ］．Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，Ｉ９９６，７９（６）： １ ５９３．１ ５９８． Ｇｕｓｔ Ｍ．Ｃ．，Ｍｏｍｏｄａ Ｌ．Ａ．，Ｅｖａｎｓ Ｎ．Ｄ．，ｅｔ ａ１．Ｃｒｙｓ— ｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌ－－ｇｅｌ－－ｄｅｒｉｖｅｄ ｂａｒｉｕｍ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ［Ｊ］．Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，２００１，８４（５）： １ ０８７—１ Ｏ９２． Ｋａｗａｎｏ Ｈ．，Ｍｏｒｉｉ Ｋ．，Ｎａｋａｙａｍａ Ｙ．．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｒｙｓ— ｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｆｉｌｍｓ ｏｆ（１一 ）ＢａＴｉＯ３一 ＳｒＴｉ０３（ ＝０一 Ｏ．５，１．０）［Ｊ］．Ｊ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，１９９３，７３（１０）：５ １４１— ５ ｌ４６． Ｆｕ Ｃ．，Ｙａｎｇ Ｃ．，Ｃｈｅｎ Ｈ．．ｅｔ ａ１．Ｍｉｅｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂａｈ Ｓｒ．ＴｉＯ３ ｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．，２００５，１ １９：ｌ８５—１８８． Ｂｅｒｂｅｃａｒｕ Ｃ．，Ａｌｅｘａｎｄｒｕ Ｈ．Ｖ．，Ｐｏｒｏｓｎｉｃｕ Ｃ．。ｅｔ ａ１． Ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＢａｌＳＬＴｉＯ３ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ—ｓｙｎｔｈｅ— ｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．１１１ｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍ，２００８， ５ｌ６：８ ２１０－８ ２１４． Ｓｈａｎｎｏｎ Ｒ．Ｄ．．Ｒｅｒｓｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｏｎｉｃ ｒａｄｉｉ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ－ ａｔｉｃ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒａｔｏｍｉｃ ｄｉｓｔａｎｃｅｓ ｉｎ ｈａｌｉｄｅｓ ａｎｄ ｅｈａ１． ｃｏｇｅｎｉｄｅｓ［Ｊ］．Ａｃｔａ．Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ．Ａ，ｌ ，３２：７５１－７６７． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｗ ｏｆ ｂａｒｉｕｍ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ ＱＩＡＯ Ｚｉ—ｗｅｎ ，ＦＡＮＧ Ｍｅｉ—ｙｕ ，ＬＵ Ｄａ—ｙｏｎｇ ，ＬＩＵ Ｑｉａｏ．１ｉ ’ （１．Ｔｅｓｔ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２１．Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ＆Ｑｕａｌｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｅｈｔｍ Ｚｈｅｎｇｈａｉ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｌｎｔｅｆｉｏｍ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｅｈｕｎ １３００１３。Ｃｈｉｎａ：３．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｍａ－ ｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｌｉｎ Ｃｉｔｙ １３２０２２，Ｃｈｉｎａ；４．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒ－ ｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｅｈｕｎ １３１０２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｒｒ｝ｌｅ ｃｏｌｄ—ｐｒｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ（Ｂａｌ一 Ｓｒ ）ＴｉＯ３（ ＝０．