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RELAXOR FERROELECTRIC MATERIALS FOR MICROWAVE TUNABLE APPLICATIONS

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Journal of Advanced Dielectrics 2012年第1期2卷 19-33页

作者： QIWEI ZHANG jiwei zhai LING BING KONG Functional Materials Research Laboratory Tongji University Siping Road 1239Shanghai 200092P.R.China Temasek Laboratories National University of Singapore 5A Engineering Drive 1Singapore 117411Singapore

With strong dependences of dielectric constant on external applied electric fields,relaxor barium zirconium titanate(BaZr_(x)Ti_(1-x)O_(3)or BZT)and barium stannate titanate(BaS_(n)xTi_(1-x)O_(3)or BTS),in both bulk ceramic and thinfilm forms,are increasingly being recognized as potential candidates of microwave tunable materials for device *** paper is aimed to review the recent progress in understanding the dielectric properties(such as tunability,dielectric loss and dielectric constant)of these relaxor ***,due to their relatively high dielectric constant and loss tangent,pure Ba(Zr,Ti)O_(3) and Ba(Sn,Ti)O_(3) do not fully satisfy the requirements of practical device ***,various strategies have been developed to improve the dielectric properties of these two groups of relaxor *** this paper,wefirst discussed the dielectric tunability characteristics of pure Ba(Zr,Ti)O_(3) and Ba(Sn,Ti)O_(3) and then summarized the strategies that have been used,including(i)small amount acceptor or donor doping(such as rare-earth ions and transition metal ions)and(ii)forming composites with low loss and low dielectric constant microwave dielectric materials(such as MgO,MgTiO_(3) and so on).At the same time,the relationship between relaxor behavior and dielectric tunability was also discussed.

关键词： Relaxor materials barium zirconium titanate barium stannate titanate dielectric tunability ferroelectric composites

Optimization of synergistic energy storage density and efficiency for eco-friendly (Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.6)Sr_(0.4)TiO_(3)-based relaxor ferroelectric ceramics

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Journal of Materiomics 2021年第4期7卷 869-878页

作者： Hu Di Pan Zhongbin Wu Lukang Yang Fan Tang Luomeng Zhao Jinghao Shen Yihao Chen Yuyun Li Peng zhai jiwei Liu Jinjun School of Materials Science and Chemical Engineering Ningbo UniversityNingboZhejiang315211China Guangxi Key Laboratory of Chemistry and Engineering of Forest Products Guangxi University for NationalitiesNanning530006China School of Materials Science and Engineering Liaocheng UniversityLiaocheng252059China School of Materials Science&Engineering Tongji University4800 Caoan RoadShanghai201804China

Inspired by increasing demand of advanced pulsed power capacitors,the development of lead-free dielectric ceramic capacitors with high energy storage density and temperature-insensitive performance are extremely ***,the lead-free relaxor ferroelectric ceramics based on(1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))0.6Sr_(0.4)TiO_(3-x)Sr_(0.7)La_(0.2)ZrO_(3)[abbreviated as(1-x)NBST-xSLZ]are prepared by the solid-state reaction *** large recoverable energy density(Wrec)of 3.45 J/cm^(3) and efficiency(h)of 90.1%are simultaneously realized in 0.86NBST-0.14SLZ ceramic due to increased breakdown ***,both the Wrec and h of 0.86NBST-0.14SLZ ceramic display superior of thermal stability(20e180C),frequency stability(1e1000 Hz),and cycle stability(10^(4))within a satisfactory range of *** addition,the 0.86NBST-0.14SLZ ceramic can also achieve a large current density(CD)of 625 A/cm^(2),an ultrahigh power density(PD)of 50 MW/cm^(3) and a fast discharge rate(t0.90)of 160.8 ns at 160 kV/*** results demonstrate that the 0.86NBST-0.14SLZ ceramic could be a highly competitive and ecofriendly relaxor ferroelectric material for next-generation pulsed power capacitors.

