非化學(xué)計(jì)量比CaCu3Ti4O12陶瓷及摻雜特性研究.pdf

1、CaCu3Ti4O12（CCTO）陶瓷材料由于其高介電常數(shù)、高溫度穩(wěn)定性在大容量電容器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但目前 CCTO陶瓷材料主要存在兩方面的問題：一方面，CCTO陶瓷的介電常數(shù)隨配方及工藝差別較大，甚至可達(dá)數(shù)量級的差異，可重復(fù)性差；另一方面，CCTO的介電損耗較大。因此，提高CCTO的介電常數(shù)和可重復(fù)性，同時(shí)降低其介電損耗非常必要。
　　在提高CCTO的介電常數(shù)和可重復(fù)性方面，本文擬通過在固相球磨時(shí)改變

2、Ca、Cu、Ti元素的不同配比，首先找出單一元素偏離化學(xué)計(jì)量比對CCTO介電性能的影響規(guī)律，進(jìn)而找出Ca和Ti、Ca和Cu、Cu和Ti同時(shí)偏離化學(xué)計(jì)量比對CCTO介電性能的影響規(guī)律。研究表明，Ca、Cu和Ti偏離化學(xué)計(jì)量比對CCTO的介電性能影響規(guī)律不同，Cu不足以及Ti不足時(shí)都存在介電常數(shù)的反?，F(xiàn)象。研究結(jié)果還表明，當(dāng)Ca、Cu、Ti的原子摩爾比為1.08：3.00：4.44時(shí)，其相對介電常數(shù)在1KHz下達(dá)到4×105，介電常數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)

3、化學(xué)計(jì)量比的CCTO陶瓷提高了一個(gè)數(shù)量級。其高介電常數(shù)來源于大的顆粒尺度和薄的晶界層的貢獻(xiàn)，支持IBLC(internal barrier layer capacitance)模型。
　　在降低 CCTO的介電損耗方面，本文通過在獲得特高介電常數(shù)成分配方及燒成工藝的基礎(chǔ)上，對非化學(xué)計(jì)量比的CCTO陶瓷的晶界及顆粒邊界摻雜不同劑量的高絕緣LTCC玻璃以及納米SiO2粉，研究其對降低介電損耗特別是漏導(dǎo)損耗的影響。研究表明，高絕緣玻璃摻

4、雜不僅有助于加快固相反應(yīng)，降低燒結(jié)溫度，而且，明顯有助于提高晶界和顆粒邊界電阻，降低漏導(dǎo)損耗。研究結(jié)果還表明，當(dāng)CCTO原料偏離化學(xué)計(jì)量比且CuO微過量時(shí)摻雜某一劑量的納米SiO2粉，獲得的CCTO陶瓷觀察到負(fù)電容效應(yīng)。研究表明，CCTO陶瓷中的負(fù)電容效應(yīng)與Sandoval等在發(fā)光二極管中 P-N結(jié)上觀察到的負(fù)電容效應(yīng)有本質(zhì)不同。其負(fù)電容效應(yīng)并不是來自于電流-電壓的相位變化，而是來自于電容諧振。特別地，CCTO在低頻段發(fā)現(xiàn)的負(fù)電容效應(yīng)，