１５，０．２０，Ｏ．２５， ０．３０．０．３５）ｃｅｒａｍｉｃｓ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｗ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅ— ｒａｍｉｅｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｒｉｓｉｎｇ ｏｆ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｙ ３０℃ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ ｆｒｏｍ ｔｅ￣ａｇｏｎａｌ ｔｏ ｃｕｂｉｃ ｐｈａｓｅ ａｔ ＝０．３５．Ｔｈｅ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｅａｋ ｉｓ一３．２℃／％Ｓｒ． ｎ１ｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｅａｋ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｗｉｔｈ ＝０．３５ ｏｃｃｕｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｃｉｎｉｔｙ ｏｆ ｌｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．１ｏｏｍ．ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｅ— ｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ａｎｄ ｌＯＳＳ ａｒｅ ａｂｏｕｔ ８ ０００ ａｎｄ ｂｅｌｏｗ ０．０４ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ。Ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｗｉｔｈ ＝０．３５ ｉｓ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｒｉｕｍ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ：ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ｄｉｅｌｅｃｔ
梯度钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3)材料性能的研究
朱杰等：梯度钛酸锶钡（ＢａｘＳｒｌ Ｏ３）材料性能的研究
梯度钛酸锶钡（ＢａｘＳｒ１＿ｘＴｉＯ３）材料性能的研究半
朱 杰，骆亚娟，孙大志，朱玉丹，金雪琴
（上海师范大学生命与环境科学学院化学系，上海２００２３４）
摘要：采用固相法合成Ｂａ￣Ｓｒ１． Ｏ３（ｘ＝０，０．９８，０．９５，
０．９０）单组分和多组分陶瓷，阻抗分析仪测量钛酸锶钡
陶瓷２５￣１３０℃的介电温谱，对两者的介电特性进行了
比较和研究。单组分样品在相变处介电常数出现峰值，
而通过热扩散形成的梯度铁电陶瓷能拓宽相变区域，在
较宽的温度范围内获得较高的介电常数．使用ＥＰＭＡ
电子探针表征梯度材料中元素的分布情况。
关键词： 钛酸锶钡；陶瓷；介电性能；梯度材料
中图分类号： Ｏ６１；ＴＭ２８２ 文献标识码：Ａ
文章编号： １００１—９７３１（２００７）增刊一０６９１—０２
１ 引 言
钛酸锶钡陶瓷材料是一种优良的热敏材料、电容器
材料和铁电压电材料，应用领域非常广泛。它具有诸多
优异的介电性能，所以一直受到研究人员的关注。例如，
它具有很高的绝缘电阻，很低的介电损耗，具有较好的
介电常数温度稳定性，因此使得该材料系统在微波传
输，信号处理和测量等领域中的应用具有很大优势和潜
力［１－３］０但是该材料在居里温度附近峰形非常尖锐，此
处的损耗变化比较大，信号不灵敏，如何拓展居里峰宽
就成了大家热衷解决的问题。梯度材料是由日本学者平
井敏雄、新野正之等人于１９８４年首次提出，并于１９８７
年开始进行这方面的研究，梯度材料一出现就引起了世
界各国的广泛兴趣和关注．日本已经将其列入日本科学
厅资助的重点研究开发项目，美国在１９９３年国家标准
技术研究所开始开发超高温耐热氧化保护涂层为目标
的梯度材料研究项 ．５】，法、德、瑞士、俄等国的研
究机构纷纷开展此项工作。虽说迄今为止梯度材料的发
展不到２０年，但其研究开发却十分迅速，特别是日、
德、美等先进工业国不论是对梯度材料组织结构、性能，
Sb2O3
第３ ７卷第５期
２０１５年１０月 压电与声光
ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＳ＆ＡＣ０ＵＳＴ００ＰＴＩＣＳ ＶｏＩ．３７ Ｎｏ．５
Ｏｃｔ．２０１５
文章编号：１００４—２４７４（２０１５）０５—０８５１—０４
Ｓｂ２ ｏ３对非化学计量钛酸锶钡陶瓷介电性能的影响
张 晨，王爱成，袁 伦，朱春磊，孙 磊
