SiC陶瓷電容器研究.pdf

1、SiC通常被用作磨料磨具行業(yè)，SiC陶瓷材料本身的介電常數(shù)很低(～10)，通常被認(rèn)為不適合作電容器材料。但由于其具有半導(dǎo)性和良好的導(dǎo)熱性，近年來(lái)我們實(shí)驗(yàn)室嘗試將其應(yīng)用于邊界層陶瓷電容器(GBBLC)領(lǐng)域，通過(guò)進(jìn)行特殊的微觀結(jié)構(gòu)控制，獲得了高介電常數(shù)，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鈦酸鹽類(lèi)介電材料，因而具有廣闊的發(fā)展前景。但SiC-GBBLC仍存在高損耗等問(wèn)題，且關(guān)于其介電性能仍缺乏相關(guān)的理論研究。 本試驗(yàn)選用白鴿集團(tuán)生產(chǎn)的α-SiC為主晶相，Si

2、O<,2>-CuO作為晶界絕緣相，采用先溶膠凝膠后非均相沉淀的兩步包裹法制備SiC-SiO<,2>-CuO復(fù)合粉體，分別進(jìn)行了常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和微波燒結(jié)等工藝。用Zeta電位儀測(cè)定包裹前后粉體表面電勢(shì)的變化；SEM觀察包裹粉體及燒結(jié)樣品的微觀形貌；通過(guò)DSC-TG技術(shù)了解復(fù)合粉體在加熱過(guò)程中的物理和化學(xué)變化；XRD分析樣品的相組成；介電性能由：HP4192頻譜儀進(jìn)行測(cè)量。研究了燒結(jié)溫度、燒結(jié)方式、邊界層含量對(duì)材料介電性能的影響，以及介

3、電性能的頻率、溫度特性。 結(jié)果表明，采用兩步包裹法可以得到具有良好核殼結(jié)構(gòu)的SiC-SiO<,2>-CuO復(fù)合粉體。DSC-TG曲線分析結(jié)果表明：高溫下SiC將與Cu反應(yīng)生成銅硅化物Cu<,6.69>Si；隨著溫度的進(jìn)一步升高，SiO<,2>中Si-O鍵發(fā)生斷裂，更多Si的出現(xiàn)將促使Cu<,6.69>Si轉(zhuǎn)變?yōu)镃u<,3>Si。樣品最佳燒結(jié)溫度在1300℃，低于此溫度，樣品中存在大量的氣孔及大量單質(zhì)銅；高于此溫度，樣品中存在大量

4、玻璃相。1300℃燒結(jié)樣品介電常數(shù)遠(yuǎn)高于其他溫度燒結(jié)的，且具有較低的介質(zhì)損耗。電容器具有較好的頻率色散效應(yīng)。60℃介溫曲線上出現(xiàn)一明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這可能與空間電荷極化有關(guān)。邊界層含量35﹪(vol﹪)的樣品介電常數(shù)遠(yuǎn)低于邊界25﹪的，但具有較低的損耗，介溫曲線上未出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，說(shuō)明樣品中不存在大量的空間電荷極化。氣孔、玻璃相均不利于空間電荷極化的形成。微波燒結(jié)樣品具有較常壓高的介電常數(shù)和低的介質(zhì)損耗，可能與微波燒結(jié)能細(xì)化組織、減小缺陷尺寸有