版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、A6B5O18型钙钛矿的微波介电性能 对一般化学式A6B5O18(A=Ba, Sr, La; B=Nb, Ta, Ti, Zr, Mg, 和 Zn)等离子缺乏的钙钛矿的合成及其微波介电性能进行了研究。用 X -射线衍射研究了单相材料的形成。Ba6Ta4TiO18和Ba5SrTa4TiO18的结构是不同于Sr6Ta4TiO18,Ba5SrTa4TiO18也跟Sr6Ta4TiO18不同。A6B5O18在5600-51000千兆赫范围内,介电常数为26-48,以及谐振频率温度系数变化从-39至+83 ppm/ ,取决于不同的组成。扫描电子显微镜研究表明,晶粒尺寸随Sr含量的增加而减小。、引言钙钛矿氧
2、化物是一种新型材料,它们有能使固溶体中原子广泛取代和控制它们化学成分的能力。A和B表示不同阳离子,如ABO3等新而复杂的钙钛矿材料已经开发应用在无线通讯系统中。化学式为AnBn-1的B阳离子缺陷的六方钙钛矿可在微波应用方面进行广泛的研究。Millet al.Il研究了三元体系Ba0- TiO2-Nb2O5并确定了10个固溶体相。在Ba0-TiO2-Nb2O5体系中几种材料的微波介电性能也有了报道。根据他们的AO3层堆积序列,Trolliard等在AnBn-1O3n系统中观察到存在“shift”或“twin”两种不同的结构类型。在属于Ba5Nb4O15- BaTi03系统的六方钙钛矿AnBn-1
3、O3n系列中具有较高的耐受性因子,当n6,是一个较受欢迎的双型结构。方等报道了Ba5+nTinNb4O15+3n陶瓷的微波介电性能。Rawal还发表了孪晶六角钙钛矿Ba8Nb4Ti3O24的介电性能。张等已合成并表征BaO-La2O3-TiO2-Nb2O5体系中阳离子缺陷A6B5O18钙钛矿具有较高的介电常数(最高达57)和品质因数(Qf)达21273千兆赫。他们指出,B位键价增加和温度的共振频率降低系数与La3 +和Ti4+在这些材料的含量有关。几种复杂的钛酸盐、铌酸盐和具有优良的电介质特性的钽酸盐已被实际应用。 Sr6TiNb4018的晶体结构已被测定并发现与Ba6TiNb4018结构是相
4、同的。Abakumov等准备在AnBn-1O3n的同系物Ba5Ta401 5和AZr03基础上研究它们的结构。他们没有得到Ba6Ta4ZrO18,只得到一种Ba6Ta4Zr018和Ba7Ta4Zr2 O21的混合物,Vanderah等确认混合物在的La203-Mg0- Ti02体系形成六个不同阶段,包括早前报道的La6MgTi4O18,尽管晶体化学有些报道关于B位空位的AnBn- 1O3n(n = 6)体系化合物,但很少有发表它们的微波介电性能。 在本论文中,我们报告的合成、性能表征、以及一个化学式为AnBn-1O3n(n 6)阳离子缺陷型复合氧化物钙钛矿结构, La2O3TiO2, La2O
5、3Mg(Zn)OTiO2,SrOL2O3TiO2, 和 Ba5Nb4(Ta4)O15BaTi(Zr)O3体系中的微波介电性能。通过对部分或全部替代Ba和Sr的先进陶瓷Ba5A4O15BaBO3A = Ta/Nb; B =Ti/Zr的介电性能也进行了研究。 实验方法 用固相法制备La6Ti5O18+(LT), Sr2La4Ti5O18(SLT), La6Mg-Ti4O18(LMT), La6ZnTi4O18(LZT),Ba6Nb4TiO18(BNT),Ba6Nb4ZrO18(BNZ),Ba6Ta4TiO18(BTT), Ba6Ta4ZrO18(BTZ),Ba5SrNb4TiO18(BSNT),B
6、a5SrNb4ZrO18(BSNZ),Ba5SrTa4TiO18(BSTT), Ba5SrTa4ZrO18(BSTZ),Sr6Nb4TiO18(SNT), Sr6Nb4ZrO18(SNZ), Sr6Ta4TiO18(STT), Sr6Ta4ZrO18(STZ)陶瓷,原料为BaCO3/SrCO3(99.9%), La2O(99.9%), MgO/ZnO (99.9%), Nb2O5/Ta2O5(99.9%)和TiO2/ZrO2(99.9)。加适当氧化物或碳酸盐,装入塑料容器加蒸馏水和氧化锆球球磨24 h,干燥。得到混合粉末,焙烧1250/ 4小时,并再次烧1375 - 1400 / 4h。加入3
