(Composition) DC bias characteristics of BaTi0.65Zr0.35O3 with additives (Gd2O3, SiO2,MgO) for MLCC

Ceramics International
Volume 46, Issue 18, Part A, 15 December 2020, Pages 28227-28236

 

Abstract

본 연구에서는 다양한 양의 Gd2O3 및 SiO2 첨가제를 첨가한 BaTi0.65Zr0.35O3-2 mol% MgO 세라믹스를 고상반응법으로 제조하였다.  2.0 mol% Gd2O3 미만이 첨가된 BaTi0.65Zr0.35O3-2mol%, MgO-2 mol%, SiO2 세라믹의 치밀화 온도는 1275 °C였다. Gd3+ 이온은 주로 A 부위 이온을 치환한다.  2mol% Gd2O3을 첨가한 경우, 치밀화온도는 1225℃로 낮아졌고, 세라믹의 grain size는  최대 2.96μm까지 크게 성장했으며, 추가로 Ba2GdZrO5.5가 소량 만들어졌다.

 

Gd의 함량이 감소하고 grain size 커지면 tanδ가 작아지고, 전기저항은 거의 10배 이상 증가했다. Gd2O3 함량이 2 mol%를 초과하면 Gd3+ 이온이 B 사이트로 들어간다. 5 mol% Gd2O3의 경우 함량 상승에 따라 치밀화 온도가 1350 °C 이상으로 증가하고, grain size가 0.84 μm로 감소하며, tanδ 값은 증가하고 전기저항률은 감소한다. 

TCC는 온도에 대해  거의 직선적인 관계를 나타내며 Gd2O3 및 SiO2 함량이 증가함에 따라 시계 반대 방향으로 회전한다.  BaTi0.65Zr0.35O3-2mol% MgO-2 mol% SiO2 세라믹은 실온에서 871의 유전 상수를 가졌으며, 5 mol% Gd2O3에서 417로 감소했다.  2mol% SiO2 첨가제를 포함하거나 포함하지 않는 BaTi0.65Zr0.35O3-2 mol% MgO 세라믹스의 유전 상수는 2.5 KV/mm의 바이어스하에서 10.2%까지 꾸준히 감소하였다. 유전 상수의 변화 크기는 5 mol% Gd2O3 첨가제의 경우 1.33%로 크게 감소하였다.