陶瓷電容器

陶瓷電容器又稱為瓷介電容器或石電容器。顧名思義, 瓷介電容器就是介質(zhì)材料為陶瓷的電容器。陶瓷電容器和其他電容器相比, 具有使用溫度較高, 比容量大, 耐潮濕性好, 介質(zhì)損耗較小, 電容溫度系數(shù)可在大范圍內(nèi)選擇等優(yōu)點, 廣泛用于電子電路中, 用量十分可觀。

我們使用日立的離子研磨儀和場發(fā)射電鏡對陶瓷電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察。

用離子研磨加工后觀察陶瓷電容截面SEM 圖片。樣品先經(jīng)離子研磨高加速電壓(6kV)截面加工1h, 如圖1(a)。之后采用低加速電壓(2kV)平面研磨繼續(xù)加工5min, 這樣可去除截面加工后樣品表面的損傷層, 從而增強(qiáng)SEM觀察的晶粒襯度, 如圖1(b)。

圖2為陶瓷電容截面的SEM圖片及EDX、EBSD分析結(jié)果。在樣品臺傾斜70°的條件下，不僅可以進(jìn)行SEM圖像的觀察, 還可以同時進(jìn)行EDX和EBSD的分析, 從而同時得到同一觀察區(qū)域的元素與相分布分析結(jié)果。

在圖2(a)所示的SEM 圖片中可觀察到明顯的成分襯度。通過圖2(b)，(c)可確認(rèn)此為Ni電與BaTiO₃陶瓷所形成的成分襯度。同時，圖2(d)的EBSD分析結(jié)果分別顯示了Ni(紅色)與BaTiO₃(綠色)的相分布情況。

圖3(a)IPF Y MAP可以清晰觀察到Ni層和BaTiO₃層晶粒大小及取向的分布。Ni層由尺寸較大的晶粒組成, BaTiO₃層晶粒則更細(xì)小。晶粒尺寸和形狀是影響材料性能的重要因素, 因此, 晶粒度的測定對于電容器的研究具有非常重要的作用。

圖3(b)BaTiO₃晶粒大小的統(tǒng)計結(jié)果, 統(tǒng)計過程由軟件自動完成。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果, 在數(shù)據(jù)采集區(qū)域內(nèi)共有558個BaTiO₃晶粒, 晶粒的平均等效圓直徑(ECD)為255nm, 小晶粒尺寸為ECD(min)123nm, ZD晶粒尺寸ECD(max)為 716nm, 平均偏差(σ)為105nm。

除了晶粒尺寸, 晶界, 尤其是特殊晶界也是影響材料物理化學(xué)性能的重要因素。通過圖4(a)可以清晰辨認(rèn)相界, 晶界, 以及不同類型的特殊晶界。這些特殊晶界由圖4(b)所示的Ni(左)和BaTiO₃(右)的錯配角分布手動推導(dǎo)得出。

總結(jié)

綜上, 日立Regulus8240 由于高分辨高束流的性能優(yōu)勢, 能夠穩(wěn)定地進(jìn)行陶瓷電容器的形態(tài), 化學(xué)和精細(xì)晶體學(xué)研究。