NaCu3Ti3SbxNb1-xO12和NaCu3Ti3SbxTa1-xO12陶瓷的高介電性質(zhì)研究.pdf

1、介電材料是一種利用材料的介電性質(zhì)來制造電容性器件的電子材料，被廣泛地應(yīng)用在電容器、諧振器、濾波器、存儲(chǔ)器等重要電子器件方面。隨著微電子器件日益小型化和集成化，高介電常數(shù)材料在微電子產(chǎn)業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景，特別是在大容量電器和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）中有著重要的應(yīng)用。
　　近幾年，一種體心立方結(jié)構(gòu)的CaCu3Ti4O12（CCTO）陶瓷因其巨介電性質(zhì)受到研究者的廣泛關(guān)注。它的介電常數(shù)高達(dá)104，而且巨大的介電常數(shù)在較寬的溫度范圍

2、內(nèi)具有高度穩(wěn)定性，是一種有潛在實(shí)用價(jià)值的新型巨介電材料。但是人們對(duì)其巨介電機(jī)制仍存在很大爭(zhēng)議，而且其較高的介電損耗及介電常數(shù)對(duì)于工藝的敏感性在很大程度上成為 CCTO材料實(shí)際應(yīng)用的瓶頸。因此大量的研究者致力于通過使用其它制備方法或摻雜取代來改善 CCTO的介電性能以實(shí)現(xiàn)其實(shí)用價(jià)值。除此之外，有些研究者研究大量的CCTO類陶瓷材料期望能找到一種保持 CCTO陶瓷高介電常數(shù)的同時(shí)降低其介電損耗的新型陶瓷材料。
　　本文采用固相法制備了

3、NaCu3Ti3SbxNb1-xO12（x=0～1）陶瓷樣品，并對(duì)它們的介電性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些陶瓷樣品中都觀測(cè)到了異常大的介電常數(shù)，并且它們具有同之前文獻(xiàn)報(bào)道的 CCTO陶瓷相類似的高介電性質(zhì)。室溫下測(cè)量的頻率為20Hz～2 MHz的介電頻譜中，低頻介電常數(shù)高達(dá)104以上，1 MHz附近呈現(xiàn)一個(gè)介電弛豫。選取x=0.5的陶瓷樣品作為代表進(jìn)行研究，測(cè)量其晶格結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。X射線衍射圖譜中直接觀察到了CuO第二相的存在。選取1

4、333 K燒結(jié)的NaCu3Ti3Sb0.5Nb0.5O12陶瓷樣品進(jìn)行進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)高溫下的介電頻譜中，100 KHz以下的頻率區(qū)間出現(xiàn)另外一個(gè)介電弛豫，復(fù)阻抗譜測(cè)量分析證明了晶粒的半導(dǎo)性和晶界的絕緣性，X射線電子能譜分析得知Cu、Ti、Sb和Nb有可變化合價(jià)存在。
　　類似地，采用固相法成功制備了NaCu3Ti3SbxTa1-xO12（x=0～1）陶瓷樣品，并對(duì)它們的介電性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)量，然后以x=0.5的陶瓷樣品作為代表進(jìn)行進(jìn)

5、一步研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些陶瓷樣品室溫下的低頻介電常數(shù)高達(dá)104以上，室溫下測(cè)量的頻率為20Hz～2 MHz的介電頻譜中，1MHz附近呈現(xiàn)一個(gè)介電弛豫；高溫下的介電頻譜中，100 KHz以下的頻率區(qū)間出現(xiàn)另外一個(gè)介電弛豫。同樣地，復(fù)阻抗譜測(cè)量分析證明了晶粒的半導(dǎo)性和晶界的絕緣性，X射線電子能譜分析得知Cu、Ti、Sb和Ta有可變化合價(jià)存在。
　　這兩種陶瓷樣品的研究結(jié)果與之前對(duì)于 CCTO巨介電性質(zhì)起源于內(nèi)部阻擋層電容效應(yīng)（IBLC