BaTiO3基陶瓷离子扩散行为及其介电性能影响研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着技术不断进步,多层陶瓷电容器(mlcc)作为应用最为广泛的基础元器件,性能不断提高,已成为全球用量最大、发展最快的片式元器件之一。mlcc主要表现为具有高可靠、高精度、高集成、高频率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特点。目前日本在全球mlcc领域保持优势,与国外知名厂商相比,国内对于x8r 和 x9r mlcc 材料的研究工作还处于起步阶段,存在电容器介质层厚度较厚,介质层数较少等问题,极大限制了mlcc微型化和高容量,高纯、超细、高性能陶瓷粉体制造技术和工艺是制约我国电子陶瓷产业发展的瓶颈。因此研发高性能mlcc陶瓷材料,对弥补我国 mlcc陶瓷材料的核心技术缺失,提高国产mlcc质量和市场份额具有十分重要的意义。

陶瓷粉末是制造mlcc元器件的最主要的原料,其核心要求在于纯度、颗粒大小和形状等。目前有多种化学法来合成不同形貌尺寸的陶瓷粉体,如共沉淀法,溶胶凝胶法、草酸盐法、微乳液法、醇盐氢氧化物溶胶沉淀法、溶剂热法、微波合成法、热解法、重力反应沉淀法等等。其中水热法尤其得到广泛研究并已经应用于商业生产中,水热法具有的优点有:(1)合成温度低,前驱体易获得,节约能源的同时还能提高反应活性;(2)反应速率快,合成粉体纯度高,结晶度好,粉体超细,粒径分布窄。

batio3 具有钙钛矿型晶体结构,具有三方相、正交相、四方相以及立方相等晶相,是典型的铁电体,因此 batio3或 batio3基陶瓷作为无铅陶瓷介质的代表性材料,广泛应用于电子学、热学、光学等领域。由于钛酸钡(batio3)的铁电、压电、耐压、绝缘性能非常优异,而且介电常数较高,目前经常用于研究制备 mlcc 的基体介质材料。1994年,dutta, prabir k.等人由氯化物合成的batio3陶瓷在室温、1khz下测得的介电常数为2960[1]。1994年
takashi hayashi等人合成的batio3薄膜测得的介电常数可以达到1000[2]。1997年zhu等人用水热法合成的具有亚微米粒径的batio3粉末,在测试中最高的介电常数值可达到3700[3]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

以水热法合成粒径分布窄、球形度高的超细batio3粉体作为包覆原料,然后采用湿化学法包覆简单金属氧化物壳层,得到batio3基陶瓷。探究金属离子的扩散行为对陶瓷核壳结构和介电性能的影响。在此基础上通过加入低熔点氧化物,在陶瓷烧结时形成液相,探究液相对金属离子在batio3基体中扩散行为的影响以及介电陶瓷核壳结构形成机理以及对介电性能的影响。

2.2 研究目标

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:采用化学沉淀法制备金属氧化物包覆的batio3基陶瓷,研究金属元素在陶瓷基体中的扩散行为对陶瓷显微结构及其介电性能的影响;

第8-12周:在包覆时加入bi2o3,在烧结时产生液相,研究液相对包覆层金属元素在基体内的扩散行为的影响,及其对陶瓷显微结构、介电性能的影响;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]dutta p k , asiaie r , akbar s a , et al. hydrothermal synthesis and dielectric properties of tetragonal batio3[j]. chemistry of materials, 1994, 6(9):1542-1548.

[2]hayashi t , oji n , maiwa h . film thickness dependence of dielectric properties of batio3 thin films prepared by sol-gel method[j]. japanese journal of applied physics, 1994, 33(9):5277.

[3]zhu w , wang c c , akbar s a , et al. fast-sintering of hydrothermally synthesized batio3 powders and their dielectric properties[j]. journal of materials science, 1997, 32(16):4303-4307.

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