CaCu-,3-Ti-,4-O-,12-基陶瓷的介電性能研究.pdf

1、近年來，CaCu3Ti4O12(CCTO)以其良好的綜合性能引起了人們極大的關(guān)注，一般來說，CCTO具有高介電常數(shù)(ε≈104)，在較寬溫度范圍具有高熱穩(wěn)定性，從而使其有望在高密度能量存儲、薄膜器件、介電電容器等一系列高新技術(shù)領(lǐng)域中獲得廣泛的應(yīng)用。另一方面，CCTO的介電損耗比較高，這一點(diǎn)嚴(yán)重影響了它的應(yīng)用。尤其是，隨著電子器件微型化趨勢的進(jìn)一步加劇，器件越小而功能越強(qiáng)，則對損耗的要求也進(jìn)一步提高，因此如何降低樣品的介電損耗成為了影響其

2、應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究表明，不同制備方法及制備工藝對樣品性能影響很大，而且摻雜是降低CCTO陶瓷介電損耗的有效途徑之一。 本文先采用溶膠.凝膠法制備了CCTO粉體，研究了不同煅燒溫度對樣品結(jié)構(gòu)的影響，X射線衍射結(jié)果顯示，750℃煅燒2h后的樣品呈明顯的CaCu3Ti4O12類鈣鈦礦晶相，表明非晶相開始向類鈣鈦礦晶相轉(zhuǎn)化。紅外和拉曼譜分析進(jìn)一步證實(shí)了X射線衍射結(jié)果。 利用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)方法制備了純CCTO陶瓷以及摻鍶、鑭

3、、鍶和鎂等系列陶瓷，利用X射線衍射方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：純CCTO陶瓷在1100℃燒結(jié)，形成了完整的類鈣鈦礦相，結(jié)晶完好，CCTO陶瓷確實(shí)在很寬的溫區(qū)內(nèi)介電常數(shù)幾乎不隨溫度變化，并且介電常數(shù)在5000和10000之間，而且CCTO陶瓷具有非線性的電流.電壓特性。摻雜對介電性能的總體趨勢可概括為：摻雜可降低樣品的介電損耗，但同時樣品的介電常數(shù)也降低了。另一方面，不同摻雜對樣品的介電性能影響也不一樣，其中摻鑭樣品的介電損耗下降明顯

4、，而摻鍶次之，摻鍶同時摻鎂的樣品介電常數(shù)下降太大，結(jié)果不太好。表明在CCTO中摻入一定量的雜質(zhì)可以部分降低鈣銅鈦氧化物的介電損耗，從而利用鈣銅鈦氧化物的高介電常數(shù)，將其應(yīng)用于電容器等的制作中，滿足電子器件進(jìn)一步小型化的需求。 對樣品的復(fù)阻抗譜分析表明：在所測量的溫度及頻率范圍內(nèi)，介電常數(shù)和介電損耗表現(xiàn)出明顯的頻率色散和弛豫特征。介電損耗峰位隨頻率增加向高溫端移動，表現(xiàn)是一個熱激活過程。根據(jù)樣品的等效電路模型，影響10kHz～1M