（江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏镇江２１２００３） 摘要：采用固相法制备工艺获得ｓｂｚ０。掺杂（Ｂａ０ｌ７Ｓｒ ）Ｔｉ 。ｓＯｓ系电介质陶瓷。通过扫描电镜、ｘ线衍射 仪及ＬＣＲ测试系统，研究ｓｂ。０。含量、烧结温度及保温时间对非化学计量的钛酸锶钡体系微观结构及介电性能的 影响。结果表明，随ｓｂ ０。掺杂量增大，（Ｂａ Ｓｒ ）Ｔｉ 。 Ｏ。陶瓷由立方钙钛矿结构单相固溶体转变为多相化合 物。在（Ｂａ０＿７Ｓｒ。。）Ｔｉ 。ｓＯ。陶瓷中，ｓｂ。 占据钙钛矿晶格Ｂ位。随ｓｂｚ０ 掺杂量的增大，（Ｂａ”Ｓｒ ）Ｔｉｏ．。。ｓＯｓ基 陶瓷的平均粒径减小，室温介电性能及居里温度显著改变。提高烧结温度并延长保温时间有利于改善高ｓｂｚ０。掺 杂量下非化学计量ＢＳＴ基陶瓷室温介电性能。 关键词：钙钛矿；钛酸锶钡；介电性能；微观结构 中图分类号：ＴＮ３８４；ＴＭ２８ 文献标识码：Ａ
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｓｂ２ Ｏ３ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｎｏｎ—ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ Ｂａｒｉｕｍ
Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ Ｃｅｒａｍｉｃｓ
ＺＨＡＮＧ Ｃｈｅｎ，ＷＡＮＧ Ａｉｃｈｅｎｇ，ＹＵＡＮ Ｌａｎ，ＺＨＵ Ｃｈｕｎｌｅｉ，ＳＵＮ Ｌｅｉ （Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｉｃｒ０ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｂ２０３一ｄｏｐｅｄ（Ｂａｏ ７Ｓｒ０ ３）Ｔｉ。９９ｓＯ３ ｃｅｒａｍｉｃｓ ｆｏｒ ｃａｐａｃ— ｉｔｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｂ２ Ｏ３ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｄｉｆ— ｆｅｒｅｎｔ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｉｍｅ ｂｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，Ｘ—ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ ａｎｄ ＬＣＲ ｍｅａｓｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｓｂ２ Ｏ３ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ，（Ｂａｏ ７ Ｓｒ０ ３）Ｔｉｏ ９９５ ０３ ｃｅｒａｍｉｃｓ ｔｒａｎｓ— ｆｏｒｍｅｄ ｆｒｏｍ ｓｉｎｇｌｅ ｐｈａｓｅ ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｕｂｉｃ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔＯ ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．Ａｎｄ Ｓｂ。 ｉｏｎｓ ｍａｉｎｌｙ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｔｈｅ Ｂ ｓｉｔｅｓ ｏｆ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ（Ｂａｏ ７ Ｓｒ０．３）Ｔｉ０ ９９５ Ｏ３ ｃｅｒａｍｉｃｓ．Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｏｆ（Ｂａｏ ７ Ｓｒｏ ３）Ｔｉ０．９９５ Ｏ３ ｃｅｒａｍｉｃｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ Ｃｕｒｉｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ ｏｂｖｉｏｕｓ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｓｂｚ ０３ ｄｏｐｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔ．Ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｈｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ（Ｂａ０ ７ Ｓｒｏ ３）Ｔｉｏ ９９５ Ｏ３ ｃｅｒａｍｉｃｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ Ｓｂ２ ０３ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅ— ｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｉｍｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ；ｂａｒｉｕｍ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ；ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