关键词： Lead-free ceramics Energy storage density (Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.6)Sr_(0.4)TiO_(3) Thermal stability Power density

溶胶-凝胶法制备Ba_(0.90)Sr_(0.10)Zr_xTi_(1-x)O_3成分梯度薄膜的介电性能

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硅酸盐学报 2010年第12期38卷 2268-2274页

作者：高丽娜翟继卫同济大学功能材料研究所上海200092

采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si衬底上制备Ba0.90Sr0.10ZrxTi1-xO3(BSZT)(x=0～0.40)组分及其成分梯度薄膜,研究各组分及梯度薄膜的相结构、显微结构及其介电性能。结果表明:随着Zr含量的增加,组分BSZT薄膜的相对介电常数(εr)和... 详细信息

采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si衬底上制备Ba0.90Sr0.10ZrxTi1-xO3(BSZT)(x=0～0.40)组分及其成分梯度薄膜,研究各组分及梯度薄膜的相结构、显微结构及其介电性能。结果表明:随着Zr含量的增加,组分BSZT薄膜的相对介电常数(εr)和介电损耗(tanδ)降低,Curie温度向低温方向移动。与单相薄膜相比,成分梯度薄膜同时具有适中的相对介电常数(15030)及良好的温度稳定性。

关键词：锆钛酸锶钡梯度薄膜介电性能温度稳定性溶胶-凝胶

溶胶-凝胶法制备SiO_2-TiO_2纳米复合薄膜的结构及光学性能研究

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硅酸盐学报 1998年第4期26卷 465-470页

作者：翟继卫张良莹姚熹西安交通大学电子材料与器件研究所

采用ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺制备了（１－ｘ）ＳｉＯ２－ｘＴｉＯ２（ｘ＝５％，８％，２０％，３０％，４０％，５０％，摩尔分数）纳米复合薄膜．Ｘ射线衍射及折射率测量表明，随着ＴｉＯ２摩尔分数的增加，薄膜的折射率呈线性增加，而Ｔ... 详细信息

采用ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺制备了（１－ｘ）ＳｉＯ２－ｘＴｉＯ２（ｘ＝５％，８％，２０％，３０％，４０％，５０％，摩尔分数）纳米复合薄膜．Ｘ射线衍射及折射率测量表明，随着ＴｉＯ２摩尔分数的增加，薄膜的折射率呈线性增加，而ＴｉＯ２的析晶温度则降低．随着薄膜热处理温度的提高，其折射率亦增加，主要来自于薄膜结构转变的贡献，即由非晶态转变为锐钛矿相，由锐钛矿转变为金红石与锐钛矿两相共存，再转变为完全的金红石相结构，并诱导了ＳｉＯ２的晶化．掠入射Ｘ射线分析则示出，薄膜中晶粒大小分布沿薄膜厚度逐渐减小（由衬底向膜面方向），且随循环热处理温度的提高，晶粒大小分布的差异增大．ＡＦＭ分析表明，随热处理温度的提高，薄膜表面的粗糙度增大，与掠入射Ｘ射线的分析结果相一致．

关键词：溶胶凝胶法薄膜结构光学性氧化硅氧化钛

Ba_(0．6)Sr_(0．4)TiO_3-Mg_2TiO_4复合陶瓷材料的介电可调性及微波特性

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硅酸盐学报 2007年第11期35卷 1415-1418页

作者：孙建英翟继卫丑修建姚熹同济大学功能材料研究所上海200092

采用常规的陶瓷工艺方法制备了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-Mg_2TiO_4(BST-MT)复合陶瓷材料,并对其相结构、介电以及可调性和微波特性进行了研究。X射线衍射和介电温度特性测试结果表明,BST-MT复合陶瓷具有BST和MT两相结构,非铁电相MT的增加... 详细信息

采用常规的陶瓷工艺方法制备了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-Mg_2TiO_4(BST-MT)复合陶瓷材料,并对其相结构、介电以及可调性和微波特性进行了研究。X射线衍射和介电温度特性测试结果表明,BST-MT复合陶瓷具有BST和MT两相结构,非铁电相MT的增加降低了其铁电性,使其介电常数和介电损耗减小。介电偏压和微波性能测试结果表明,BST-MT复合材料仍能保持较高的可调性,且微波性能得到了明显改善。样品30%BST-70%MT(质量分数)在10 kHz下的介电常数为78,介电损耗为0.000 6,在外加3 kV/mm偏置电场作用下,可调性达到25%,在3.714 GHz频率下的介电损耗为0.0145。

关键词：钛酸锶钡复相陶瓷相结构可调性微波性能

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基于相变存储器的相变存储材料的研究进展

材料导报 2009年第15期23卷 96-102页

作者：汪昌州翟继卫姚熹同济大学功能材料研究所上海200092

相变存储器具有非易失性、循环寿命长、元件尺寸小、功耗低、多级存储、与现有集成电路工艺相兼容等诸多优点,被认为是最具潜力的下一代存储器。简要介绍了相变存储材料的工作原理和对相变存储材料的性能要求,综述了近年来国内外在相变... 详细信息

