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热压烧结SiC/CCTO陶瓷电容器的工艺和性能

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热压烧结SiC/CCTO陶瓷电容器的工艺和性能

发布日期:2018-03-02 作者: 点击:

碳化硅(SiC)具有半导性和良好的导热性,近年来被应用于边界层陶瓷电容器领域,通过控制边界层的成分和结构,可以成功制备出高介电常数的SiC基边界层陶瓷电容器,其高温段的介电常数远高于传统的钛酸盐类介电材料,具有广阔的应用前景。对SiC陶瓷电容器的前期研究结果发现,其高介电常数出现在高温区;由于边界层结构的影响,其介质损耗非常高。因此,如何降低SiC电容器的介质损耗是今后该领域研究的一个重点。为了解决这些问题,热压烧结炉需要选择合适的第二相,降低SiC电容器的介质损耗,改善介电常数的温度稳定性。

Ramirez和Subramanian等人发现具有类钙钛矿结构的CaCu3Ti4O12(CCTO)具有优异的介电性能。在100~600 K的温度范围内具有很高的介电系数,并且几乎恒定不变,没有发现有相变发生,这是铁电或弛豫材料都难以达到的。由于极高的介电常数,CCTO被誉为“巨介电性能”材料。此外,CCTO还具有介质损耗较低、制备工艺简单、烧结温度低等优点,引起材料工作者的极大兴趣。但是CCTO介电性能对制备过程很敏感。不同工艺条件制得的样品的介电常数差别很大,进一步研究发现,CCTO内部缺陷和晶粒尺寸大小对其介电性能影响都比较大。D.Capsoni等研究了掺杂和CuO偏析对CCTO电输运和介电性能的作用,通过Fe、Ni、Co取代Ti位和CuO偏析,可以使纯CCTO试样晶界层的介电性大大提高,而晶体的体电容率受掺杂物的影响很小(90≤ξ1≤180),这表明其高介电性是由于晶界层的作用。他们指出:在空气中,通过中温(1323℃)固相反应,就可以制得内部阻挡层的CCTO电容器材料,通过选择合适的掺杂物,可以有效提高CCTO的介电性能。

CCTO在常温时就具有极高的介电常数,而且具有优异的温度独立性,没有相变发生,CCTO的介电损耗较低,若使SiC与CCTO复合,制得SiC/CCTO复合陶瓷电容器,则有望获得在低温范围和高温范围都具有极高介电常数的陶瓷电容器。

热压烧结炉

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