【摘 要】
:
作为电子信息领域核心元器件,介电陶瓷电容器正逐步向片式化、微型化、高容量化等方向发展,驱动介质陶瓷材料迎来研究热潮。与传统介电材料相比,巨介电材料具有温度和频率稳定性良好的优势,可以满足器件的高性能化发展,具有广阔的应用前景。TiO2基陶瓷作为一种新型巨介电陶瓷材料,具有环境友好、频率稳定性好等优势,有望成为解决大容量高端陶瓷电容器“卡脖子”技术发展的关键核心材料。然而,TiO2基陶瓷的制备工艺、
论文部分内容阅读
作为电子信息领域核心元器件,介电陶瓷电容器正逐步向片式化、微型化、高容量化等方向发展,驱动介质陶瓷材料迎来研究热潮。与传统介电材料相比,巨介电材料具有温度和频率稳定性良好的优势,可以满足器件的高性能化发展,具有广阔的应用前景。TiO2基陶瓷作为一种新型巨介电陶瓷材料,具有环境友好、频率稳定性好等优势,有望成为解决大容量高端陶瓷电容器“卡脖子”技术发展的关键核心材料。然而,TiO2基陶瓷的制备工艺、组分设计及受主离子价态等对其介电性能的影响规律还不甚清晰,其巨介电来源机制仍存在争议。因此开展不同价态受主离子掺杂TiO2陶瓷的制备工艺、介电性能以及巨介电来源机制的研究具有一定的理论意义和应用价值。本文采用传统固相法以(Cu1/3Nb2/3)xTi1-xO2(简称C(Ⅱ)NTO)陶瓷为例研究制备工艺和组分设计,并在此基础上制备Cu+/Cu2+与Nb5+共掺的C(Ⅰ)NTO/C(Ⅱ)NTO和Fe2+/Fe3+与Nb5+共掺的F(Ⅱ)NTO/F(Ⅲ)NTO四种陶瓷材料,通过研究电学性能和弛豫行为确定两种受主离子Cu+/Cu2+、Fe2+/Fe3+不同价态掺杂TiO2基陶瓷介电性能和巨介电来源机制,并从离子半径、离子价态方面对比分析陶瓷的介电性能及机制。主要内容和结果如下:1.通过研究烧结气氛、烧结温度、保温时间、掺杂组分对C(Ⅱ)NTO陶瓷的微观结构和介电性能的影响,制备晶粒均匀、致密性高、介电性能优异的金红石相C(Ⅱ)NTO陶瓷。确定最佳制备工艺为:在空气气氛下,烧结温度为1390℃,保温时间为10 h;确定x=0.5%为最佳掺杂组分的陶瓷。2.通过传统固相法分别制备纯金红石相(Cu1/4Nb3/4)0.005Ti0.995O2(简称C(Ⅰ)NTO0.5)和(Cu1/3Nb2/3)0.005Ti0.995O2(简称C(Ⅱ)NTO0.5)陶瓷,确定Cu+掺杂的C(Ⅰ)NTO陶瓷最佳烧结温度为1330℃。结果表明C(Ⅱ)NTO0.5比C(Ⅰ)NTO表现出更优异的介电性能:1 k Hz时,C(Ⅰ)NTO0.5陶瓷介电常数为23890,介电损耗为0.023,可为Y9R电容器提供备选材料;而C(Ⅱ)NTO0.5陶瓷介电常数为27060,介电损耗为0.011,可为X9F电容器提供备选材料。揭示陶瓷巨介电来源机制主要为EPDD效应,有利于降低其介电损耗。3.通过传统固相法分别制备纯金红石相(Fe1/3Nb2/3)0.005Ti0.995O2(简称F(Ⅱ)NTO0.5)和(Fe1/2Nb1/2)0.005Ti0.995O2(简称F(Ⅲ)NTO0.5)陶瓷,确定最佳烧结条件为:预烧温度均为1100℃,F(Ⅱ)NTO和F(Ⅲ)NTO陶瓷烧结温度分别为1380℃和1330℃。结果表明F(Ⅱ)NTO0.5比F(Ⅲ)NTO0.5表现出更优良的介电性能:1 k Hz时,F(Ⅲ)NTO0.5陶瓷介电常数为2900,介电损耗为0.125,满足Y6S陶瓷电容器的应用要求;而F(Ⅱ)NTO0.5陶瓷介电常数为13450,介电损耗为0.088,满足Y8R陶瓷电容器的应用要求。同时研究表明陶瓷的巨介电来源机制为IBLC效应。Cu+/Cu2+掺杂的陶瓷介电损耗比Fe2+/Fe3+掺杂的陶瓷低,是由于离子半径和巨介电来源机制的不同所致。
其他文献
有机-无机杂化钙钛矿太阳电池(PSCs)因其具有带隙可调、光吸收系数高、载流子寿命长和迁移率大等优点而备受关注。在过去的十多年间,其光电转换效率(PCE)从3.8%迅速提升到25.7%,但与Shockley-Queisser极限理论效率仍然存在差距。钙钛矿薄膜在制备和退火过程中会产生许多缺陷,这些缺陷会引起光生载流子复合,导致电池效率和稳定性下降。本论文采用1,2-氨基-6-氟代苯并噻唑、六氟磷酸
