高介電鈦酸鋇薄膜的電射流成型研究.pdf

1、鈦酸鋇BaTiO3(BTO)擁有高介電常數(shù)和低介電損耗，良好的鐵電、壓電和絕緣性能，是電子陶瓷中使用最廣泛的材料之一，被譽(yù)為“電子陶瓷工業(yè)的支柱”，在儲(chǔ)能器件以及微波通信領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。本文主要圍繞BTO薄膜的加工工藝展開，將電射流沉積和電泳沉積對(duì)比，選用了對(duì)于薄膜的沉積效果更好的電射流沉積方式。發(fā)展出了BTO厚膜的電射流沉積方法，配制了BTO懸浮液，研究了電射流參數(shù)對(duì)BTO薄膜形貌的影響，討論了熱處理方式對(duì)BTO結(jié)晶的影響;將電射

2、流沉積和電紡絲工藝初步結(jié)合，制備了基于BTO的紡絲-薄膜-紡絲的三層結(jié)構(gòu)，對(duì)其電容值進(jìn)行了測(cè)試，最后利用COMSOL對(duì)這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真。
　　采用BTO溶液和穩(wěn)定的懸浮液，在硅襯底上電射流沉積了BTO薄膜，研究了沉積高度和掃描間距對(duì)BTO厚膜的影響，降低電射流沉積高度和采用優(yōu)化的掃描間距，有助于減少BTO薄膜裂紋并提高其致密性;討論了薄膜熱處理方式對(duì)薄膜形貌的影響。從預(yù)防裂紋產(chǎn)生的角度出發(fā)，提出階梯預(yù)熱的去應(yīng)力方式以及合適的退火

3、方案。依據(jù)XRD的分析結(jié)果，對(duì)BTO薄膜的退火溫度和保溫時(shí)間進(jìn)行了對(duì)比，得出了最優(yōu)的BTO薄膜的退火溫度和時(shí)間。與電泳沉積BTO薄膜作對(duì)比，表明電射流沉積在制備薄膜方面具有優(yōu)勢(shì)。通過上述工藝制備的BTO薄膜在常溫，1kHz時(shí)的介電常數(shù)為2940。
　　為了在薄膜表面形成微結(jié)構(gòu)，研究了電紡絲工藝中實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)BTO纖維直徑的影響，發(fā)現(xiàn)采用較大的紡絲高度和較小的流量可減少BTO絲徑并增加其比表面積。在BTO薄膜基底上雙面沉積BTO纖維，