鋇鐵氧體-介電復合磁電材料基礎研究.pdf

1、隨著電子信息技術的飛速發(fā)展，整機系統(tǒng)的小型化、輕量化和多功能化成為我們時代發(fā)展的重點，電子材料的功能復合、寬頻和低溫共燒化成為目前急需解決的熱點。尤其，新型磁電復合材料在功能集成上的優(yōu)勢越來越明顯。巨介電材料 CaCu3Ti4O12(CCTO)由于制備工藝簡單并且具有優(yōu)異的綜合性能和廣泛的應用前景，成為磁電復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型鋇鐵氧體成為復合材料的母體。因此，本論文圍繞著磁電復合材料中的介電

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研究。在此基礎上，將M型鋇鐵氧體與CCTO復合，將Z型鋇鐵氧體與MgTiO3復合，并對兩種復合體系的磁電性能進行了嘗試性研究，具體內容如下：
　　首先，采用固相反應法制備純CCTO陶瓷和Fe摻雜CCTO陶瓷，通過外加直流偏壓和溫度變化對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題。結果表明，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；室溫下高頻介電弛豫與晶界或疇界等內部阻擋層有關；高溫下低頻介電弛豫與界面處局域電荷的熱激活有關。同時，為改善介電材料CCTO的介電性能，通過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），達到了降低CCTO材料的高頻介電損耗的目的，同時樣品的介電常數(shù)保持在3000左右，且截止頻率向高頻移動。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在更高頻段的應用。
　　其次，用固相反應法成功地制備了單相Z型鋇鐵氧體，最佳預燒溫度為1250 oС，燒結溫度為1270 oС。通過氧氣氛燒結和離子取代拓寬了Z型鋇鐵氧體的燒結區(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，磁導率從13.5增加到16.8，同時截止頻率從0.59 GHz提高到1.10 GHz。<

5、br>　　最后，將巨介電材料CCTO與M型鋇鐵氧體進行復合，并且實現(xiàn)了該復相陶瓷的低溫燒結。900 oС燒結的CCTO摻雜量為10％的復相陶瓷的電磁性能得到優(yōu)化，在1～30 MHz的頻率范圍內，磁導率為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合材料，并且系統(tǒng)地研究了這一新型電磁復合材料的磁電性能，確定了復合體系中最佳的磁介兩相材料的比例。實驗發(fā)現(xiàn)，MgTiO3含量為5wt%的復相陶瓷的電磁性能得到優(yōu)化，在1