【正文】 電陶瓷 高介電常數(shù)介電陶瓷 —— 鐵電陶瓷 鈦酸鋇陶瓷 能展寬和移動(dòng)居里峰作用的原因 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 86 顆粒的影響 在鈦酸鋇陶瓷中 ， 當(dāng)顆粒直徑下降到 1μm以下時(shí) ，就有明顯的展寬效應(yīng) 。 這是因?yàn)樵诔?xì)粉中電疇是無(wú)規(guī)則的 ， 這種無(wú)規(guī)則導(dǎo)致了鐵電轉(zhuǎn)變的展寬 。 第 6章 介電陶瓷 高介電常數(shù)介電陶瓷 —— 鐵電陶瓷 鈦酸鋇陶瓷 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 87 ★ 高介電常數(shù)介電陶瓷 ——鐵電陶瓷 第 6章 介電陶瓷 常用鐵電鈦酸鋇瓷的類(lèi)型 （ 1） BaTiO3一 BaSnO3系陶瓷 這類(lèi)陶瓷中 BaSnO3的含量在 10％ ～ 15％ 左右 ， 配方中在主成分 BaCO TiOSnO2外還外加 ZnO以抑制晶粒過(guò)分長(zhǎng)大；加少量黏土可以提高泥料塑性 ， 改善工藝性能；加過(guò)量 BaCO3以防游離 SnO2出現(xiàn) 。 該類(lèi)陶瓷的介電常數(shù)在 6000～ 8000左右 ， 室溫電阻率為 1011Ωcm左右 ， － 55～ 25℃ 的介電常數(shù)溫度變化率在 50％ 左右 。 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 88 ★ 高介電常數(shù)介電陶瓷 ——鐵電陶瓷 第 6章 介電陶瓷 （ 2） BaTiO3CaSnO3系陶瓷 為防止 SnO2游離 ， 先將 Bi2O3和 SnO2做成燒塊 ， 再與其他原料混合燒結(jié) 。這類(lèi)陶瓷的介電常數(shù)為 2022～ 3000， 介電損耗約 1％ ～ 4％ 。 其優(yōu)點(diǎn) 是工藝性較好 ， 雜質(zhì)敏感度不大 ， 重復(fù)性好 。 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 89 ★ 高介電常數(shù)介電陶瓷 ——鐵電陶瓷 第 6章 介電陶瓷 （ 3） BaTiO3BaZrO3系陶瓷 這類(lèi)陶瓷的介電常數(shù)為3000～ 4000， 介電損耗小于 3％ ， 工藝性比較好 。 （ 4） BaTiO3—SrZrO3－ CaTiO3系陶瓷 采用 BaTiO3燒塊、 SrTiO3燒塊和 CaCO TiO2燒成。這類(lèi)陶瓷的介電常數(shù)為 4000～ 5000，介電損耗小于 3％，工藝性能好，性能比較穩(wěn)定。 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 90 ★ 高介電常數(shù)介電陶瓷 ——鐵電陶瓷 第 6章 介電陶瓷 鈮酸鹽系陶瓷 該系統(tǒng)具有很高的介電常數(shù) ， 即使不加添加劑 ， 甚至是單晶 ， 也具有比較平坦的介電常數(shù) 溫度曲線 。 比如在 鎢酸銅結(jié)構(gòu)的 Pb（ Mg1/3 Nb2/3） O3PbTiO3一 Ba（ Zn1/3Nb2/3） O3系統(tǒng)中 ， 就具有這類(lèi)很寬的峰和高達(dá)25000的介電常數(shù) 。 在專(zhuān)利文獻(xiàn)中有大量這類(lèi)介電材料組成的報(bào)道 。 這 類(lèi)介電材料的另一個(gè)吸引人的優(yōu)點(diǎn) 是其陶瓷的致密化過(guò)程可以在很低的燒結(jié)溫度下進(jìn)行 ，這便可在多層電容器中使用銀鈀合金電極 。 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 91 ★ 高介電常數(shù)介電陶瓷 ——鐵電陶瓷 第 6章 介電陶瓷 阻擋層電容器 大多數(shù)含 TiO2的材料 ， 在還原氣氛下燒成時(shí)材料的表面為導(dǎo)電性 ， 若隨后在空氣或氧氣中退火 ， 大多數(shù)材料重新獲得高阻抗態(tài) 。 阻擋層電容器的制備主要是根據(jù)還原了的化合物可部分再氧化這一原理 。 它使得材料的表面具有高阻抗特性 ， 而內(nèi)部卻是導(dǎo)電的 。 這樣一來(lái) ， 對(duì)整個(gè)材料來(lái)說(shuō) ， 有效介電層厚度即為上 、 下兩層氧化層厚度 （ h上 ＋ h下 ） 。 因此相對(duì)于全部被氧化的材料 （ 厚度為 d） 來(lái)說(shuō) ， 這種材料的介電常數(shù)得到了明顯的提高 ， 兩者介電常數(shù)之比為 d／ （ h上 ＋ h下 ） 。 這稱(chēng)為表面層半導(dǎo)體陶瓷電容器 。 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 92 ★ 高介電常數(shù)介電陶瓷 ——鐵電陶瓷 第 6章 介電陶瓷 若上面所講的有效介電層 （ 即高阻抗薄層 ） 不僅是在電極接觸上存在 ， 而是在每一個(gè)晶粒的周?chē)?（ 晶界 ） 存在 ， 那么整個(gè)材料就好像許許多多個(gè)電容器堆砌而成 ， 其有效介電常數(shù)將大大提高 ， 這就成了晶界層陶瓷 。 具有很高的介電常數(shù)（ 20220～ 80000），具有很好的抗潮性 和 工作可靠性 ，性能隨溫度的變化平緩，工作電壓相當(dāng)高。 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 93 晶界層陶瓷是在 BaTiO3半導(dǎo)體陶瓷表面上涂覆上適當(dāng)?shù)慕饘傺趸?（ 如 CuO、 MnO Bi2O TiO2等 ） ， 而后在適當(dāng)?shù)臏囟认潞涂諝庵羞M(jìn)行熱處理（ 第二次燒結(jié) ） ， 使涂覆氧化物與 BaTiO3等形成低共熔相 ， 沿著開(kāi)口氣孔 ， 滲透到陶瓷內(nèi)部 ， 并利用物質(zhì)沿晶界擴(kuò)散速度快的特征 ， 使氧化物的晶界迅速擴(kuò)散 ， 在晶界上形成極薄的絕緣層 。 