研究目的
设计一种新型Mg和K共掺杂BST粉末,采用溶胶-凝胶法制备,并研究掺杂浓度对介电性能的影响,包括与纯BST、Mg掺杂BST和K掺杂BST粉末的对比。
研究成果
镁和钾共掺杂有效降低了BST粉末的介电常数和损耗,特定组分(如2%镁、2%镁+2%钾、2%镁+5%钾)展现出适用于可调微波器件的低且稳定的性能。介电性能受结晶过程、掺杂机制和微观形貌影响。
研究不足
该研究仅限于粉末形态及特定掺杂浓度;其结果可能无法直接适用于薄膜或其他形态。部分行为机制(如20%钾掺杂粉末的介电常数)尚需进一步研究。该方法在工业应用中可能存在可扩展性或重现性问题。
1:实验设计与方法选择:
采用溶胶-凝胶法制备BST粉末,该方法因成本效益高且操作简便而被选用。具体步骤包括制备前驱体溶液和溶胶、干燥形成干凝胶、研磨,以及在900°C下热处理4小时。通过XRD和SEM进行结构和形貌分析,使用阻抗分析仪测量介电性能。
2:样品选择与数据来源:
样品包括纯BST、Mg掺杂(2%)、K掺杂(2%至20%)以及Mg-K共掺杂(2%Mg与2%至20%K)粉末。数据来自实验室制备的样品。
3:实验设备与材料清单:
设备包括磁力搅拌器、马弗炉、SEM、XRD和E4991A阻抗分析仪。材料包括冰醋酸、醋酸钡、醋酸锶、乙二醇甲醚、钛酸丁酯、乙酰丙酮、醋酸镁、钾前驱体(隐含)、石蜡和坩埚。
4:实验步骤与操作流程:
步骤包括加热搅拌冰醋酸,加入醋酸盐和钛酸盐,添加溶剂和络合剂,超声混合掺杂溶液,在110°C下干燥,研磨,在900°C下烧结,用石蜡压制成圆片,并在50 MHz至1 GHz范围内测量介电性能。
5:数据分析方法:
通过XRD图谱分析相结构、晶格参数和晶粒尺寸(使用FWHM)。利用SEM图像进行形貌观察。测量并分析介电常数和损耗的稳定性及数值。
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获取完整内容-
scanning electron microscope
Observing the morphology characteristics of the powders
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X-ray diffraction
Analyzing the phase structures of the powders
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impedance analyzer
E4991A
Measuring dielectric constant and dielectric loss tangent from 50 MHz to 1 GHz
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magnetic stirrer
Stirring solutions during preparation
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muffle furnace
Heat treatment of powders at 900°C
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