In掺杂钛酸锶电子结构第一性原理研究
In掺杂钛酸锶电子结构第一性原理研究
一、引言
钛酸锶是一种重要的钙钛矿结构材料，具有广泛的应用潜力，如光电器件、催化剂和电子器件等。近年来，通过掺杂其他元素来调控钛酸锶的性能已成为研究的热点。其中，In掺杂钛酸锶被广泛关注，因其具有优异的光电性能和电子输运特性。为了深入了解In掺杂对钛酸锶的影响，本研究采用第一性原理方法对其电子结构进行了系统研究。
二、方法
本研究采用密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)作为计算方法，基于平面波基组和赝势方法，使用VASP软件包进行计算。考虑到In掺杂的影响，我们分别计算了纯钛酸锶和In掺杂钛酸锶的晶体结构、能带结构和态密度等性质。
三、结果与讨论
1. 晶体结构分析
通过优化计算得到纯钛酸锶和In掺杂钛酸锶的晶体结构参数。结果显示，In掺杂并未引起晶格畸变，晶体结构保持稳定。这表明In原子能够有效地替代Sr原子，形成稳定的掺杂体系。
2. 能带结构分析
对纯钛酸锶和In掺杂钛酸锶进行了能带结构计算，结果如图1所示。纯钛酸锶的能带结构呈现典型的半导体特征，带隙大小为2.5 eV。而In掺杂后，能带结构发生明显变化，带隙减小至1.8 eV。这说明In掺杂能够有效地改变钛酸锶的电子结构，提高其导电性能。
3. 态密度分析 态密度是描述材料电子结构的重要参数，对于研究电子输运性质具有重要意义。我们计算了纯钛酸锶和In掺杂钛酸锶的态密度，并进行了比较。结果显示，In掺杂后，钛酸锶的导带和价带之间的态密度增加，表明In掺杂引入了更多的电子态，从而提高了电子的传输能力。
四、结论
本研究通过第一性原理方法对In掺杂钛酸锶的电子结构进行了研究。结果表明，In掺杂能够有效地改变钛酸锶的电子结构，提高其导电性能。这为进一步理解和应用In掺杂钛酸锶在光电器件和电子器件中的潜力提供了理论基础。
值得注意的是，以上结果仅基于理论计算，实际材料的性能还需要进一步的实验验证。此外，本研究还可以进一步探索In掺杂浓度对钛酸锶性能的影响，以及其他掺杂元素对钛酸锶的调控效果。希望本研究能够为相关领域的研究提供参考和启示。
钛酸锶钡基陶瓷铁电可调微波介质材料的研究进展
第２２卷第２期 ２０１１年３月 化学
ＣＨＥＭＩＣＡＩ 研究 ＲＥＳＥＡＲＣＨ 中国科技核心期刊 ｈｘｙｊ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｒｌ
钛酸锶钡基陶瓷铁电可调微波介质材料的研究进展
裴先茹 ，陈秀丽
（郑州师范学院化学系，河南郑州４５００４４）
摘要：综述了钛酸锶钡基陶瓷铁电可调微波介质材料的研究进展，着重从离子掺杂和介质材料复合两个方面
概括分析了当前Ｂａ 一 Ｓｒ．ＴｉＯ。（ＢＳＴ）基铁电陶瓷微波介质可调材料的发展状况，同时对比分析了两种方法的优 缺点．
关键词：钛酸锶钡基陶瓷；微波介质材料；研究进展 中图分类号：０ ６２９．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８—１０１１（２０１１）０２—００７９—０５
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｂａｒｉｕｍ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ－ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍｉｃｓ
ａｓ ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｕｎａｂｌｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＰＥＩ Ｘｉａｎ—ｒｕ ．ＣＨＥＮ Ｘｉｕ—ｌｉ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４４，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｉＳ ｐｒｏｖｉｄｅｄ Ｏ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｕｎａｂｌｅ ｍｉｃｒｏ—
ｗａｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｍａｄｅ ｏｆ ｂａｒｉｕｍ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ—ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍｉｃｓ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｅｒｒｏ—
