低温共烧pzt基压电陶瓷的研究及多层器件的制备

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1、中图分类号：TM282论文编号：102870615-S025学科分类号：080502硕士学位论文低温共烧PZT基压电陶瓷的研究及多层器件的制备研究生姓名朱福莉学科、专业材料学研究方向功能材料指导教师裘进浩教授朱孔军教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialsScienceandTechnologyResearchonLowTemper

2、atureCo-firingPZTBasedCeramicanditsApplicationasMultilayerDevicesAThesisinMaterialogybyZhuFuliAdvisedbyProf.QiuJinhao&Prof.ZhuKongjunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及

3、取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要低温共烧多层压电陶瓷具有体积小、性能高等优点，在集成电路等方面具有广泛的应用。多层低温共烧陶瓷技术的关键是选择在较低温度烧结时具有较高综合性能的陶瓷基体

4、，并可用流延等方法制备高质量的具有一定厚度的流延生片。Pb(Zr0.53,Ti0.47)O3-Sr(K0.25,Nb0.75)O3(PZT-SKN)陶瓷具有高的压电性能（d33=445pC/N）和高的居里温度（TC=356℃），是制作低温共烧多层器件的理想材料。本论文根据铌酸钾钠(Na0.5K0.5)NbO3陶瓷的组成，在PZT-SKN的基础上进行改进，研制了一种新的体系：Pb(Zr0.53,Ti0.47)O3-Sr(Na0.25,Nb0.75)O3(PZT-SNN)。通过探讨SKN/SNN含量、烧结温度、

5、CuO含量及潮解性能对陶瓷微观形貌和各方面性能的影响，确定了最佳的成分和烧结工艺，并利用流延法制备了低温共烧多层陶瓷器件，对其进行了性能测试。首先，利用传统固相法制备了PZT-SKN和PZT-SNN压电陶瓷，通过分析其微观结构和压电、介电等性能，得出当SKN含量为1wt%、SNN含量为2wt%，并且陶瓷在1175℃烧结时，两体系具有最优性能。当添加1wt%的CuO时，0.98PZT-0.02SNN陶瓷的烧结温度可降到900℃，3、d其性能为：ρ=7.67g/cm33=316pC/N、kp=0.49、εr=2

6、260、Qm=134.44、tanδ=0.012、TC=353℃。此成分的压电陶瓷可以用于制作内电极为Ag的低温共烧叠层器件。此外，通过对比两个体系的潮解性能，发现PZT-SNN系陶瓷的耐潮解性能比PZT-SKN体系好。其次，通过探索浆料制备工艺，利用流延法制备出了厚度约为60μm的流延生片，其表面光洁度较好，没有气泡、裂纹等缺陷，且可以很完整的从流延塑膜上揭取下来，可用于制备叠层器件。最后，通过确定合适的丝网印刷工艺和叠层、烧结工艺，成功制备出了叠层器件。观察其显微形貌可知，陶瓷层和内电极银层厚度均匀，且

7、两者之间的分界线很明显。内电极银层未出现流渗的现象。极化后测其压电性能可知，叠层器件的压电常数d33值随着层数的增加逐渐增加，且基本呈线性关系。同时，通过搭建实验平台，测得叠层器件的变形量和其产生的电压呈正比，说明其具有较好的传感性能，可利用其制作压电传感器。关键词：PZT-SKN，PZT-SNN，潮解性能，低温共烧，多层器件iABSTRACTWiththeadvantagesofsmallvolumeandhighperformance,multilayeredlowtemperaturecofiredp

8、iezoelectricceramichasawideapplicationinintegratedcircuitaspect.Thekeyfactorofthistechnologyistochooseapiezoelectricceramicwithagoodcomprehensiveperformancesinteredatlowtemperaturethatcanbemadeintofilmbysomem