随着新型冠状病毒疫情防控政策的逐步开放,强制要求人们在公共场合佩戴口罩似乎变得不太可行,如何提高人们主动佩戴口罩的意愿,对今后的疫情防控工作会有巨大帮助。虽然通过工业设计改变口罩的造型和材质,使得安全、舒适、廉价的普通医用口罩得以量产,但人们的消费理念也在发生改变,单调的蓝色容易造成审美上的疲劳,如同穿衣戴帽一样,基本的需求得到满足后,慢慢就会产生花样。萌化创意口罩是在普通医用口罩的基础上改变口罩
元宇宙(Metaverse)作为一种“当红”现象,不等同于宇宙学中的元宇宙(former universe)、开放式游戏(free game)和赛博空间(cyberspace),它是基于现实世界产生的虚实交互的新系统。在元宇宙不断发展和成熟的过程中,我们面临着公法和私法两个领域当中的刑事违法犯罪频发、数字财产保护不力、数字人格频受侵害、数据垄断时有发生等法律风险。这需要坚持“以人为本”的基本原则,
环氧树脂综合性能优异,被广泛应用。其中用量最大的是双酚A环氧树脂(E54),然而传统环氧树脂源于石化资源,该资源不可再生且对类有害,因此开发可再生天然资源的环氧树脂逐渐成为研究热点。近年来,各种基于生物资源的环氧树脂陆续被开发出来,取得重大成果,尤其是天然酚类转化的复合材料,在环氧树脂领域具有广阔应用前景。其中,生物基单体丁香酚来源广泛,结构简单,化学特性优异,可以降低石油资源对环境和类的危害。本
热电转换技术可直接实现热能与电能之间的相互转换,且在转换过程中无传送部件、无噪音、无污染物且易实现微型化,符合现代社会低碳绿色的环保理念,因此,依赖热电转换技术的热电制冷和热电发电技术在航空航天、微区制冷、废热处理等方面具有极其重要的应用潜力。热电器件的能量转换效率由热电材料的热电优值决定,而热电优值的提升需要实现对电、热输运的协同调控。本文以中温区热电材料PbSe体系为研究对象,围绕构建PbSe
随着经济快速发展和科技不断进步,传统化石能源的过度消耗导致了能源供给不足和严重的环境问题,使得清洁能源的开发和利用受到各国政府高度关注。但由于清洁能源具有间隙性、地域性及不可连续性等特点,使得储能技术与器件显得越来越重要,而超级电容器在储能技术及器件中占有非常重要的地位。随着储能需求不断增长,发展高功率密度下具有高能量密度的超级电容器电极材料及器件已迫在眉睫。优异性质的超级电容器电极材料是发展和组
2021年是元宇宙元年,随着“Roblox”的上市,元宇宙开始进入大众的视野,随后便掀起了一场“元宇宙热”。在元宇宙给人类带来众多利处的同时,一个发生在元宇宙中的性侵案也不容小觑。元宇宙作为一个与现实世界完全平行的世界,在其中实施的犯罪行为具有法益侵害的现实性,故,对于在元宇宙中的违法犯罪者当然有法律规制的必要性。
有机-无机杂化铅卤钙钛矿材料由于其优异的光物理性能,如对高能量辐射高的吸收系数、良好的载流子传输性能,及其具有密度大和低成本的溶液加工性等优点,使其成为制备高能辐射检测器的理想材料。然而,有机-无机卤化铅钙钛矿中存在的一些问题阻碍了其商业化的进程。首先是铅的毒性问题,因为铅离子极易溶于水,并且会严重损害人类大脑,进而威胁整个生物系统。其次是内在不稳定性。有机-无机杂化铅卤钙钛矿对氧气和水分非常敏感
流传千年之久的造纸术,为我国和全世界文明传播提供了重要桥梁。时至今日,前人为我们留下了无数珍贵传承和史料的同时,我们每时每刻也在将新的历史延续下去。在档案无纸化还未发展成熟的今天,这些庞大的纸质资料因为各种原因仍然需要各大图书馆、档案馆日以继夜的悉心保管,但难免出现漏洞,造成珍贵文献资料的损毁,令人扼腕。其中,火险是纸质资料保存最具偶然性、爆发性和毁灭性的灾祸,自古以来就是文献书籍保存的重点。档案
传统p-n结太阳电池的光-电转换效率受限于S-Q极限,主要原因在于受限于材料带隙的光电压和各类复合限制的光电流。传统太阳电池,不论是p-n结电池,还是敏化太阳电池,其开路电压受到材料本身性质和带隙的影响被限于1V以内。基于此现状,科学研究者将研究方向转为具有获得大于带隙的开路电压潜力的铁电材料,铁电材料本身所具有的铁电性(具体体现为材料具有自发极化的特性)使其成为在光伏领域极具前景的材料。在众多的