离子掺杂对SrTiO 3 陶瓷巨介电低损耗性能的影响
发布时间：2021-10-24 16:33
随着社会科技的迅速发展,电子行业对巨介电陶瓷材料的要求越来越高。通过一些研究者的努力许多巨介电陶瓷材料已经被开发研究。然而,在单一陶瓷材料中同时实现巨介电常数（>104）、低介电损耗（<0.05）以及频率稳定性和温度稳定性好的要求则充满挑战。且伴随着可持续发展理念的提出,巨介电陶瓷材料的多功能化研究也逐渐变成热点。具有钙钛矿结构（ABO3）的SrTiO3陶瓷是一种优良的介电材料,具有低介电损耗、宽的带隙、高绝缘电阻率以及良好的结构稳定性和介电稳定性。且文献表明SrTiO3陶瓷通过改性处理可以成为巨介电材料或高储能材料,具有发展成多种性能兼具的材料的潜质。此外,SrTiO3陶瓷的性能与改性离子和方法关联性强,且其巨介电的起源存在争议。因此本论文以SrTiO3基陶瓷为研究对象,通过设计实验、掺杂改性、缺陷调控等方式,改善SrTiO3陶瓷的介电性能并分析其影响机理。研究不同缺陷类型、微观结构与介电性能优化的相关关系,为SrTiO3基陶瓷的多功能性研究与理论分析提供实验支撑,这对电子元器件的发展具有重要意义。选用传统固相法和氮气气氛烧结制备了 SrTi1-xTaxO3-2wt%Si...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１陶瓷工艺流程图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｆｏｒ?ｃｅｒａｍｉｃｓ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ??
结构稳定性更??佳，且其通过施主掺杂和还原气氛烧结可以促使巨介电行为的产生，但是巨介电起源争??议较大。因外，选用Ｔａ离子（Ｂ位施主掺杂离子）掺杂改性ＳｒＴｉ０３，对ＳｒＴｉＫ／Ｔａ．ｒＯＷｉｖ／％??Ｓｉ０２?（ＳＴＴＯ）陶瓷的晶体结构、微观形貌和介电性能进行了全面的研究。深入讨论了??Ｔａ离子的掺杂含量、点缺陷与巨介电行为之间的关系。通过ＸＰＳ等分析，提出了在不??同气氛下烧结的Ｔａ离子掺杂Ｓｒ１１０３陶瓷的巨介电行为的机理。??３．２结果与讨论??３．２．１物相结构分析??图３－１?（ａ）描述了?１４９０°Ｃ氮气下烧结３ｈ的ＳＴＴＯ陶瓷样品的ＸＲＤ图谱。从图中??可以清楚地看出，所有ＳＴＴＯ陶瓷样品都是纯相钙钛矿晶体结构。虽然Ｓｉ０２作为烧结助??剂添加到陶瓷样品中，但在ＸＲＤ图谱中无法观察到，这主要是因为Ｓｉ０２的添加量较少，??不影响ＳＴＴＯ陶瓷样品的晶体结构。??（＾）?￣?Ｃｂ）?￣??ｉ?ｉ?ｆ?１?ｆ?ｓ?／＼??ｆ?？?Ｉ?１???Ｉ?－＿＿—１??■Ｓ?Ｉ?，?／?＼?????Ａ?１?Ｉ?ｋ＿?—＾?＾??ＳｒＴｉＯ?ＰＩ）Ｆ＃７４－１２９６??，?Ｉ?［?Ｌ＿??２０?３０?４０?５０?６０?７０?３２．４??２０?（ｄｅｇｒｅｅ）?１０?（ｄｅｇｒｅｅ）??图３－１?（ａ）在１４９０°Ｃ氮气气氛下烧结的ＳＴＴＯ陶瓷样品的ＸＲＤ图谱；（ｂ）?（１１０）衍射峰的放大图??Ｆｉｇ．?３－１?（ａ）?Ｔｈｅ?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ＳＴＴＯ?ｃｅｒａｍｉｃ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｓｉｎｔｅｒｅｄ?ｉｎ?ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ａｔｍｏｓｐｈｅ
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Luminescent characterization of rare earth Dy3+ ion doped TiO2 prepared by simple chemical co-precipitation method[J]. Mohamed Zikriya,Y.F.Nadaf,P.Vijai Bharathy,C.G.Renuka. Journal of Rare Earths. 2019(01)
博士论文
[1]CaCu3Ti4O12介电陶瓷的掺杂及其介电性能研究[D]. 李旺.南昌大学 2013
硕士论文
[1]Nb5+/Ta5+离子掺杂对BaTiO3陶瓷结构与介电性能的影响[D]. 赵晓邦.西华大学 2015
[2]Sm掺杂SrTiO3介质陶瓷的介电性能研究[D]. 徐筱璐.武汉理工大学 2014
本文编号：3455602
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１陶瓷工艺流程图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｆｏｒ?ｃｅｒａｍｉｃｓ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ??
