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本论文通过XR分析研究不同预烧温度对ZriO-TiO2粉体六方钛铁矿结构的影响,得出800℃为体系的最佳预合成温度。通过掺杂少量的B2O3发现,陶瓷体的烧结温度降低到9000C以下,抑制ZnTiO3的分解。通过添加不同含量的TiO2和B2O3调整ZnTiO3陶瓷体系的介电性能,发现掺杂1.0wt.% B2O3的ZnO+1.2TiO2陶瓷体系在900℃烧成,陶瓷材料具有较优良的介电性能:εr=26,Qxf34,890 GHz,τf=11 ppm/℃。
XRD分析表明以碱式碳酸镁形式加进去的适量的MgO能够稳定六方钛铁矿结构,避免当烧结温度高于945℃时,(Zn1-xMgx) TiO3相分解生成(Zn,Mg)2TiO4和金红石TiO2。研究发现,掺杂x(MgO)=0.2时,能够得到含量最多的稳定的(Zn,Mg)TiO3相。添加少量的烧结助剂后,(Zn,Mg)TiO3-0.25TiO2体系在975℃烧成,具有较优良的介电性能:εr=28,Qxf=55,830GHz(5.78GHz),τf=-0.6 ppm/℃。
研究了将上述的两种材料做成多层片式瓷介电容器(MLCC)的情况,通过SEM观察瓷体与内电极共烧后的微观结构发现,两种瓷体均能与所使用的内浆匹配共烧,两种材料均能用于制造MLCC。其中,ZriO+l.2TiO2掺杂B2O3的材料烧成温度(900℃)较低,能与纯银浆共烧,然而陶瓷体的致密度不够,绝缘电阻较低,不能满足微波MLCC对瓷体的绝缘电阻的要求;而采用(Zn,Mg)TiO3-0.25TiO2做成的元器件,各方面的性能均较为优良,介质耐压大于2000V/5s,绝缘电阻率均大于1012Ω·m,电容温度系数在0±30ppm/℃以内。