Barium-Titanat-Zirkonat als hoch-epsilon-Material für Kondensatoren: Keramiken und Dünnschichten Buchkatalog

Zahlreiche Perowskitmaterialien sind sehr hocholnnig und zeigen eine hohe Dielektrizitätszahl (DK), wodurch sie sich gut für den Einsatz als Dielektrikum eignen. Um der Forderung nach immer kleineren, schnelleren und billigeren Bauteilen gerecht werden zu können, gilt es, neue Materialien zu finden oder altbekannte hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften zu untersuchen und entsprechend zu modifizieren. In den letzten Jahren wurden immer öfter Materialien mit relaxorartigen Eigenschaften für Kondensatoranwendungen eingesetzt, da sie im Vergleich zu konventionellen elektrokeramischen Materialien sehr hohe Dielektrizitätszahlen (30.000 und größer) aufweisen und somit eine Steigerung der Volumeneffizienz erlauben. Typischerweise sind die Re1axor-Materialien bleihaltig. Es gibt jedoch einige bleifreie Materialien, die relaxorartiges Verhalten und zudem eine höhere mechanische Stabilität aufweisen, so zum Beispiel Barium­ Titanat-Zirkonat. Relaxorartige Materialien zeigen in ihrem Verhalten für einen großen Temperaturbereich eine starke Abhängigkeit von der Frequenz beziehungsweise einen diffusen Phasenübergang. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Unterschiede im physikalischen Verhalten zwischen Ba(Ti, Zr)O, dünnen Filmen und Bulk-Keramiken zu untersuchen. Dazu wurde in der Materialsynthese die Zusammensetzung, die Sinterumgebung und die Mikrostruktur bei den Bulk-Keramiken sowie die Zusammensetzung und die Schichtdicke bei den Dünnschichten variiert. Die untersuchten Bulk-Keramiken wurden nach dem Mixed­ Oxide Verfahren mit Zr Gehalten zwischen 0 at.-% und 40 at.-% hergestellt. Um Aussagen über den Einfluss der Sinterumgebung auf das Verhalten der Proben zu erhalten, wurden die Proben in reduzierender Atmosphäre gesintert. Im Anschluss daran wurde ein Teil der Proben an Luft reoxidiert. Bei der Herstellung der Dünnschichten mit Hilfe der CSD-Methode wurde der Zr-Gehalt zwischen 0 at.-% und 30 at.-% variiert. Die elektrische Charakterisierung erfolgte mit Hilfe von Impedanzmessungen im Frequenzbereich und temperaturabhängigen Kapazitätsmessungen. Die Proben wurden jeweils mit einem Ersatzschaltbild beschrieben und aus den Messergebnissen wurden die Elemente des Ersatzschaltbildes bestimmt.