巨介電CaCu3Ti4O12體系的微觀結構對介電-壓敏性能的影響.pdf

1、CaCu3Ti4O12（簡稱 CCTO）是一種典型的巨介電材料，同時又具備電流-電壓的非線性特性，被認為是具有重要應用前景的電容介質候選材料。為了對其電性能進行調制并加深對其巨介電起因的理解，本論文以CCTO基陶瓷材料為研究對象，考察了不同的摻雜手段和制備條件對其微觀結構以及電性能的影響。
　　一、固相反應法制備了CCTO-xSnO2(x=0-2 wt％)系列陶瓷樣品，以氧化物SnO2作為第二相對CCTO進行摻雜改性研究。實驗發(fā)現(xiàn)

2、在選取摻雜量范圍內SnO2摻雜對CCTO晶體結構影響不明顯，但少量摻雜（x=0.3-0.6 wt%）能夠促進CCTO晶粒長大，并有助于樣品介電常數的升高。另外摻雜引起的晶界處電導性變化也是影響介電性能的重要原因，低摻雜引起晶界電阻率減小使漏電流增大，介電損耗增加。
　　二、固相反應法制備了Gd3+/Y3+離子摻雜的CCTO基系列樣品，系統(tǒng)研究了不等價離子摻雜對CCTO微觀結構與性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)摻雜量x<0.05范圍內兩組樣品保

3、持良好的CCTO單相結構，離子摻雜引起晶格參數發(fā)生變化，對晶粒生長也起到不同程度抑制作用。正電子湮沒壽命譜測試結果表明缺陷的尺寸和濃度受到摻雜量的影響。Gd3+摻雜樣品中，摻雜量x=0.01時樣品的介電性能和壓敏性能同時得到改善；Y3+摻雜有效改善了CCTO陶瓷樣品的壓敏性能，其中摻雜量x=0.01時樣品的非線性系數及壓敏電壓達到最大值。研究發(fā)現(xiàn)CCTO基陶瓷晶粒形貌和缺陷特征共同影響著樣品內部電極化形式和晶界勢壘高度，進而導致樣品表現(xiàn)

4、出有差異的宏觀介電性能和壓敏性能。
　　三、選取不同的成型壓力（11-800 MPa）制備 CCTO陶瓷樣品，研究成型壓力對CCTO微觀結構和電性能的影響。成型壓力的改變引起CCTO晶格參數和晶體結構中與Ti-O鍵振動有關的電極化強度的微量變化。適量增加成型壓力有助于燒結過程中大晶粒的生長，并有利于樣品介電常數的提高。成型壓力P=600-800 MPa時，CCTO的介電常數值較11MPa成型的樣品提高了一個數量級；P=200 MP