7、 wt的聚乙烯醇混合(PVA)造粒,然后用压片机在250 MPa下压片,直径为14毫米,厚度为7毫米。再压些厚度1毫米、直径11毫米的片,为测量低频介电性能做准备。在温度范围在1425 - 1625下烧结。为了防止在高温烧结下锌的挥发,在LZT上用相同的材料覆盖。测量重量和尺寸,密度。为防止烧结出性能差的样品,即使在高温情况下(高达1625),也要加入少量的铋硼酸盐(0.3-3wt)(BB)的玻璃相,以改善烧结能力。用X射线粉末衍射仪(XRD)对烧结样品的晶相进行研究分析,2角度, 20- 70。使用由矢量网络分析仪测介电常数(r)和Qf,测量频率为2至6 GHz,样品被放置在一个镀有银铜的低
8、损耗石英杯内。石英杯直径约为该样品的4倍。由于测量设备的误差,要对Q值进行修正,因此可以把测量值作为为样品的Q值。发现谐振频率温度系数()在温度为25- 70时发生变化。下面是温度与谐振频率温度系数变化曲线斜率这里的df / dt是共振频率的变化温度。实验介电常数用校正公式其中P是小数孔隙度,corr为校正介电常数。为测量低频介电性能和导电性,把厚度约1毫米的片抛光上银,并加热至100。在室温使用LCR仪表从100 kHz到1 MHz进行测量。、结果与讨论对LMT,LZT, BNT,BNZ,BTT,BSNT,BSNZ,BSTT和SNT来说,它们的烧结密度超过了他们理论体系密度的90%。SLT,
9、BTZ,BSTZ,SNT,STT,STZ烧结性能不佳理论密度80)。铋硼酸盐玻璃的加入提高了致密度,如表II 图1-4显示了合成陶瓷的XRD图谱,SLT,LMT,和LZT衍射图(图1)没有显示出任何附加杂质和第二相和基于六边形钙钛矿晶胞。据早些时候的报告知道BNT和SNT是菱形的结构。虽然除了BTT和BSTT以外的其他材料都有类似的模式,但峰值位置移向更高2边界值和晶胞体积, BTZ类似于BSTZ,表明一个单相化合物的生成(图2(c)和(f),这是Abakumov等做的对比观察。同一作者调查Ba5Ta4O15BaTiO3体系时发现尽管阳离子Ti4+和Zr4+相似,但Ba7Ta4Ti2O2和Ba
10、8Ta4Ti3O24的晶体结构不同于锆类似物,它们不能作为AnBn -1O3n同源系列成员。他们发现,含钛BanBn -1O3n体系没有形成任何Ba5Ta4O15-BaTiO3,该系统的结构不包含三个组的面心立方,B阳离子和空位随意放置。在X射线衍射图的BTT(图3(b)中, Ba8ti3Ta4O24和Ba8Ni3Ta4O24类似。Ba被Sr部分替代了的衍射结果(图3(a),类似Ba10Ti1.2Ta7.04O30,这是比Ba8Ta4Ti3O24少排列,并包含两个不同类型的混乱放置在晶体结构的FSO。在 BSTT的一些波峰在 Ba10 Ti1.2 Ta7.04 O30 也观察到。Ba5 Ta4
11、 O15 -BaTiO3 和 Ba5 Zr4 O15-Ba(Sr)TiO3的性能差异被解释为 Ti4+(r0.605A)和 Zr4+(r=0.72 A)相比有较小的阳离子半径,避免了共生结构的形成。但是当阳离子Ba2+(r1.6A)被La3+(r1.32A)和 Ca2+(r1.35A)替代时, 就可以得到包含Ti的AnBn-1 O3n(n 4-6) 同系物。在AnBn-1O3n(n= 6)体系的Sr5Ta4O15-SrTiO3系统中,Sr6Ta4TiO18 X射线衍射图(图4(c)类似于Sr6Nb4TiO18(图4(a)。 图 5 表示BNZ 、BSNZ 、 SNZ 、 BTT 、 LMT 和
12、 SLT的扫描电镜,。在 SNZ 的显微组织上, 0.3 wt的 BB 玻璃添加剂的效果也被显示出来(Fig. 5(d)。图. 5(a)(c)比较得知,晶粒尺寸随 Sr 含量的增加而缩小。还可以看到BNZ 和 BSNZ 的镜像形态。从图 5(d)可以看到在晶粒之上出现玻璃相。所以图像符合 XRD 图案所指示的单相材料的形成过程。 在1MHz时A6B5O18陶瓷的室温介质特性和传导系数如表I所示。它被指出传导系数与空位密度有关,因此用传导系数测量介质损失是可能的。从表I看到 ,在这一研究中,其他材料相比较,LT在1MHz时传导系数和介电损失最低的。 A6 B5O18陶瓷的微波介质特性研究概述在表
