巨介電CaCu3Ti4O12體系的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)介電-壓敏性能的影響.pdf

1、CaCu3Ti4O12（簡(jiǎn)稱 CCTO）是一種典型的巨介電材料，同時(shí)又具備電流-電壓的非線性特性，被認(rèn)為是具有重要應(yīng)用前景的電容介質(zhì)候選材料。為了對(duì)其電性能進(jìn)行調(diào)制并加深對(duì)其巨介電起因的理解，本論文以CCTO基陶瓷材料為研究對(duì)象，考察了不同的摻雜手段和制備條件對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)以及電性能的影響。
　　一、固相反應(yīng)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(duì)CCTO進(jìn)行摻雜改性研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

2、在選取摻雜量范圍內(nèi)SnO2摻雜對(duì)CCTO晶體結(jié)構(gòu)影響不明顯，但少量摻雜（x=0.3-0.6 wt%）能夠促進(jìn)CCTO晶粒長(zhǎng)大，并有助于樣品介電常數(shù)的升高。另外摻雜引起的晶界處電導(dǎo)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(yīng)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(jià)離子摻雜對(duì)CCTO微觀結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)摻雜量x<0.05范圍內(nèi)兩組樣品保

3、持良好的CCTO單相結(jié)構(gòu)，離子摻雜引起晶格參數(shù)發(fā)生變化，對(duì)晶粒生長(zhǎng)也起到不同程度抑制作用。正電子湮沒(méi)壽命譜測(cè)試結(jié)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(shí)樣品的介電性能和壓敏性能同時(shí)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(shí)樣品的非線性系數(shù)及壓敏電壓達(dá)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(nèi)部電極化形式和晶界勢(shì)壘高度，進(jìn)而導(dǎo)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(duì)CCTO微觀結(jié)構(gòu)和電性能的影響。成型壓力的改變引起CCTO晶格參數(shù)和晶體結(jié)構(gòu)中與Ti-O鍵振動(dòng)有關(guān)的電極化強(qiáng)度的微量變化。適量增加成型壓力有助于燒結(jié)過(guò)程中大晶粒的生長(zhǎng)，并有利于樣品介電常數(shù)的提高。成型壓力P=600-800 MPa時(shí)，CCTO的介電常數(shù)值較11MPa成型的樣品提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)；P=200 MP