具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的CaCu3Ti4O12陶瓷的制備及研究.pdf

1、巨介電材料主要應(yīng)用在高性能的電容性器件，例如微電子領(lǐng)域器件和高能儲設(shè)備等，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，巨介電材料變得日益重要。近些年來， CaCu3Ti4O12（CCTO）因其不同尋常的室溫介電常數(shù)ε'（>104）而受到廣泛關(guān)注。CCTO的巨介電常數(shù)對頻率和溫度的依賴程度很低，且在很寬的頻率和溫度范圍內(nèi)基本保持不變，僅此而言，CCTO具有很廣闊的應(yīng)用前景。但是，CCTO的低頻介電損耗過大，由此帶來的劣勢影響了其在電子科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。為了弄

2、清楚 CCTO陶瓷的巨介電常數(shù)的來源，研究者對其電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了詳盡的研究。通過復(fù)阻抗譜等測試，確定 CCTO陶瓷具有電不均勻性，其晶粒具有半導(dǎo)性，晶界具有絕緣性?；诖私Y(jié)果，內(nèi)部阻擋層效應(yīng)（IBLC）似乎是CCTO陶瓷巨介電常數(shù)來源的最合理解釋。根據(jù)IBLC效應(yīng)，其低頻介電損耗tanδ主要由下面的公式?jīng)Q定：tanδ≈1/(ωRgbCp)，其中，ω為角頻率，Rgb為絕緣性晶界的電阻， Cp為陶瓷的電容。根據(jù)上述等式不難發(fā)現(xiàn)，增加晶界電阻是

3、一種有效的降低CCTO陶瓷在低頻區(qū)間介電損耗的方法。
　　氧化物MgO具有很好的絕緣性。本論文設(shè)計將MgO納米粉末包覆在CCTO陶瓷微粉的外表面，制備具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的CCTO/xMgO（x=0、0.5、1和2）復(fù)合陶瓷樣品。然后將CCTO/MgO復(fù)合陶瓷樣品在氧氣中進(jìn)行退火處理，以增加復(fù)合陶瓷樣品晶界的絕緣性，降低陶瓷樣品的低頻介電損耗。在本論文中， CCTO/MgO（但是相關(guān)測試證明，得到的是CCTO/MgTiO3陶瓷樣品）

4、復(fù)合陶瓷樣品是通過類溶膠-凝膠法制備的。樣品制備后，對其進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)以及電學(xué)性質(zhì)的測試。本論文又用類似的實驗方法制備了CCTO/xTiO2（x=0、0.5、1和2）復(fù)合陶瓷樣品，之后同樣進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)以及電學(xué)性質(zhì)的測試。實驗結(jié)果顯示，我們獲得了具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的CCTO/氧化物復(fù)合陶瓷樣品。在降低陶瓷的低頻介電損耗方面，CCTO/MgTiO3復(fù)合陶瓷沒有取得良好的結(jié)果，而CCTO/TiO2復(fù)合陶瓷取得了良好的結(jié)果。具有“核-殼”結(jié)構(gòu)