鋇鐵氧體-介電復(fù)合磁電材料基礎(chǔ)研究.pdf

1、隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，整機(jī)系統(tǒng)的小型化、輕量化和多功能化成為我們時(shí)代發(fā)展的重點(diǎn)，電子材料的功能復(fù)合、寬頻和低溫共燒化成為目前急需解決的熱點(diǎn)。尤其，新型磁電復(fù)合材料在功能集成上的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。巨介電材料 CaCu3Ti4O12(CCTO)由于制備工藝簡(jiǎn)單并且具有優(yōu)異的綜合性能和廣泛的應(yīng)用前景，成為磁電復(fù)合材料中介電相的首選；而在GHz頻段具有優(yōu)異磁性能的M型和 Z型鋇鐵氧體成為復(fù)合材料的母體。因此，本論文圍繞著磁電復(fù)合材料中的介電

2、相材料CCTO和磁性相材料Z型鋇鐵氧體的制備和磁介性能分別展開(kāi)研究。在此基礎(chǔ)上，將M型鋇鐵氧體與CCTO復(fù)合，將Z型鋇鐵氧體與MgTiO3復(fù)合，并對(duì)兩種復(fù)合體系的磁電性能進(jìn)行了嘗試性研究，具體內(nèi)容如下：
　　首先，采用固相反應(yīng)法制備純CCTO陶瓷和Fe摻雜CCTO陶瓷，通過(guò)外加直流偏壓和溫度變化對(duì)陶瓷樣品的介電性能施加影響，探討了巨介電材料 CCTO的多介電弛豫行為的起源問(wèn)題。結(jié)果表明，室溫下低頻介電弛豫行為與樣品表面和金屬電極的

3、接觸有關(guān)；室溫下高頻介電弛豫與晶界或疇界等內(nèi)部阻擋層有關(guān)；高溫下低頻介電弛豫與界面處局域電荷的熱激活有關(guān)。同時(shí)，為改善介電材料CCTO的介電性能，通過(guò)Sr2+取代CCTO中A位Cu2+得到CCSTO陶瓷，樣品的介電損耗由純CCTO的0.1降至0.03（53 kHz，室溫），達(dá)到了降低CCTO材料的高頻介電損耗的目的，同時(shí)樣品的介電常數(shù)保持在3000左右，且截止頻率向高頻移動(dòng)。制備了稀土離子La3+、Y3+、Gd3+取代CCTO中B位Ti

4、4+得到稀土摻雜的CCTO陶瓷，同樣極大地降低了高頻介電損耗，有利于巨介電材料 CCTO在更高頻段的應(yīng)用。
　　其次，用固相反應(yīng)法成功地制備了單相Z型鋇鐵氧體，最佳預(yù)燒溫度為1250 oС，燒結(jié)溫度為1270 oС。通過(guò)氧氣氛燒結(jié)和離子取代拓寬了Z型鋇鐵氧體的燒結(jié)區(qū)間。少量稀土元素Dy摻雜的Z型鋇鐵氧體與單相Z型鋇鐵氧體相比，磁性能得到了提高，磁導(dǎo)率從13.5增加到16.8，同時(shí)截止頻率從0.59 GHz提高到1.10 GHz。<

5、br>　　最后，將巨介電材料CCTO與M型鋇鐵氧體進(jìn)行復(fù)合，并且實(shí)現(xiàn)了該復(fù)相陶瓷的低溫?zé)Y(jié)。900 oС燒結(jié)的CCTO摻雜量為10％的復(fù)相陶瓷的電磁性能得到優(yōu)化，在1～30 MHz的頻率范圍內(nèi)，磁導(dǎo)率為7.1，介電常數(shù)為12；制備了MgTiO3/Z型鋇鐵氧體基電磁雙性能復(fù)合材料，并且系統(tǒng)地研究了這一新型電磁復(fù)合材料的磁電性能，確定了復(fù)合體系中最佳的磁介兩相材料的比例。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MgTiO3含量為5wt%的復(fù)相陶瓷的電磁性能得到優(yōu)化，在1