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集成电路用陶瓷电容器原料的合成

作　者: 徐国伟
导　师: 邵义
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: BaTiO3 Fe3+掺杂 Fe3+/La3+共同掺杂 溶胶包裹 介电性能
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


为了获得具有较高介电系数，稳定介温系数的BaTiO3陶瓷。本文采用溶胶-凝胶法，以钛酸四丁酯、乙酸钡和乙醇为原料，分别以Fe（NO3）3·9H2O和La（NO3）3·6H2O为Fe3+和La3+源制备掺杂BaTiO3粉体。通过控制pH值和温度等工艺制备了化学组成分别为Ba(Ti1-xFex)O3和(Ba1-3xLa2x)(Ti1-3xFe4x)O3，平均粒径为50nm的掺杂BaTiO3粉体。通过二次掺杂向Ba(Ti1-xFex)O3加入y wt％ZnO，用(Ba0．97La0．02)(Ti0．97Fe0.04)O3溶胶包裹BaTiO3纳米粉体。采用不同的烧结工艺分别制备了Fe3+／ZnO掺杂BaTiO3陶瓷、La3+／Fe3+共同掺杂BaTiO3陶瓷和溶胶包裹BaTiO3陶瓷。用XRD、TEM、SEM等手段对组成和微观结构进行分析，用LCR测试陶瓷的介电性能。在1kHz的测试频率下，组成为Ba(Ti0．98Fe0．02)O3+0．6％ZNO时，在1280℃烧结1h，可以获得致密度高，晶粒大小均匀，粒度约为1-2μm的BaTiO3陶瓷，室温下的介电系数为1735，介电损耗仅为0．51％。在0-60℃温度范围内，1kHz测试频率下，组成为(Ba0.9925La0.005(Ti0.9925Fe0．01)O3时，在1260-1280℃烧结2h，可以获得致密度较高，颗粒粒径在1μm左右，介电系数为2800，电容变化率△C/C25℃为1％，介电损耗值范围在1．8％-4．2％之间的BaTiO3陶瓷。用(Ba0．97La0.02)(Ti0.97Fe0.04)O3溶胶包裹BaTiO3纳米粉体，可以在1260℃烧结温度下获得高致密的BaTiO3陶瓷，获得了最大介电系数为3610，容量变化率△C/C25℃约为7％，介电损耗值范围在2．1％-3％之间的BaTiO3陶瓷。在实验的基础上对相关机理进行了探讨研究。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 BaTiO_3结构和性能  9-15
    1.1.1 BaTiO_3基本结构  9-11
    1.1.2 BaTiO_3陶瓷的电性能  11-12
    1.1.3 晶粒尺寸和显微结构对BaTiO_3系统介电性能的影响  12-15
  1.2 BaTiO_3的合成方法  15-18
    1.2.1 固相合成法  15
    1.2.2 液相合成法  15-17
    1.2.3 其他合成方法  17-18
  1.3 BaTiO_3的改性  18-20
    1.3.1 BaTiO_3的掺杂改性  18-19
    1.3.2 BaTiO_3工艺改性  19-20
  1.4 本课题的意义  20-21
第二章 实验过程  21-26
  2.1 改进溶胶凝胶法制备纯BaTiO_3粉体  21
  2.2 溶胶凝胶法制备Fe~(3+)掺杂BaTiO_3粉体  21-23
  2.3 溶胶凝胶法制备La~(3+)/Fe~(3+)共同掺杂BaTiO_3粉体  23
  2.4 (Ba_(0.97)La_(0.02))(Ti_(0.97)Fe_(0.04))O_3溶胶包裹BaTiO_3粉体的制备  23-24
  2.5 成型、烧结和被银  24-25
  2.6 实验设备  25-26
第三章 实验结果和讨论  26-49
  3.1 改进溶胶凝胶法制备纯BaTiO_3粉体表征  26-27
  3.2 Fe~(3+)掺杂BaTiO_3粉体表征和影响因素分析  27-30
    3.2.1 Ba(Ti_(1-x)Fe_x)O_3粉末表征  27-28
    3.2.2 pH值和温度对Fe~(3+)掺杂BaTiO_3溶胶凝胶体系的影响  28-30
  3.3 La~(3+)/Fe~(3+)共同掺杂BaTiO_3粉体表征和影响因素分析  30-33
    3.3.1 La~(3+)/Fe~(3+)共同掺杂BaTiO_3粉体表征  30-31
    3.2.2 pH值和温度对La~(3+)/Fe~(3+)共同掺杂BaTiO_3溶胶凝胶体系的影响  31-33
  3.4 Fe~(3+)和ZnO掺杂BaTiO_3陶瓷微观结构和介电性能研究  33-34
    3.4.1 Ba(Ti_(1-x)Fe_x)O_3陶瓷的微观结构分析  33
    3.4.2 Ba(Ti_(1-x)Fe_x)O_3陶瓷的介电性能研究  33-34
  3.5 La~(3+)/Fe~(3+)共同掺杂BaTiO_3陶瓷微观结构和介电性能研究  34-42
    3.5.1 (Ba_(1-3x)La_(2x))(Ti_(1-3x)Fe_(4x))O_3陶瓷的微观结构分析  34-38
    3.5.2 (Ba_(1-3x)La_(2x))(Ti_(1-3x)Fe_(4x))O_3陶瓷的介电性能研究  38-42
  3.6 溶胶包裹BaTiO_3陶瓷的微观结构和介电性能研究  42-49
    3.6.1 (Ba_(0.97)La_(0.02))(Ti_(0.97)Fe_(0.04))O_3溶胶包裹BaTiO_3粉体特性表征  42
    3.6.2 溶胶包裹前BaTiO_3陶瓷的微观结构分析  42-43
    3.6.3 (Ba_(0.97)La_(0.02))(Ti_(0.97)Fe_(0.04))O_3溶胶包裹BaTiO_3微观结构分析  43-45
    3.6.4 (Ba_(0.97)La_(0.02))(Ti_(0.97)Fe_(0.04))O_3溶胶包裹BaTiO_3陶瓷的介电性能研究  45-49
第四章 结论  49-50
参考文献  50-55
在学研究成果  55-56
致谢  56

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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