或者把BaTiO3等陶瓷在一定氣氛中煅燒 ， 使晶粒發(fā)育比較充分的 BaTiO3半導(dǎo)化 ， 然后在適當(dāng)?shù)臏囟群脱趸瘲l件下 ， 使分凝在晶界上的金屬氧化物充分氧化 ， 從而形成絕緣層 。 ★ 高介電常數(shù)介電陶瓷 ——鐵電陶瓷 第 6章 介電陶瓷 Pierre Curie was born in Paris, on May 15, 1859. Pierre was killed in a street accident in Paris on April 19, 1906. Maric Curic Born in Warsaw on November 7, 1867. Marie died of leukaemia in July, 1934. 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 95 第 6章 介電陶瓷 Pulsed Laser Deposition (PLD) 脈沖激光沉積 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 96 材料的非線性介電性質(zhì) 第 6章 介電陶瓷 材料的介電性質(zhì) PLD 操作室 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 97 材料的非線性介電性質(zhì) 第 6章 介電陶瓷 材料的介電性質(zhì) PLD 操作 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 98 有關(guān)順電體的描述 一般來(lái)說(shuō)，材料的鐵電性只存在于居里溫度以下，在這個(gè)溫度以上，材料變?yōu)?順電體 ； 當(dāng)晶體從高溫降溫經(jīng)過(guò) Tc時(shí)，要經(jīng)過(guò)一個(gè)從非鐵電相（有時(shí)稱(chēng) 順電相 ）到鐵電相的結(jié)構(gòu)相變。 多數(shù)材料的極化是與外加電場(chǎng)線性成正比的，非線性效應(yīng)是不顯著的。有些稱(chēng)作 順電體 的材料，線性的極化效應(yīng)更加顯著。 綜上所述： 順電體即為非鐵電體，是極化強(qiáng)度 P與外電場(chǎng) E呈線性關(guān)系的電介質(zhì)材料。 第 6章 介電陶瓷 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 99 第 6章 介電陶瓷 鐵電體的幾個(gè)功能效應(yīng) 壓電效應(yīng)： 在某些晶體的特定方向施加壓力，相應(yīng)的表面上出現(xiàn)正或負(fù)的電荷，而且電荷密度與壓力大小成正比。 熱電效應(yīng)： 極化隨溫度改變的現(xiàn)象 非線性光學(xué)效應(yīng)、電光效應(yīng)、光折變效應(yīng) 等 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 100 材料的非線性介電性質(zhì) 第 6章 介電陶瓷 材料的介電性質(zhì) ? 研究論文每年 3000篇以上 ? 定期召開(kāi)國(guó)際會(huì)議： 國(guó)際鐵電會(huì)議（ IMF） 歐洲鐵電會(huì)議（ EMF） 鐵電應(yīng)用國(guó)際討論會(huì)（ ISAF） 集成鐵電體國(guó)際討論會(huì)（ ISIF） 亞洲鐵電會(huì)議（ AMF） ? 專(zhuān)業(yè)雜志： 《 Ferroelectrics》 ,《 Ferroelectrics Letters》 , 《 Integrated Ferroelectrics》 , 《 IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control》 居里溫度 Tc 當(dāng)晶體從高溫降溫經(jīng)過(guò) Tc時(shí)，要經(jīng)過(guò)一個(gè)從順電相到鐵電相的結(jié)構(gòu)相變。溫度高于 Tc時(shí)，晶體不具有鐵電性，溫度低于 Tc時(shí)，晶體呈現(xiàn)出鐵電性。通常認(rèn)為晶體的鐵電結(jié)構(gòu)是由其順電結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)微小畸變而得，所以鐵電相的晶格對(duì)稱(chēng)性總是低于順電相的對(duì)稱(chēng)性。如果晶體存在兩個(gè)或多個(gè)鐵電相時(shí)，只有 順電 鐵電相變溫度 才稱(chēng)為居里點(diǎn) ；晶體從一個(gè)鐵電相到另一個(gè)鐵電相的轉(zhuǎn)變溫度稱(chēng)為相變溫度或過(guò)渡溫度。 103 至今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的鐵電晶體有一千多種。 自發(fā)極化強(qiáng)度從 104C/m2到 1C/m2； 居里點(diǎn)有的低到 176。 C（酒石酸鉈鋰），有的高于 1500176。 C。 鐵電晶體的分類(lèi) 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 104 鐵電體磁滯回線測(cè)定儀 鐵電體電滯回線測(cè)定儀 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 105 05:58 材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料系 106 鐵電體參數(shù)測(cè)定儀