尖晶石型CuAl2O4掺杂对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

研究了尖晶石型CuAl₂O₄掺杂对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷显微结构、介电性能以及松弛特征和缺陷结构的影响。在频率为10^-1~10⁷ Hz、温度为153~453 K的条件下测量了样品的介电性能。研究表明, 适量添加CuAl₂O₄, 使样品晶粒尺寸减小并趋于均匀, 击穿场强从CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷样品的3.0 kV/cm提高到13.0 kV/cm, 低频介电损耗减小。介电松弛中的高频松弛过程起源于晶粒本征缺陷的电子松弛过程, 其活化能~0.10 eV基本不变; 随着CuAl₂O₄含量增加, 与界面相关的松弛活化能从0.50 eV减小到0.22 eV, 可能与CuAl₂O₄在样品中引入杂质及更复杂的界面有关; 电导活化能从0.66 eV增至0.86 eV, 归因于CuAl₂O₄第二相抑制了晶界处的载流子跳跃, 提高了Schottky势垒高度。CuAl₂O₄掺杂量大于100mol%, 过量CuAl₂O₄会导致样品晶界势垒崩塌, 样品失去非欧姆特性和巨介电性能。     

不同化学组分对CaCu3Ti4O12介电陶瓷性能的影响

用溶胶-凝胶（Sol-gel）技术制备了掺杂5％、10％的Ca、Cu及Ti化学组分的化合物CaCu3Ti4O12系列纳米粉体并后续烧结成多晶陶瓷。用XRD、SEM手段表征了烧结体的晶相和微观形貌。通过研究样品的介电性能，发现系列金属离子的掺杂几乎没有改善样品的介电性能。实验研究表明，经1000℃烧结、保温2h严格按照化学组分配制的CaCu3Ti4O12介电陶瓷的致密性好、晶粒均匀，具有良好的介电性能，室温下在10^2～10^5Hz宽频范围，介电常数ε达到～10^4，介电损耗低于～0.15。     

电极对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

通过研究在不同气氛(氮气和氧气),CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷样品在一定温度下进行后处理后,不同功函数电极对其介电性质的影响,进而研究CCTO陶瓷的巨介电常数的起源问题.我们在空气中制备了CaCu3Ti4O12陶瓷,发现样品表面电阻率很大,样品表面呈现绝缘态,此时不同功函数电极以及不同电极制备方法对其介电性质几乎没有影响,说明CCTO的巨介电常数是由孪晶界或半导体晶粒与绝缘晶界所产生的内部阻挡电容(IBLC)所引起.但当样品在高温氮气中后处理后,样品表面电阻率明显下降,以较大功函数的金属作为电极的样品,其介电常数有了明显的提高,而以功函数小的金属作为电极的样品,其介电常数变化不大.从而进一步说明当CCTO样品表面处于半导态,表面电极效应也是CCTO巨介电常数来源之一.     

Sol-gel自蔓延燃烧制备CaCu3Ti4O12纳米粉体及其介电性能研究

以硝酸钙、硝酸铜、钛酸四丁酯、冰乙酸和无水乙醇为原料,采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧反应成功地制备了平均粒径为60～80nm的CaCu3Ti4O12纳米粉体.采用XRD、TEM和IR对纳米粉体的结构、形貌和光谱特性进行了分析和表征,并借助TG-DSC研究了干凝胶的自蔓延特性和晶化过程.采用传统烧结工艺制备了陶瓷,测得其在室温、lkHz时的介电常数为6×104.     

CaCu3Ti4O12中的晶界弛豫

研究了CaCu3Ti4O12在低温低频下的内耗曲线特征,发现金属中来源于晶界的内耗规律也适合CaCu3Ti4O12材料.测量了晶界弛豫激活能的大小和不同温度下该材料的特征弛豫时间.与常温的情况相比,低温下CaCu3Ti4O12的特征弛豫时间明显增加.分析表明:这种弛豫时间的增加来源于在畴区上极化弛豫的动态慢化效应.     

溶胶-凝胶法合成CaCu3Ti4O12粉体及IR和Raman谱研究

以金属醇盐和无机盐为原料，用溶胶-凝胶法合成了CaCu3Ti4O12干凝胶，进一步将干凝胶磨粉后在不同的温度煅烧不同的时间，得到相应的粉体样品．X射线衍射结果显示，75O℃煅烧2h后的样品呈明显的CaCu3Ti4O12（CCTO）类钙钛矿晶相，表明样品经历非晶相向类钙钛矿晶相转化过程．红外和拉曼谱分析进一步证实了X射线衍射结果．热分析研究结果也表明，在不到300℃，有机物燃烧完毕，随着温度的继续升高，到750℃样品开始向类钙钛矿相转化，直到1000℃完全生成了类钙钛矿晶相，经750、850、1000℃煅烧的样品其Raman光谱大致相同。     

Bi4Ti3O12掺杂对(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷结构与介电性能的影响

研究了Bi4Ti3O12掺杂对(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)陶瓷烧结特性、相结构和介电性能的影响.采用传统的固相反应法制备样品,X射线衍射技术分析相结构,SEM观察表面形貌.结果表明,Bi4Ti3O12掺杂能有效地促进烧结,提高介电常数ε,降低介电损耗tgδ,优化介电频率温度系数αε.1000℃烧结8%(摩尔分数) Bi4Ti3O12掺杂的BZN陶瓷具有较好的介电性能ε=192,tgδ= 4.21×10-4,αε=-3.37×10-4/℃.     

