內容
雷射燒結氧化鉭基功能陶瓷封面本書將先進的雷射材料製備技術與提高介電材料的物理性能緊密結合，介紹了作者發明的雷射燒結新型Ta2O5基功能陶瓷技術。
採用雷射燒結技術製備的新型高介電常數Ta2O5基陶瓷，不僅介電常數高、介質損耗低、溫度特性穩定，而且具有光學透明性，可望在介電存儲、高溫視窗和光波導器件等方面獲得廣泛套用。全書首先通過對Ta2O5基陶瓷雷射輻照效應的介紹，說明了燒結Ta2O5基陶瓷所需的雷射器類型、雷射功率範圍以及光斑尺寸等基本實驗條件，並在此基礎上採用的合理可行CO2雷射燒結Ta2O5基陶瓷的實驗方案，系統地闡述了雷射燒結Ta2O5基功能陶瓷新技術。同時，對所製備Ta2O5基陶瓷物理性能的改善機理進行了完整分析，闡述了該項技術及其所製備材料的發明意義和推廣可行性。
前言
雷射作為高能清潔熱源，在材料製備技術領域體現出優越的靈活性和普適性。目前，雷射製備材料技術的研究和開發主要集中於雷射對金屬材料的加工以及對材料力學性能的改善。材料技術的新概念不斷推動著雷射製備技術向新的領域進行滲透與發展。隨著電子信息產業對新型功能材料與日俱增的發展需求，將高效、低成本的雷射製備技術引向非金屬功能材料，通過對功能材料電、光、磁等物理性能的改善，來獲得傳統技術方法所無法製備的新型功能材料，具有很好的套用與發展前景。
熔點接近1900℃的Ta2O5陶瓷，被認為是微電子領域中最具開發潛力的非矽介電材料，介電常數一般約在30～35之間。隨著微電子器件高度集成化和電容器件片式化的迅猛發展，亟待進一步提高該種材料的介電常數，以滿足器件單位存儲能力及可靠性的發展需求。
筆者將先進的雷射材料製備技術與提高介電材料的物理性能緊密結合，發明了雷射燒結新型Ta2O5基功能陶瓷技術，自2004年已獲得3項國家發明專利授權。雷射燒結具有高溫急冷的快速熱處理工藝特徵，容易得到傳統燒結技術所難以獲得的高溫介穩非平衡相和特殊的顯微結構，使陶瓷具有新的物理性能。採用雷射燒結技術製備的新型高介電常數Ta2O5基陶瓷，不僅介電常數高、介質損耗低、溫度特性穩定，而且具有光學透明性，可望在介電存儲、高溫視窗和光波導器件等方面獲得廣泛套用。全書首先通過對Ta2O5基陶瓷雷射輻照效應的介紹，說明了燒結Ta2O5基陶瓷所需的雷射器類型、雷射功率範圍以及光斑尺寸等基本實驗條件，並在此基礎上採用合理可行的CO2雷射燒結Ta2O5基陶瓷的實驗方案，系統地闡述了雷射燒結Ta2O5基功能陶瓷新技術。同時，對所製備Ta2O5基陶瓷物理性能的改善機理進行了完整分析，闡述了該項技術及其所製備材料的發明意義和推廣可行性。
本書是在筆者博士畢業論文《雷射快速燒結技術製備Ta2O5基陶瓷的研究》的基礎上修改完成的，書中的研究工作從萌芽到結果無不凝聚和折射著導師蔣毅堅教授的心血與智慧。感謝導師將我領入科學殿堂，從中體味科研的艱辛與快樂。導師創新開拓的科研精神、嚴謹縝密的為學思想、律己謙和的師者胸懷為我終身表率。書中部分數據的測試和圖片的拍攝，得到了劉玉龍研究員、嚴輝教授、韓曉東教授和朱滿康副教授所給予的熱情幫助。同時特別感謝左鐵釧教授一直以來的支持和鼓勵。
由於筆者學識有限，加之雷射燒結陶瓷技術還只是一種探索過程中的嘗試，更多的拓展性工作還有待進一步深入，因此書中不當之處在所難免，誠摯地懇望同行專家和讀者批評斧正。
季凌飛2006年1月
於北京
目錄
第1章 緒論
1.1 雷射材料加工
1.1.1 雷射材料加工簡介
1.1.2 陶瓷雷射加工技術的發展新方向
1.2 Ta2O5基陶瓷及其改性研究進展
1.2.1 Ta2O5的物理性質和晶體結構
1.2.2 Ta2O5介電性能的開發潛值及改性研究進展
1.2.3 對介電性能改善具有特殊意義的摻雜系Ta2O5?TiO
1.3 雷射燒結Ta2O5基陶瓷的提出
1.4 透明陶瓷製備技術簡介
第2章 雷射燒結陶瓷的理論與實驗基礎
2.1 雷射燒結陶瓷的理論基礎
2.2 雷射燒結Ta2O5基陶瓷的實驗基礎
2.2.1 實驗原料
2.2.2 雷射器的選用及雷射燒結系統
2.3 陶瓷試樣的表征方法
2.3.1 X射線衍射譜(XRD)
2.3.2 材料顯微形貌與結構的觀察分析
2.3.3 X射線能譜分析（EDS）
2.3.4 陶瓷試樣的介電性能測量
2.3.5 拉曼光譜和紅外光譜
2.3.6 陶瓷試樣透光率的測定
第3章 雷射燒結Ta2O5基陶瓷實驗方案的制定
3.1 CO2雷射對Ta2O5基陶瓷輻照作用的基礎實驗
3.2 雷射輻照Ta2O5基陶瓷對其介電性能及顯微結構的影響
3.2.1 雷射輻照對Ta2O5基陶瓷介電性能的影響
3.2.2 雷射輻照改變Ta2O5基陶瓷介電性能的相結構分析
3.2.3 Ta2O5基陶瓷雷射輻照試樣的顯微結構
3.3 雷射燒結技術製備Ta2O5基陶瓷實驗方案的確定
3.3.1 雷射各工藝參數對Ta2O5基陶瓷燒結影響的研究
3.3.2 雷射燒結Ta2O5基陶瓷的實驗方案
第4章 雷射燒結Ta2O5基陶瓷的介電性能增強及其機理分析
4.1 雷射燒結Ta2O5基陶瓷的介電性能增強
4.1.1 雷射燒結Ta2O5基陶瓷的介電性能
4.1.2 雷射燒結Ta2O5基陶瓷介電性能增強的時效性
4.1.3 雷射燒結(Ta2O5)0.92(TiO2)0.08陶瓷的介電性能增強
4.2 雷射燒結Ta2O5基陶瓷介電常數的增強機理
4.2.1 雷射燒結Ta2O5基陶瓷的物相分析
4.2.2 雷射燒結Ta2O5基陶瓷的顯微結構分析
4.2.3 雷射燒結Ta2O5基陶瓷的晶界特徵分析
第5章 Ta2O5基透明陶瓷的雷射燒結
5.1 雷射燒結Ta2O5基透明陶瓷及其透光性研究
5.2 雷射燒結Ta2O5基透明陶瓷的透光機理
5.3 雷射燒結技術製備Ta2O5基透明陶瓷工藝簡化的原因
第6章 雷射燒結功能陶瓷技術總結與展望
6.1 雷射燒結陶瓷的特殊效應
6.2 雷射燒結功能陶瓷技術展望
參考文獻