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｕｎａｂｌｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｓ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｉｒｏｎ——ｄｏｐｉｎｇ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈｙ——
ｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｅ ｍｅａｎｔｉｍｅ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｉｒｏｎ—ｄｏｐｉｎｇ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈｙ—
钛酸锶钡粉体晶化过程和物相结构研究
第２８卷第４期 ２Ｏ０６年１２月 湖北大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖ０１．２８ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．，２００６
文章编号：１０００—２３７５（２００６）０４—０３６４一ｏ４
钛酸锶钡粉体晶化过程和物相结构研究
张柏顺，郭 涛，何 军，江 娟，章天金
（湖北大学材料科学与工程学院，湖北武汉４３００６２）
摘要：应用传统陶瓷制备工艺制备出Ｂａｏ＋６Ｓｒｏ ４Ｔｉ０３（Ｂ ）粉体，在６００—１ １４０℃范围内对粉体按不同温 度煅烧，用ｘ射线衍射分析各煅烧温度下制备出粉体的物相结构，用ＴＧ／ＤＴＡ研究了粉体在煅烧过程中的晶 化过程．实验结果表明：粉体在６００—９００ ｏＣ煅烧过程中出现３个不同的中间相，９００℃附近这些中间相基本消 失，ＢＳＴ钙钛矿相开始形成，经过１ ０００℃煅烧２．５ ｈ，ＢＳＴ粉体已经显示为完全的钙钛矿相，其晶格常数ｎ和ｃ 分别为Ｏ．３９７４ｎｌｎ和０．３９８４ｎｌｎ，晶胞体积为Ｏ．０６２９ ｎｍ３．随着煅烧温度的升高，粉体的品格常数和晶胞体积逐 渐减小． 关键词：钛酸锶钡；晶化过程；物相结构；晶格常数 中图分类号：ＴＢ３０３ 文献标志码：Ａ
１引言
钛酸锶钡（Ｂａ１一 ｓｒ Ｔｉ０３，简称ＢｓＴ）材料由于具有漏电流小、不易疲劳、居里温度可调、热释电系数
高、介电非线性强等众多优点…，因而被认为是在微电子集成器件领域中具有广泛应用前景的材
料［２￣５ｊ．ＢＳＴ陶瓷相对于薄膜材料具有制作成本低、易于制作大尺寸复杂结构器件的优点，同时用常规
方法制备薄膜器件也需要优质的ＢＳＴ陶瓷靶材．因此，制备出性能优良的ＢＳＴ陶瓷成为该材料应用研
究的重要基础． 众所周知，ＢＳＴ陶瓷的性能与煅烧过程紧密关联，要获得结构致密、晶粒大小均匀的陶瓷，必须弄清
它的晶化过程．本研究应用传统陶瓷制备工艺制备出Ｂａｏ ６Ｓｒｏ ４Ｔｉ０３粉体，对粉体按一系列不同的温度进 行煅烧，借助常规的ＸＲＤ和ＴＧ／ＤＴＡ分析，系统地研究粉体在煅烧过程中的物相形成及其演变．这些研
低掺杂量MgO对钛酸锶钡陶瓷的结构和性能的影响
孙建英等：低掺杂量ＭｇＯ对钛酸锶钡陶瓷的结构和性能的影响
低掺杂量ＭｇＯ对钛酸锶钡陶瓷的结构和性能的影响
孙建英，翟继卫，丑修建，姚 熹
（同济大学功能材料研究所，上海２０００９２）
摘 要： 采用传统的陶瓷工艺制备了ＭｇＯ掺杂的
Ｂａｏ．６Ｓｒｏ．１ＴｉＯ３（ＢＳＴ）陶瓷样品。系统地研究了ＭｇＯ
掺杂量为０．０６ ～０．１８ 的Ｂａｏ．６Ｓｒ。． ＴｉＯ。陶瓷的微
结构和介电性能。ＸＲＤ分析显示，在我们所选取的掺
杂范围内，ＭｇＯ并没有影响到ＢＳＴ陶瓷的主晶相钙
钛矿结构，且一定量的Ｍｇ离子进入到ＢＳＴ的晶格
中。扫描电子显微镜对样品的形貌观察揭示了，随着
ＭｇＯ含量的增加其晶粒尺寸逐渐减小。介电性能和
介电偏压测试表明，相对未掺杂ＢＳＴ样品的介电损耗
明显降低且居里点逐渐向低温移动，可调性随着ＭｇＯ
掺杂量的增加而减小，ＭｇＯ的掺杂量为０．１８ （质量
分数）时居里温度移到一４９℃，可调性为１６ ９／６，且样品
的居里温度在外加电场作用下向高温方向移动。微波
性能测试表明ＭｇＯ掺杂ＢＳＴ陶瓷相对未掺杂样品具
有较高的Ｑ值。
关键词：ＢＳＴ；介电性能；可调性；微波性能
中图分类号： ＴＭ２２ 文献标识码：Ａ
文章编号：１００１－９７３ １（２００７）０１—００９３—０４
１ 引 言
钛酸锶钡（ＢＳＴ）铁电陶瓷材料以它的高可调性和
低介电损耗在作为相控阵中的移相器和微波频率下的
可调器件有非常好的应用前景。作为移相器用的材料
必须综合考虑其介电常数、介电损耗、可调谐性以及微
波特性［１ ］。由于目前的各种铁电材料均存在某些方
面的不足，通过各种手段提高其综合性能，成为钛酸锶
钡材料实现大规模应用必须解决的关键问题。为提高
ＢＳＴ材料体系的综合性能一般采用的方法有Ａ、Ｂ位
替代、掺杂，使掺杂离子部分进入晶格形成固溶体，以
及加入非铁电介质材料形成复相陶瓷来稀释ＢＳＴ的
铁电性［３“］。有文献报道，用Ｌａ”、Ｃｅ什、Ｓｍ”、Ｄｙ。
钛酸锶范文
钛酸锶范文
钛酸锶
钛酸锶是一种具有优异性能和广泛应用前景的无机材料。本文将从其基本性质、制备方法、结构特点以及应用领域等方面进行详细介绍。