Bi4Ti3O12掺杂BST陶瓷性能和结构的研究

采用固相法,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试分析方法系统研究了Bi4Ti3O12掺杂量(质量分数,下同)(18％～50％)对(Ba0.71Sr0.29)TiO3 (BST)基电容器陶瓷介电性能和结构及烧结温度的影响.研究结果表明:随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的晶粒尺寸先减小然后增大.在BhTi3O12掺杂量的范围内,BST陶瓷的物相均为Bi4Ti3O12和BST的混合相,随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,Bi4Ti3O12相逐渐增多.随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的介电常数(ε)逐渐减小;介质损耗(tarδ)均较小(0.0050～0.0075),呈先减小后增大的趋势;烧结温度逐渐降低,当Bi4Ti3O12掺杂量为50％时,烧结温度为1090℃.随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的容温变化率(AC/C)绝对值在正温范围内(25～125℃)逐渐减小,容温变化率(△C/C)在负温范围内(-55～25℃)先减小然后上升再下降.当Bi4Ti3O12掺杂量为26％时,BST陶瓷综合性能较好,其介电常数为1700,介质损耗为0.006,容温变化率的绝对值小于15％(-55～125℃),符合X7R特性,耐直流电压为5.0kV/mm,烧结温度为1120℃.     

CaCu3Ti4O12的制备及其对巨介电性能的影响

用传统的烧结法，经850—950℃预烧和1050—1090℃烧结，制备了CaCu3Ti4O12巨介电常数陶瓷，通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分别对体系进行了结晶性能和形貌测试，用阻抗分析仪对试样在50—300K温区范围内介电性能进行了测试．研究结果表明，CaCu3Ti4O12结晶完整性、晶界及缺陷对其巨介电常数的大小、出现低介电常数向高介电常数转变时对应温度的高低有直接的影响．在950℃预烧和1090℃下烧结的样品要比880℃预烧和1050℃下烧结样品出现极化子松弛时对应的温度下降约70K，介电常数相对提高约300％，在较大的温区范围具有高的介电常数．材料的结晶越完整，由低到高介电常数的转变速度越快．     

SrTiO_3/CaCu_3Ti_4O_(12)复合陶瓷材料的介电性能

本文采用固相反应法制备了xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)复合陶瓷,研究了复合材料的物相、微观结构和宽温度宽频率范围内的介电性能。结果表明:在1348~1600K的温度范围内烧结能够得到致密性良好的xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)复合陶瓷。频率为100kHz时,样品的室温介电常数随SrTiO_3含量的增加而减少,从71358(x=0)单调减少至270(x=1),其变化规律遵循Lichtenecker法则。介电损耗随SrTiO_3含量的增加先增大后减少。当x=0.2时,样品与CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能相似,存在低温的介电弛豫和巨介电常数平台。随着SrTiO_3含量的增加,复合陶瓷的低温介电弛豫激活能增大,介电响应被抑制,而高温介电响应由于高温电导的影响而增强,使得CaCu_3Ti_4O_(12)特有的巨介电常数平台随着SrTiO_3的增加逐渐消失,xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)复合材料的温度依赖性增强。     

CaCu3Ti4O12高介电材料的研究进展

在介绍CaCu3Ti4O12材料体心立方类钙钛矿结构的基础上总结了CaCu3Ti4O12块材和薄膜的制备方法,综述了CaCu3Ti4O12材料在高介电性能、晶界阻挡层效应引起的非线性特性以及金属离子掺杂改性等方面的最新研究进展.     

烧结温度对CaCu3Ti4O12巨介电性能的影响研究

制备CaCu3Ti4O12陶瓷,在50 K～300 K温区范围内测试试样介电性能.研究结果表明,CaCu3Ti4O12结晶完整性、晶界及缺陷对其巨介电常数的大小、出现低介电常数向高介电常数转变时对应温度的高低以及对极化粒子的温度活化响应弥散程度有直接的影响.随晶界和缺陷的下降,极化粒子受缺陷相互作用相应减弱,产生松弛时需要克服的势垒下降,对应的产生松弛的温度随之降低.材料的结晶越完整,极化粒子的温度活化响应弥散现象越小,由低到高介电常数的转变速度越快.     

CaCu3Ti4O12多晶块材的巨介电常数

采用固相反应法制备了CaCu3Ti4O12单相多晶块材,系统地研究了其介电常数与温度（ε（T））和频率（ε（f））的依赖关系,结果表明,CaCu3Ti4O12多晶块材在温度为300K、频率为1kHz时,ε高达14000;在1kHz、100～340K温区内ε的数值基本不变．CaCu3Ti4O12多晶块材的介电特性很难用位移型铁电体的相关理论描述,可能源于在纳米尺度的畴区内极化弛豫的动态变化．在1kHz交流电场作用下,温度低于100K时,CaCu3Ti4O12多晶块材ε的急剧下降与其中氧空位引起Ti离子变价所产生的极化子的热激活相关。