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(Ta2O5)1-x(TiO2)x陶瓷作为高密度动态存储器的备选材料已经引起广泛关注。实验发现,当TiO2掺杂摩尔比≥40mol.%时具有介电负温度系数特性,如何有效补偿负温度系数特性成为一项重要的研究课题。温度补偿实现的常规手段是在负温度系数材料中掺杂正温度系数材料使材料体系的温度系数接近于零,以获得稳定的工作温度特性。但掺杂所带来的组分配比控制等必会增加工艺上的难度和成本。
本研究中,首先采用大功率CO2激光快速烧结方法和传统炉烧方法,成功制备出高掺Ti的(Ta2O5)1-x(TiO2)x基陶瓷(x=0.3,0.4,0.5)。研究发现:TiO2掺杂摩尔比为0.4时,传统炉烧方法制备的陶瓷呈现介电负温度系数特性,分别为-505ppm/℃;而激光烧结的样品呈现介电正温度系数特性,分别为+888ppm/℃;将样品在氧气下退火,可使(Ta2O5)0.6(TiO2)0.4陶瓷介电温度系数接近于零(+120ppm/℃),达到良好的介电温度系数补偿效果。
本文系统地研究了高掺Ti系(Ta2O5)1-x(TiO2)x陶瓷在低温下的介电性能,并通过XRD、SEM和拉曼光谱分析了实现介电温度补偿的机理,认为介电温度系数的有效调和是通过调节氧缺位的浓度实现的。本研究提供了一种工艺简单、重复性好的调和高掺Ti系(Ta2O5)1-x(TiO2)x陶瓷介电温度系数的方法。