元素摻雜CaCu3Ti4O12陶瓷結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、本文使用溶膠-凝膠成功制備了CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷，通過改變制備方法、退火溫度、保溫時間等工藝參數(shù)研究不同工藝對陶瓷結(jié)構(gòu)及性能的影響；利用不同元素對CCTO陶瓷進行A位或B位摻雜，進以改善其介電性能。利用X射線衍射(XRD)對不同工藝制備CCTO陶瓷的相結(jié)構(gòu)進行了研究；采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了陶瓷的表面形貌，同時使用能譜分析(EDS)對于樣品進行成分分析；通過精確阻抗分析儀對陶瓷的介電性能進行測量。
　　

2、CCTO陶瓷在900℃~1050℃溫度區(qū)內(nèi)均有良好的結(jié)晶性，且隨著溫度升高，陶瓷致密程度增加，表面質(zhì)量變好，介電常數(shù)變大。燃燒法所制備CCTO陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)相比于蒸干法有顯著的不同，在CCTO陶瓷的晶界處，形成了一層數(shù)百nm的晶界層，該晶界層的存在增強了界面勢壘效應，從而使燃燒法所制備CCTO陶瓷的介電常數(shù)在較寬頻域范圍內(nèi)整體上比蒸干法制備CCTO陶瓷的介電常數(shù)高一個數(shù)量級。
　　使用溶膠凝膠蒸干法制備了Er和Bi摻雜的CCTO陶

3、瓷，相比純CCTO陶瓷，Er的加入，在降低陶瓷介電常數(shù)的同時，更重要的是改善了陶瓷的介電損耗，在很寬的頻率范圍內(nèi)，介電損耗值始終維持在0.1以下。Bi的加入，使陶瓷的介電常數(shù)顯著提高，1000℃燒結(jié)制備的Bi摻雜CCTO陶瓷在1kHz頻率下介電常數(shù)達到3×104，并且在很寬的頻率范圍內(nèi)，介電常數(shù)始終維持在104以上。
　　燃燒法所制備的Zr摻雜CCTO陶瓷仍然含有明顯的晶界層，但晶界層的厚度隨Zr摻雜量的增加而降低，當Zr含量大于

4、1％時，晶界層消失。晶界層中Ca/Cu比的成分偏析也隨Zr摻雜量的增加而加重。Zr的摻雜有利于CCTO陶瓷介電常數(shù)的提高，當Zr含量為0.5%時，陶瓷獲得了最高的介電常數(shù)，在1kHz頻率下，介電常數(shù)約為105。
　　在電場下，對CCTO陶瓷進行 XRD掃描，結(jié)果表明電場的加入對 CCTO陶瓷衍射峰的強度有明顯影響，其(220)峰位和(440)峰位變化明顯，在電場作用下，(220)峰強度明顯提高，(440)峰強度明顯降低。XRD強度