【摘 要】
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钛酸锶钡（BST）做为一种典型的电介质材料具有非常优异的介电、铁电、压电、挠曲电等性能,被广泛应用于各种电子器件。随着电子元器件朝着小型化、集成化方向发展,膜材料由于具有更小的体积随之被广泛研究。而相对于薄膜材料而言,厚膜材料具有耐压高和功率大等优点,诸多研究者对其进行了深入研究。在制备厚膜的各种工艺中,丝网印刷作为一种常见方法,具有成本低廉,操作简单等优点,但同时存在制备厚膜致密度低的缺点,尤其
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钛酸锶钡（BST）做为一种典型的电介质材料具有非常优异的介电、铁电、压电、挠曲电等性能,被广泛应用于各种电子器件。随着电子元器件朝着小型化、集成化方向发展,膜材料由于具有更小的体积随之被广泛研究。而相对于薄膜材料而言,厚膜材料具有耐压高和功率大等优点,诸多研究者对其进行了深入研究。在制备厚膜的各种工艺中,丝网印刷作为一种常见方法,具有成本低廉,操作简单等优点,但同时存在制备厚膜致密度低的缺点,尤其在较低的烧结温度下。本文的研究主要着力于解决这一问题,实现较低温度下丝网印刷厚膜的致密烧结。本课题使用丝网印刷技术在氟晶云母基底上制备Ba0.68Sr0.32Ti O3厚膜,首先研究了不同B2O3-Li2CO3掺杂量对厚膜的影响,结果表明:随着掺杂量的提升,厚膜内玻璃相含量增加,致密度明显提升。在掺杂质量百分比为4.5%时,样品具有最大的介电常数为326（10 k Hz,室温）,此时介电损耗为0.035,剩余极化强度为3.7μC/cm~2,矫顽场强为46.3 k V/cm,横向挠曲电系数为0.54μC/m（1 Hz）,厚膜的电学性能并不理想。为了进一步提升电学性能,论文采用了冷烧结（CSP）的新方法。利用Ba0.68Sr0.32Ti O3前驱液对浆料进行改进,研究了不同冷烧结压力、时间、温度、以及退火温度对于厚膜的具体影响。在20 MPa、170℃,预处理30 min及950℃退火条件下制备的BST厚膜的致密度获得明显提升,同时具有最优的电学性能。在相同测试条件下,介电常数和介电损耗分别为773和0.025,剩余极化强度为5.3μC/cm~2,矫顽场强为38.1 k V/cm,横向挠曲电系数为1.23μC/m,在未有掺杂的情况下实现了BST厚膜与银电极的低温共烧,厚膜为BST纯相结构。在上述实验的基础上,使用溶胶凝胶法制备Ba0.68Sr0.32Ti O3纳米粉体取代原先使用的微米粉体,发现在原工艺条件下制备的厚膜出现大量裂纹。使用分层预处理的方法解决了这一问题,探究了不同处理条件对厚膜的影响。实验进一步改进后,在950℃退火的厚膜样品具有很高的致密度,在三万倍电镜下几乎观察不到气孔。此时,厚膜样品的介电常数提高到1342（10 k Hz,室温）,获得很大提升,介电损耗为0.023,未有明显降低,剩余极化强度为5.9μC/cm~2,矫顽场强为32.7 k V/cm,横向挠曲电系数为1.73μC/m,具有良好的电学性能。
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