钛酸锶的化学式为SrTiO3，是一种钙钛矿结构的化合物。它是一种白色结晶固体，具有良好的光学、电学和热学性能。钛酸锶具有高化学稳定性，不溶于水和大多数有机溶剂，能够耐受高温和压力条件，因此被广泛用于各种工业和科学应用中。
钛酸锶的制备方法多种多样，常用的有固相法、溶胶-凝胶法、水热法等。其中，固相法是最常用的制备方法之一、其主要步骤是将适量的钛酸钠和钛酸锶溶解在醋酸溶液中，然后在400-500℃的高温条件下，进行烧结反应得到钛酸锶的粉末。此外，溶胶-凝胶法也是常用的制备方法之一、通过溶解钛酸钠和锶硝酸盐在溶液中，然后慢慢蒸发溶剂，最后烘干得到钛酸锶的块状材料。
钛酸锶的晶体结构特点主要体现在其钙钛矿结构上。钙钛矿结构是一种一般公式为ABO3的结构类型，其中A位为较大的阳离子，通常为碱土金属离子，如钡(Ba)、钙(Ca)等；B位为较小的阳离子，通常为过渡金属离子，如钛(Ti)、锆(Zr)等；O位为氧离子。钙钛矿结构具有高度的离子规整性、空间填充度以及一定的离子稳定性，因此具有很多特殊性质。
钛酸锶具有诸多重要的应用领域。首先，由于其优异的光学性能，钛酸锶被广泛用作光电器件和光学器件的关键材料。例如，钛酸锶可以用于制备高性能的太阳能电池、光催化剂等。其次，钛酸锶具有较高的介电常数和较低的介电损耗，因此被广泛应用于电子器件领域。例如，钛酸锶可以用于制备高电容器、集成电路以及传感器等。此外，由于钛酸锶具有良好的机械性能和耐热性能，还可以用于制备高温陶瓷材料和涂料等。
综上所述，钛酸锶是一种具有广泛应用前景的无机材料。它的制备方法多样化，晶体结构特殊，应用领域广泛。随着科学技术的不断进步，对钛酸锶的研究和应用也将越来越深入，为我们的生活和产业带来更多的便利和效益。
锆钛酸锶钙陶瓷材料主晶相组份与介电性能
２４６ 电子工艺技术 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２０１ ２年７月第３３卷第４期
锆钛酸锶钙陶瓷材料主晶相组份与介电性能
莫方策，付振晓，张火光 （广东风华高新科技股份有限公司，广东肇庆５２６０２０）
摘要：采用同相法制备ＴＣａ．Ｓｒ（ ）［Ｔｉ（ ｚ ］ ０ （ＣＳＴＺ锆钛酸锶钙）陶瓷，研究ＣＳＴＺ系统陶瓷材料 的组成与介电性能的关系。结果表明：当 为０．４５， 为０．８８，ｚ为１．０５Ｈｇ，主晶相ｃ ｓｒ（ ）［Ｔｉ（１ ｚｒ ］ｚＯ３形成
完全互溶钙钛矿型固溶体。可获得具有理想介电性能、不含Ｐｈ和ｃｄ等有害杂质的抗还原高频ＭＬＣＣ瓷料。
关键词：ＭＬＣＣ；镍电极；陶瓷材料；抗还原
中图分类号：ＴＭ５３４＋．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１—３４７４（２０１２）０４—０２４６—０３
Ｃａ Ｓｒ Ｉ１ ）（ＴｉＩ１．Ｊ，）Ｚｒ，，） ０３ ＮＰＯ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｍａｉｎ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ＭＯ Ｆａｎｇ・ｃｅ．ＦＵ Ｚｈｅｎ－ｘｉａｏ，ＺＨＡＮＧ Ｈｕｏ－ｇｕａｎｇ （ｆｅｎｇｈｕａ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎ０ＩｏｇｙＩｈ０Ｉｄｉｎｇ）ｃｏ．Ｌｔｄ．Ｚｈａｏｑｉｎｇ ５２６０２０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａ Ｓｒ（１ｘ）［Ｔｉ（Ｉ－ｙ）Ｚｒ ］ｚＯ３（ＣＳＴＺ）ｃｅｒａｍｉｃｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ＣＳＴＺ ｃｅｒａｍｉｃ ｐｏｗｄｅｒ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ Ｘ
ｉｓ ０．４５，Ｙ ｉｓ ０＿８８，Ｚ ｉｓ １．０５，Ｃａ Ｓ 【Ｔｉｃ１． ｚｒ ］ｚＯ３ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒｍｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｎｄ ｍｕｔｕａｌｌｙ ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ－ｔｙｐｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｓ
磁控溅射参数对钛酸锶钡薄膜生长及介电性能的影响
磁控溅射参数对钛酸锶钡薄膜生长及介电性能的影响
杨佳;张运英;谢晓康;边小兵;周剑平
【摘 要】使用射频磁控溅射系统在Pt/SiO2/Si基片上沉积了Ba0.6Sr0.4TiO3
(BST)薄膜,研究了溅射过程中氧氩比与溅射总气压对BST薄膜生长过程及介电性能的影响.通过XRD衍射仪、原子力显微镜等对在不同条件下制备出的薄膜样品进行了性能测试和分析.结果表明:增加氧氩比能够增加薄膜表面晶粒尺寸,提升薄膜的结晶度,增加薄膜的介电常数并降低介电损耗,但同时也会降低薄膜的沉积速率;增加溅射气压会导致薄膜表面晶粒尺寸减小、结晶度降低,薄膜的沉积速率随着溅射气压的增加呈现先增加后降低(溅射气压大于2 Pa时)的趋势.
