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1、------------------------------------------------------------------------------------------------应用电泳沉积技术制备钛酸钡铁电陶瓷薄膜_马亚鲁 硅酸盐通报 2002年第6期专题论文应用电泳沉积技术制备钛酸钡铁电陶瓷薄膜马亚鲁1 孙小兵2 王彦起3 李建林1(1天津大学理学院化学系,天津300072;2天津天士力集团,天津300142;3唐山市碳化硅厂,唐山063000) 摘 要 采用电泳沉积技术在Pt电极基片上制备BaTiO3铁电陶瓷薄膜。探讨了电泳沉积过程中的控制因素(悬浮液体系、
2、电场强度、料浆浓度、沉积时间等)对成膜性能的影响,并对薄膜材料的结构、性能进行了表征。实验结果表明:在1050℃(2h)的烧成温度下,经重复沉积—烧结2～3次可得到基)下的介电常数ε=2300,介电损耗tanδ=本无缺陷的BaTiO3陶瓷薄膜。测量频率在1kHz时,室温(23℃012。关键词 电泳沉积技术 BaTiO3铁电薄膜 介电性能 钛酸钡铁电薄膜材料具有介电性和铁电开关,限制。电泳沉积法利用电泳动现象,在外加电场的作用下,胶体粒子在分散介质中作定向移动;达到电极基材后发生聚沉而形成较密集的微团结构的过程。电泳沉积法用于制备薄膜材料源于20世纪50年代[6]。———————
3、———————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------由于该方法存在以下优点:(1)设备简单,成本低;(2)成膜快,适宜大规模制膜;(3)被镀件的形状不受限制,薄膜厚度均匀;(4)电泳沉积时料液可循环利用,无污染物排出。因而已广泛用于传统陶瓷、高技术陶瓷、生物陶瓷、超导材料及薄膜的制备技术中。本研究工作将采用电泳沉积技术在铂电极上制备成型钛酸钡薄膜,并经适当热处理制备出高电容的铁电薄
4、膜材料。探讨电泳沉积过程中的控制因素(悬浮液体系、电场强度、悬浮液中粉末的浓度、沉积时间等)对成膜性能的影响,并对所制。BaTiO3超细粉末[7]。TEM～100nm之间。XRD分析表组成。电泳沉积过程如图1所示。选取2种不同的BaTio3悬浮溶液体系,电极材料为铂片,其厚度约为0.3mm,纯度为99.99%。铂片经金刚砂磨光并在丙酮溶液中超声洗净。铂阴极和阳极间的距离为2cm,电极间电压可在0～1000V之间进行有1电磁搅拌器2冰水冷浴3电泳槽4Pt片阴极5Pt片阳极6毫安表7伏特表0～1000可控直流稳压电源图1电泳沉积实验装置的示意图作者简介:马亚鲁(1968～),女,博士
5、,副教授1主要从事无机材料的研究工作.13?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------Allrightsreserved.http://www.cnki.net 硅酸盐通报 2002年第6期效调节。将所选取的悬浮液体系和一定含量Ba2TiO3粉末经适
6、当时间的超声振荡,分散均匀后在冰水冷浴中进行电泳操作。电泳完毕后制备的BaTiO3薄膜经自然干燥后于1050℃,2h进行烧结,制备得到致密、具有较好介电性能的BaTiO3铁电薄膜材料。利用日本RIGAKUD/MAXⅢB型X射线衍射仪分析粉末和薄膜材料的相组成,利用JEOLCX100Ⅱ型透射电子显微镜对粉末的形貌和粒径进行观察。利用HP2XL30E扫描电子显微镜对薄膜的微观结构(表面形貌及厚度等)进行观察。利用HP24192型低频阻抗分析仪测定样品的介电性能。专题论文定悬浮体系中的胶体粒子作定向运动来实现的。对于BaTiO3粉末而言,选取一种合适的悬浮介质很重要。据报道有3种有机溶
7、剂体系对悬浮Ba2TiO3粉末很有效:二甘醇二甲基乙醚,12硝基丙烷和吡啶,然而这些溶液都是有毒的。为克服以上溶剂在使用过程中的缺点,我们选取了2种不同的溶液体系,即丙酮+碘+水混合体系和乙酰丙酮+乙醇混合体系作为分散悬浮溶液,2种体系的作用机理不尽相同,但都可产生自由质子而使BaTiO3微粒吸附自由质子而带上正电荷,这可通过BaTiO3颗粒向阴极泳动沉积而证实。——————————————————————————————————————---------------------
