BaTi4O9微波介电陶瓷.docVIP

长 春 理 工 大 学 科 研 训 练 报 告 材料科学与工程 学院 0806112 班 姓 名 程 袁 时 间 11.01.01- 11.01.14 地 点 西区实验楼 216 指导教师 王 学 荣 目 的： 通过科研训练，让没有科研经验的大三本科生走进实验室初步接触科研，按照“分配科研训练题目→题目初步了解→广泛有哪些信誉好的足球投注网站文献资料→文献综述→拟定实验思路→进行简单实验→实验现象说明、简单结果分析→撰写科研训练报告，谈体会和心得”的流程，独立思考、独立设计方案、独立实验，培养学生理论联系实际、独立自主发现问题和解决问题的能力。 主要内容： 学会使用网络工具查阅资料，以“BaTi4O9微波介电陶瓷性能的研究”为关键词进行资料的查询； 对查得的资料进行归纳总结； 拟定BaTi4O9微波介电陶瓷的制备方法、实验流程和具体的操作步骤； 进行实验； 对产物的电介性能特性进行表征和分析； 得出结论； 撰写科研训练报告。 指导教师评语： 成绩评定 签字 年 月 日 注：本页由教师填写 添加Mn对BaTi4O9微波介电陶瓷制备和性能的影响 摘要： BaTi4O9微波介质陶瓷由于具有微波介电性能优异、制备工艺简单以及成本低等优点，已经成为微波介质陶瓷研究领域的热点。本文以在Ba－Ti系中具有最低介电损耗的BaTi4O9微波介质陶瓷为研究对象，运用了XRD、SEM等分析测试手段和HP4192A网络分析仪测试介电性能，对其制备工艺和介电特性进行比较系统的比较和研究，并且探讨Mn掺杂对BaTi4O9微波介质陶瓷的烧结工艺、微波介电特性的影响。 关键词 BaTi4O9 Mn掺杂 微波介质陶瓷 引言 近年来随着微波通信技术的高速发展，微波通讯对器件及材料的要求也越来越高，除了要求高介电常数、高品质因素和接近于零的谐振频率及温度系数外，追求器件的小型化、集成化、高可靠性，以及寻求可制成多层陶瓷电容器(MLCC)的材料已成为高技术微波陶瓷领域的重点研究方向之一。微波介质陶瓷作为微波通讯技术关键元器件材料，以其优良的高频介电性能，在微波通信技术领域中具有较大的应用价值，受到世界各国研究人员的关注。 目前，已经研究过且在微波电路中已实用化的微波介质陶瓷材料很多。微波介质陶瓷材料可以按其组成系统、介质特性及应用领域加以分类。目前普遍采用的标准是按其εr，的大小来分类。按陶瓷材料的εr大小可将微波介质陶瓷分为3类：低εr高Q值材料；中等εr和Q值材料；高εr低Q类材料。BaTi4O9属于中等εr和Q值材料[1]。 1955年Rase等首次报道了BaTi409化合物[2]。1971年Masse等第一次提出BaTi4O9作为微波介质材料的可能性，他们指出，在1MHz条件下，BaTi4O9的介电常数为38，介电损耗为5×10-4，介电常数温度系数为+50ppm/℃。起初BaTi4O9因Q值较低且温度稳定性差曾一度被忽视，但它工艺简单，原料便宜，通过掺杂(掺入ZnO/Ta2O5或用少量SnO2取代TiO2)可大大降低其损耗，并改善其温度稳定性，因此近年来BaTi4O9又重新得到重视。 未掺杂的BaTi4O9作为微波介质材料在工艺上存在烧结温度较高的问题，其烧成温度为1300℃左右，高温下的烧结过程增加了生产成本，并且高烧结温度易导致晶粒异常长大，使损耗增加，微波介电性能恶化。已经有很多学者通过添加低熔点玻璃对BaTi4O9进行低温烧结，而且近几年对BaTi4O9低温烧结的研究也取得了较好的成果。 BaTi4O9的制备方法 BaTi4O9常用的制备方法主要有三类： 2．1 固相反应法[3] 固相反应法是微波介质陶瓷粉料制备的传统方法，这种方法主要用于工业，原料是BaCO3和TiO2，但是，利用这种方法必须严格控制化学计量数，因为在BaTi4O9组成附近有许多热力学稳定的化合物。另外，利用此法获得致密的陶瓷需要大约1400℃的高温，导致组成和结构上的波动，这主要是Ti4+还原为Ti3+造成的，这会引起介电性能的严重降低。 2．2 溶胶-凝胶法 溶胶一凝胶(Sol-ge1)法是指金属有机物或无机化合物经过溶胶一凝胶化热处理形成氧化物或其它固体化合物的方法。这种方法能得到均匀的，颗粒很细的粉料，大大降低了陶瓷的烧成温度和烧结时间，并且材料的介电性能也有所提高。目前报道较多的溶胶——凝胶法是柠檬酸盐分解法。利用此法可以获得纯的结晶完好的纳米级（30－50nm）的BaTi4O9。特点是：获得样品的纯度高，烧结的温度低，通过控制烧结时间和温度可以调节微波介电性能控制介电