相变存储器具有非易失性、循环寿命长、元件尺寸小、功耗低、多级存储、与现有集成电路工艺相兼容等诸多优点,被认为是最具潜力的下一代存储器。简要介绍了相变存储材料的工作原理和对相变存储材料的性能要求,综述了近年来国内外在相变材料存储性能的优化、存储机理以及面临的关键问题等方面的最新研究成果,最后展望了相变存储材料的研究和发展趋势。

关键词：相变存储器相变存储材料 Ge2Sb2Te5

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钙钛矿结构织构化无铅压电陶瓷的研究

硅酸盐学报 2017年第9期45卷 1220-1230页

作者：翟继卫刘百慧刘星李朋李峰沈波同济大学材料科学与工程学院上海201804

综述了反应模板晶粒生长(RTGG)技术和模板晶粒生长(TGG)技术在钙钛矿结构织构陶瓷中的应用,探讨了利用TGG技术制备具有取向织构陶瓷的生长机制,并对模板和基料的选择进行了说明:1)模板应选择与基料具有相同晶体结构且晶格失配小于15%的... 详细信息

综述了反应模板晶粒生长(RTGG)技术和模板晶粒生长(TGG)技术在钙钛矿结构织构陶瓷中的应用,探讨了利用TGG技术制备具有取向织构陶瓷的生长机制,并对模板和基料的选择进行了说明:1)模板应选择与基料具有相同晶体结构且晶格失配小于15%的非等轴化学性能随温度变化稳定的片状单晶体;2)从动力学角度分析了TGG过程,基料颗粒越细小,模板形核和取向晶粒生长的驱动力越大。评述了3种具有钙钛矿结构无铅压电织构陶瓷体系(铌酸钾钠基、钛酸钡基、钛酸铋钾钠基)的织构化研究现状和织构陶瓷特点,特别是压电性能改善的途径,并展望了3类具有钙钛矿结构无铅压电陶瓷织构化的发展方向及前景。

关键词：钙钛矿结构无铅压电陶瓷织构化技术展望

溶胶-凝胶法制备PbTiO_3铁电玻璃陶瓷的高频晶粒尺寸效应

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材料研究学报 2000年第3期14卷 234-238页

作者：赵鹏姚熹翟继卫张德生张良莹同济大学功能材料研究所上海市200092 同济大学

首次报道了用溶胶－凝胶法制备的钛酸铅铁电玻璃陶瓷的晶粒尺寸对其高频介电性能的影响,研究表明，铁电玻璃陶瓷的高频介电弛豫主要是由材料内部的畴壁共振引起的.晶粒尺寸增加，畸壁宽度增大，介电弛豫向低频移动；反之，晶粒尺寸减小... 详细信息

首次报道了用溶胶－凝胶法制备的钛酸铅铁电玻璃陶瓷的晶粒尺寸对其高频介电性能的影响,研究表明，铁电玻璃陶瓷的高频介电弛豫主要是由材料内部的畴壁共振引起的.晶粒尺寸增加，畸壁宽度增大，介电弛豫向低频移动；反之，晶粒尺寸减小，畴壁宽度变小，介电弛豫向高频移动，她像频率提高，介电损耗变小.

关键词：钛酸铅玻璃陶瓷溶胶-凝胶压电共振铁电畴壁

Dielectric tunable properties of BaTi4O9-doped Ba0.6Sr0.4TiO3 microwave composite ceramics

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中国科学:技术科学 2010年第4期 445-445页

作者： ZHANG JingJi,zhai jiwei ,JIANG HaiTao & YAO Xi Functional Materials Research Laboratory,Tongji University,Shanghai 200092,China

BaTi4O9-doped Ba0.6Sr0.4TiO3(BST) composite ceramics were prepared by the conventional solid-state reaction and their structure,dielectric nonlinear characteristics and microwave dielectric properties were *** secondary phase of the orthorhombic structure Ba4Ti13O30 is formed among BST composite ceramics with the increase of *** the same time,a duplex or bimodal grains size distribution shows fine grains in a coarse grain *** degree of frequency dispersion of dielectric permittivity below Tm is increased initially and then decreased with respect to *** the BaTi4O9 content increases,the tunability of composite ceramics decreases,while the Q value ***,70 wt%BaTi4O9-doped BST has a tunability～4.0%(under 30 kV/cm biasing) versus a permittivity～68 and quality factor ～134.1(at～3.2 GHz) .

关键词： tunability microwave dielectric properties composite ceramics