溶胶凝胶法制备掺杂钛酸钡基电子陶瓷和薄膜的研究

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1、摘要环境问题已经成为阻碍社会发展的首要问题。为了保护日益严峻的地球环境，我们必须改善我们所使用的材料，无铅钛酸钡陶瓷因而受到越来越多的关注。钛酸钡系列电子陶瓷是近几十年发展起来的新型现代功能陶瓷，目前已成为现代功能陶瓷中最重要的一类，是电子陶瓷元件的基础母体原料。自从20世纪40年代发现钛酸钡优良的压电和介电性能以来，关于钛酸钡的制各和性能研究．已经成为无机非金属材料的一个热点领域。我国制备和研究钛酸钡的技术与其它发达国家相比，起步较晚，在材料、功能和寿命等诸多方面还有较大的差距，在这方面，还有许多的工作有待开展。在溶胶凝胶的制备过程和制陶过程对成品陶

2、片的粒径大小、均匀程度和密度等性质都有很大的影响，而这些性质又强烈影响着钛酸钡陶瓷和薄膜的电学性质，所以本论文选择掺杂钛酸钡的溶胶凝胶法制备和电学性质作为研究课题。主要对钛酸钡系电子陶瓷和薄膜的介电常数、介电损耗及电阻率和掺杂量、烧结温度、成型压力等的关系进行研究和探讨。本论文工作的主要内容有：我们以溶胶凝胶法为原理，从制备新型无铅介电材料出发，制备出Bi、La、Nd、ce四种元素掺杂的钛酸钡粉体、陶瓷和薄膜。采用红外分析技术，详细地分析和讨论了在溶胶配制以及干凝胶的热处理过程中的反应，特别是有机盐的水解和聚合反应：采用DIA、XRD、SEM等技术讨论

3、了掺杂钛酸钡粉体的固相反应、结晶温度、结晶性能。由上述溶胶凝胶工艺所制备的掺杂钛酸钡粉体出发，采用传统的电子陶瓷制备技术，制备了掺杂钛酸钡陶瓷，运用SEM、XRD等分析手段表征了陶瓷的物化结构性能，对掺杂量、烧结温度、成型压力等因素对陶瓷的介电性能和电阻率的影响进行了研究。并探讨了Si的引入对掺杂钛酸钡陶瓷结晶状况的影响。使用本文提出的溶胶工艺，制备出了不同掺杂的钛酸钡薄膜，通过对不同螯合剂、热处理温度的选择制备出了主晶相为钙钛矿结构的钛酸钡薄膜。关键词：溶胶凝胶，钛酸钡，掺杂，介电陶瓷，铁电薄膜ABSTRACTItisnecessarytodisco

4、verthenewmaterialsandimprovethepropertiesofmaterialsthatweareusingtosafeguardtheenvironment，sinceenvironmentismoreandmoreimportantforUS．Bariumtitanatewhichhasbeendevelopedforseveraldecadesyears。isatypicalofenvironmental·concernedmaterial．Todayitbecomeoneofthemostimportantfunctio

5、nalceramics，andusedasthebasicrawmaterialsinthecompositionofceramicscapacitors．TheresearchofpreparationandthepropertiesofBThasbeenafocalpointinthefieldofinorganicsolidchemistryduetoitsexcellentdielectricpropertiesdiscoveredin1940s．However，theresearchofbariumtitnatewasonlyinrecent

6、yearsinourcountryandthereiSalotofWOrktodo．丁hepreparationconditionscarriedoutofbariumtitanatepowders、ceramicsandfilmshasstrongeffectsonthegrainsizeanddensityofbariumtitanateceramics，whichinfluencestheelectricalpropertiesofbariumtitanatetremendously．Therefore，wechosethepreparation

7、andthestudyonthepropertiesofdopedbariumtitanateasthetask．Synthesisofdopedbariumtitanateceramics，preparationoffilmsandtherelationshipbetween￡，、tan6、Pandtemperaturewasdiscussedindetail．Themainworkisasfollows．Inthispaper，ThedopedBaTi03powders、ceramicsandfilmshavebeenpreparedusingth

8、eSol—Gelmethod．BytheIRtechnology，weanalyzedandd