13、2中。添加了玻璃但结果烧结不好的陶瓷也已给出。在微波材料中,Qf 的值和介质常数由相对的密度、第二相、晶体结构、晶格缺陷和离子的极化能力决定。当系统的相对密度90%,密度和第二相起到较强作用,从图1-5可以看到,没有在哪个成分之中发现第二相位可以被忽略不计的, 它被假定介质常数主要受离子的极化能力影响。在BaBn-1O18(BNb/Ta;Ti/Zr)陶瓷中,当Ba被Sr替换时,理论上极化能力会减弱,因为Sr(4.2A) 的极化能力比Ba(6.4A)弱。依照诱电性的极化理论,这意味着在Ba部分或完全被Sr替换时介质常数会降低。 然而,微波频率的介质常数不是因为Ba被Sr替换才降低的。这可能是由于
14、 A 或者 B 阳离子之间键强度的改变,使介质常数随着键能大小而降低或者升高。 无论如何,当LMT 中的Mg(a=1.32A)被Zn(a=2.04 A)替代和SLT 中的Sr被 Ca 代替时,介质常数如预想的的那样有了微小增加。 有三种机制造成微波频率的介电损失:(1)完美晶体中的非谐晶格造成损失,(2)外在的孔隙度、第二相、晶界和陶瓷杂质造成损失,(3)在真实而均匀的晶体中晶体点缺陷造成的,如掺杂,原子,及职位空缺数目损失。SLT 、 LMT 、 LZT 、 BNZ 、 BTT 、 BSNZ、 BSTT 有高的 Qf(表 2)。对于 BTZ,玻璃相助烧剂增加一点wt%就会显著增加密度和Qf。
15、 Vanderah 等人报告了密度为95%的La6 Mg0.913 Ti4.04 O18 微波介电品质为:。含有0.3wt% BB的SLT的密度和介电常数会增加,但Q会降低(表2)。Sr基陶瓷的烧结性能和Qf比Ba基陶瓷的低。当BNZ中的Ba被Ca部分替换时,因为非常高的损失样本显现出很弱的谐振。与LZT较高的损失相比,LMT的可能由于锌的损失造成氧空位浓度增加,即使是在陶瓷球被焙烧过的LZT包裹住的情况下烧结的。在钛基电介质粉中,由于在高温下Ti4+变成Ti3+的减少和氧的损失阻止了Qf品质的改善。为了尽量减少损失钛,含钛陶瓷应在1350下退火10小时。随着SLT玻璃相的增加,Qf值从209
16、00千兆赫增加至23000千兆赫,而经过退火后的LMT的从33000千兆赫增加到35000千兆赫。其他样品的Qf并没有表现出很大的改善。LT在1兆赫时具有非常低的损耗,微波谐振频率差。 在本研究中陶瓷的共振频率温度系数()如表2,在钡基钙钛矿结构和锶的化合物的普遍比较中得知,Sr含量的增加可能改变氧八面体框架。据科拉等研究,从根本上说,锶和钡基钙钛矿的变化是因为八面体结构发生倾斜。值表明结构和成分发生重大变化。在ABO3钙钛矿中通过公式(公差因子t)同时计算了平均面距,它随Sr含量的增加而减小。这是由于相对于Ba2+ ,Sr2+较小。图6显示了f随t的变化而变化。黄等根据La 基和Ba基A5B4O15陶瓷的t-关系发现它可以通过调节A和B阳离子的大小得到一定范围的值。他们还观察到,镧化合物在t1时得到负的,而钡基陶瓷在t1时得到正的。在标识上存在的差异可以解释为由于存在在环境的差异。在A6B5O18钙钛矿目前的研究上,我们也提出了类似的意见。相反,从观察中,锶钙钛矿有
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 项目执行阶段质量控制方案
- 2026年中小学人工智能教育课程融合实施方案
- 2026云南保山昌宁县农业农村局招聘协检员10人建设笔试备考题库及答案解析
- 2026年建筑施工噪声治理培训试卷及答案
- 2026年幼儿园教师资格考试题库及答案
- 2026年农民工就业服务培训测试题及答案解析
- 2026年上半年黑龙江大庆市肇州县人才引进60人(县属事业单位、县属学校岗位)建设考试参考试题及答案解析
- 2026江苏南京大学YJ20260551国际关系学院特任副研究员招聘1人建设考试备考题库及答案解析
- 桂林市2026事业单位联考-综合应用能力C类自然科学专技模拟卷(含答案)
- 施工场地排水系统设计方案
- 2025高中历史时间轴完整版记忆手册
- 临时施工占道施工方案
- 《煤矿安全规程》2025版
- 2025广东深圳市罗山科技园开发运营服务有限公司高校应届毕业生招聘笔试参考题库附带答案详解
- 手持风扇质量检验及标准说明
- 血站清洁消毒培训课件
- 药物性剥脱性皮炎
- 2024版电网典型设计10kV配电站房分册
- DB32∕T 4341-2022 水下道路隧道消防系统工程施工质量验收规范
- 对口支援新疆管理办法
- 北师大版(2024)七年级下册数学期末复习:解答题压轴题 尖子生练习题(含答案解析)
评论
0/150
提交评论