结构稳定性更??佳，且其通过施主掺杂和还原气氛烧结可以促使巨介电行为的产生，但是巨介电起源争??议较大。因外，选用Ｔａ离子（Ｂ位施主掺杂离子）掺杂改性ＳｒＴｉ０３，对ＳｒＴｉＫ／Ｔａ．ｒＯＷｉｖ／％??Ｓｉ０２?（ＳＴＴＯ）陶瓷的晶体结构、微观形貌和介电性能进行了全面的研究。深入讨论了??Ｔａ离子的掺杂含量、点缺陷与巨介电行为之间的关系。通过ＸＰＳ等分析，提出了在不??同气氛下烧结的Ｔａ离子掺杂Ｓｒ１１０３陶瓷的巨介电行为的机理。??３．２结果与讨论??３．２．１物相结构分析??图３－１?（ａ）描述了?１４９０°Ｃ氮气下烧结３ｈ的ＳＴＴＯ陶瓷样品的ＸＲＤ图谱。从图中??可以清楚地看出，所有ＳＴＴＯ陶瓷样品都是纯相钙钛矿晶体结构。虽然Ｓｉ０２作为烧结助??剂添加到陶瓷样品中，但在ＸＲＤ图谱中无法观察到，这主要是因为Ｓｉ０２的添加量较少，??不影响ＳＴＴＯ陶瓷样品的晶体结构。??（＾）?￣?Ｃｂ）?￣??ｉ?ｉ?ｆ?１?ｆ?ｓ?／＼??ｆ?？?Ｉ?１???Ｉ?－＿＿—１??■Ｓ?Ｉ?，?／?＼?????Ａ?１?Ｉ?ｋ＿?—＾?＾??ＳｒＴｉＯ?ＰＩ）Ｆ＃７４－１２９６??，?Ｉ?［?Ｌ＿??２０?３０?４０?５０?６０?７０?３２．４??２０?（ｄｅｇｒｅｅ）?１０?（ｄｅｇｒｅｅ）??图３－１?（ａ）在１４９０°Ｃ氮气气氛下烧结的ＳＴＴＯ陶瓷样品的ＸＲＤ图谱；（ｂ）?（１１０）衍射峰的放大图??Ｆｉｇ．?３－１?（ａ）?Ｔｈｅ?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ＳＴＴＯ?ｃｅｒａｍｉｃ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｓｉｎｔｅｒｅｄ?ｉｎ?ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ａｔｍｏｓｐｈｅ
???陕西科技大学硕士学位论文?????半径比起Ｓｒ离子的离子半径（１．４４Ａ）更接近Ｔｉ离子（０．６１?Ａ），Ｔａ离子取代了?Ｔｉ离子，??造成晶胞参数变大Ｆ＂８８：１。这也侧面反映了?Ｔａ离子己经成功地进入了?ＳＴ晶体结构且所有??ＳＴＴＯ陶瓷样品同时保持立方相结构。??３．２．２微观形貌分析??图３－２显示了在１４９０?°Ｃ氮气中烧结３?ｈ的ＳＴＴＯ陶瓷样品的ＳＥＭ图。随着Ｔａ离子??掺杂量的增加，晶粒尺寸逐渐增大，这可能受到施主掺杂或氮气气氛的影响。从图３－２??（ｆ）中可以发现，通过阿基米德排水法的试验，所有ＳＴＴＯ陶瓷样品都表现出良好的相??对密度（＞?９０％），表明ＳＴＴＯ陶瓷样品具有合适的烧结工艺。??ｉｌＭｉｉ??ｍｍ??｜?三６０?－?－８０?？??ｈ?．?－Ｓｉ?Ｂ?ｆ４ｉ???Ｍ?■?ｙ＂??０．０００?ＩＭＫＪ２?０．０ＩＫ．?（ＭＭＯ?（ＭＭ４??图３－２?（ａ－ｅ）在氮气气氛下烧结的ＳＴＴＯ陶瓷样品表面的ＳＥＭ图；??（ｆ）平均晶粒尺寸和相对密度随ｊｃ变化图??Ｆｉｇ．?３－２?（ａ－ｅ）?ＳＥＭ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｆｏｒ?ＳＴＴＯ?ｃｅｒａｍｉｃ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｓｉｎｔｅｒｅｄ?ｉｎ?ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ；??（ｆ）?Ａｖｅｒａｇｅ?ｇｒａｉｎ?ｓｉｚｅｓ?ａｎｄ?ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｘ??３．２．３介电性能分析??图３－３?（ａ）和（ｂ）分别描述了在氮气气氛中烧结的ＳＴＴＯ陶瓷样品的介频图谱和??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Luminescent characterization of rare earth Dy3+ ion doped TiO2 prepared by simple chemical co-precipitation method[J]. Mohamed Zikriya,Y.F.Nadaf,P.Vijai Bharathy,C.G.Renuka. Journal of Rare Earths. 2019(01)
博士论文
[1]CaCu3Ti4O12介电陶瓷的掺杂及其介电性能研究[D]. 李旺.南昌大学 2013
硕士论文
[1]Nb5+/Ta5+离子掺杂对BaTiO3陶瓷结构与介电性能的影响[D]. 赵晓邦.西华大学 2015
[2]Sm掺杂SrTiO3介质陶瓷的介电性能研究[D]. 徐筱璐.武汉理工大学 2014
本文编号：3455602
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