介电材料的制备与表征

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现代移动通信、无线局域网等技术的革新,使得这些器件向高频化、片层化、模块化发展,这对介电材料的性能提出了更高的要求。本文结合当今介电材料的研究背景,通过共沉淀法分别制备了具有低温烧结特性的(Zn, Mg)TiO3(ZMTO)和介电常数高、介电损耗适中的Ba0.5Sr0.5TiO3(BST),并对所制备的两种介质陶瓷材料进行了系统的分析。(1)以工业级TiOSO4为钛源,通过简单共沉淀方法,制备了低温烧结ZMTO。通过TG和FT-IR分析了前驱体的热失重行为和结构变化过程。利用XRD手段重点考察了不同沉淀pH条件和煅烧温度对ZMTO粉体成分、相组分、晶体结构的影响。结合SEM和EDS的分析结果,发现当pH为9时,产物均具有良好的六面体结构,Mg元素的掺杂量为2.29at%。在108109Hz的测试频率下,以最优条件制备的ZMTO产品具有2624的介电常数εr和9.82×10-46.35×10-4的介电损耗正切角tanδ。(2)实验以TiOCl2为钛源,制备并讨论了Ba、Ca掺杂钛酸锶体系的介电性能,结果显示,Ba掺杂可以使钛酸锶体系的介电常数得到大幅度提升。接着通过实验发现随着Ba掺杂量的升高,Ba1-xSrxTiO3晶体结构发生改变,进而导致其介电性能发生显著变化,当Ba:Sr=1:1时,介电性能最好。最后,通过一系列表征,对比了直接熔盐共沉淀法与普通共沉淀法所制备的Ba0.5Sr0.5TiO3的性质。TG、XRD和SEM分析结果显示,直接熔盐共沉淀法制备的BST产品具有更好的热性能,更高的结晶度,以及更分明的立方体形貌,同时,介电性能的测试说明,直接熔盐共沉淀法制备的BST的介电性能更好,在1×109Hz的频率下,相对介电常数εr为358,介电损耗正切角tanδ为5.59×10-4
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