本文選題：多層陶瓷電容器 + Core-Shell結(jié)構(gòu)��； 參考：《武漢理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：本論文以制備滿足EIA-Xn R標準的高介電常數(shù)、寬工作溫度范圍的新材料體系為研究線索,采用固相法成功制備了滿足EIA-X8R(-55~150oC,ΔC/C25oC≤±15%)和EIA-X9R(-55~200oC,ΔC/C25oC≤±15%)標準的Ba Ti O3-Na0.5Bi0.5Ti O3-Nb2O5-Mn2O3/Fe2O3/Co3O4/Ni O/In2O3系列新體系材料。從設(shè)計材料組分的角度出發(fā),選用了Ba Ti O3-Na0.5Bi0.5Ti O3-Nb2O5(BT-NBT-Nb)體系作為研究的基礎(chǔ),確保體系中既具有Core-Shell結(jié)構(gòu)以獲得材料的介電常數(shù)-溫度穩(wěn)定性,又同時具有較高的居里溫度作為拓寬材料工作溫度上限的前提。經(jīng)摻雜Ni元素后,成功制備了符合X8R條件的材料,室溫介電常數(shù)在2060~2350之間,且在整個測試溫區(qū)都保持較低的介電損耗(不超過2.0%)。而將Ni換成其他變價的過渡金屬元素Mn、Fe、Co以及固定價態(tài)的In元素進行嘗試,也成功獲得了一系列滿足X8R條件的組分,且室溫介電常數(shù)均保持在2100~2210之間。進一步對材料的制備工藝進行改進,成功將BT-NBT-Nb-Co體系的工作溫度范圍上限拓寬到200oC,獲得了滿足X9R條件的樣品。工藝改進包括不同預(yù)燒溫度、時間,不同燒結(jié)氣氛、退火氣氛和退火時間,獲得的樣品室溫介電常數(shù)在920~930以及1490~1570之間,介電損耗不超過1.5%。整個實驗工作的研究方法則是從調(diào)整體系的組分開始,觀察到了受主離子含量變化對BT-NBT-Nb-Mn/Fe/Co/Ni/In體系各方面性能產(chǎn)生的影響都具有一些共同規(guī)律。例如,居里峰位隨受主含量增加向低溫方向偏移、晶界處的導(dǎo)電激活能隨受主含量的增高而降低等等�？紤]引起這些現(xiàn)象的原因是受主離子摻雜引入的氧空位與受主離子缺陷形成了復(fù)合體[MTi″-VO??]或[2MTi′-VO??],因此設(shè)計實驗,采用控制燒結(jié)、退火氣氛以及退火時間的手段,主動控制體系中氧空位的濃度。經(jīng)過對各項性能的表征,表明氧空位對材料結(jié)構(gòu)與性能的作用規(guī)律與通過控制受主濃度對材料性能影響的的規(guī)律相同,從而證實了氧空位是影響B(tài)T-NBTNb-Mn/Fe/Co/Ni/In體系的介電性能、鐵電性能與導(dǎo)電性能的重要因素。論文采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和能譜(EDS)分析對材料的晶體結(jié)構(gòu)與顯微結(jié)構(gòu)進行表征,結(jié)合X射線光電子能譜(XPS)與拉曼光譜(Raman spectrum)對元素價態(tài)與材料的結(jié)構(gòu)局部對稱性的進一步分析,證實了晶粒中Core-Shell結(jié)構(gòu)的存在是材料獲得介電常數(shù)溫度穩(wěn)定性的原因,同時建立了受主離子、氧空位濃度與相應(yīng)介電/鐵電性能之間的關(guān)系;使用不同等效電路(4RC等效電路,各組元分別為Core區(qū)域、Shell區(qū)域、晶界、陶瓷/電極界面;3RC等效電路,各組元分別為晶粒、晶界、陶瓷/電極界面)對阻抗譜進行擬合,分析了BT-NBT-Nb-Mn/Fe/Co/Ni/In體系的電學(xué)結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電機制受受主濃度及氧空位濃度變化影響而發(fā)生相應(yīng)變化的規(guī)律。
[Abstract]:In this thesis, a series of new materials with high dielectric constant and wide operating temperature range satisfying the EIA-XnR standard were successfully prepared by solid state method. The series of new materials satisfying the EIA-X8RnR 15oC, 螖 C / C25oC 鈮，

本文編號：2016871