基于晶界缺陷Dy元素掺杂BaTiO_(3)陶瓷的可靠性研究OA
BaTiO_(3)陶瓷作为一种高可靠介电材料,研究BaTiO_(3)陶瓷晶界缺陷对多层陶瓷电容器(Multilayer ceramic capacitors,MLCC)的可靠性提升具有非常重要的意义。本文通过固相法制备一系列两性稀土元素Dy掺杂BaTiO_(3)陶瓷(Dy:0.2、0.5、1.0、2.0和5.0 mol%),研究稀土元素Dy掺杂位点不同所引起的缺陷类型对BaTiO_(3)陶瓷晶界缺陷的影响。结果表明:Dy_(2)O_(3)掺杂量为0.2 mol%时,晶粒尺寸为330 nm,电导激活能为1.534 eV,晶界势垒为0.4645 eV,禁带宽度为3.193 eV,氧空位含量为32.67%,陶瓷样品具有较高的晶界激活能和晶界势垒,高绝缘的晶界特性满足高可靠性介电材料要求。缺陷分析证明Dy<1.0 mol%时,Dy^(3+)取代Ti^(4+)形成受主掺杂,产生VÖ作为施主态增加体系内载流子浓度,降低晶界激活能和晶界势垒,复阻抗性能下降;Dy>1.0 mol%时,一部分Dy^(3+)会取代Ba^(2+)形成施主掺杂,由于电荷补偿而产生V捕获电子,增加有效受主态,提高晶界激活能和势垒。本研究发现了晶界缺陷在稀土掺杂BaTiO_(3)陶瓷晶界势垒中的重要作用,为实现BaTiO_(3)基MLCC的高可靠性提供一条途径。
何辉湛;吕烨同;栾赛伟;张蕾;曹秀华;付振晓;孙蓉
中国科学院深圳先进技术研究院,先进材料科学与工程研究所,广东深圳518055 南方科技大学,广东深圳518055中国科学院深圳先进技术研究院,先进材料科学与工程研究所,广东深圳518055中国科学院深圳先进技术研究院,先进材料科学与工程研究所,广东深圳518055 昆明理工大学冶金与能源学院,昆明650093中国科学院深圳先进技术研究院,先进材料科学与工程研究所,广东深圳518055广东风华高新科技股份有限公司,先进材料和电子元器件国家重点实验室,广东肇庆526000广东风华高新科技股份有限公司,先进材料和电子元器件国家重点实验室,广东肇庆526000中国科学院深圳先进技术研究院,先进材料科学与工程研究所,广东深圳518055
化学化工
BaTiO_(3)陶瓷MLCC晶界缺陷晶界势垒可靠性
《现代技术陶瓷》 2026 (2)
P.150-163,14
国家重点研发计划(2022YFB380740)国家自然科学基金(51802142)广东省自然科学基金(2022A1515012604)先进电子元器件联合创新中心(FHR-JS-202103001)新型电子元器件与材料国家重点实验室(FHR-JS-202011012)。
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