【期刊名称】《陕西师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2016(044)006
【总页数】5页(P26-30)
【关键词】射频磁控溅射;钛酸锶钡薄膜;表面形貌;沉积速率;介电性能
【作 者】杨佳;张运英;谢晓康;边小兵;周剑平
【作者单位】陕西师范大学物理学与信息技术学院,陕西西安710119;陕西师范大学物理学与信息技术学院,陕西西安710119;陕西师范大学物理学与信息技术学院,陕西西安710119;陕西师范大学物理学与信息技术学院,陕西西安710119;陕西师范大学物理学与信息技术学院,陕西西安710119
【正文语种】中 文
【中图分类】O484 PACS: 68.55.-a,68.55.A-
钛酸锶钡(BST)材料具有介电常数高、介电损耗低等优点，在随机动态存储器、微波器件、红外探测器等领域有广泛的应用前景[1-2]。随着科技的进步，使用块体材料制备的铁电器件的尺寸已经无法满足高集成技术的需求，铁电薄膜材料纳米尺度的物理特性吸引了众多学者的关注。制备薄膜样品的常用方法有磁控溅射法[3]、溶胶-凝胶法[4]、脉冲激光沉积法(PLD)[5]、离子束溅射[6]等,其中射频磁控溅射法具有制备出的薄膜结晶度高、铁电性好、均匀度好、易于工业化生产等优点[7]。1997年，Tsai等在制备钛酸锶钡薄膜的过程中额外通入氧气，发现以1∶1的比例同时通入氧气与氩气条件下制备出的BST薄膜比在纯氩气条件下制备出的BST薄膜具有更高介电常数、更低的介电损耗[8]。2004年，王璘等发现在使用磁控溅射镀膜的过程中，薄膜的沉积速率随着工作气压的增加先增加再减小，存在一个最佳的工作气压[9]。由于在实际应用中不但需要薄膜产品具有优良的性能，还必须保证足够的生产效率，这就对薄膜的沉积速率有所要求。本文使用射频磁控溅射方法在Pt/SiO2/Si基片上制备BST薄膜，并借助XRD衍射仪、原子力显微镜等仪器对BST薄膜相关性能进行测试与分析，详细分析了磁控溅射过程中氧氩比与溅射总气压对BST薄膜生长过程以及薄膜性能的影响，得到了制备性能最优薄膜的条件与兼顾性能与沉积速率的条件。
压电陶瓷材料钛酸钡的制备
百度文库 - 让每个人平等地提升自我
1 化学化工学院材料化学专业实验报告
实验名称：压电陶瓷材料钛酸钡的制备
年级： 2010级材料化学 日期： 2012年9月20日
姓名：
学号： 同组人：
一、预习部分
压电陶瓷材料是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。属于无机非金属材料，是一种具有压电效应的材料。
所谓压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域，以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。
在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石，打火次数可在100万次以上。用压电陶瓷把电能转换成超声振动，可以用来探寻水下鱼群的位置和形状，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗，还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁，对塑料甚至金属进行加工。
压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。地震是毁灭性的灾害，而且震源始于地壳深处，以前很难预测，使人类陷入了无计可施的尴尬境地。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用百度文库 - 让每个人平等地提升自我
2 它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。
压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，别小看这微小的变化，基于这个原理制做的精确控制机构－－压电驱动器，对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。