【摘要】：高介電材料廣泛應(yīng)用于電容器、存儲(chǔ)器、濾波器、諧振器等電子元器件中,是電子元器件高性能化和尺寸小型化的重要基礎(chǔ)。通常在一種介電材料中同時(shí)實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)高、介電損耗低、溫度穩(wěn)定性好和耐擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高的優(yōu)異性能指標(biāo)是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)的任務(wù),因而對(duì)高介電材料的探索長(zhǎng)期以來(lái)一直是國(guó)內(nèi)外新材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)。近年澳大利亞國(guó)立大學(xué)課題組報(bào)道了(Nb,In)共摻雜TiO2陶瓷材料優(yōu)異的高介電性質(zhì),介電常數(shù)可以達(dá)到104量級(jí),而介電損耗低于5%,溫度穩(wěn)定性較好,即介電常數(shù)在80 K至450 K的溫度范圍內(nèi)變化較小。該課題組還提出高介電性起源于電子釘扎缺陷偶極子效應(yīng)。在隨后的跟蹤研究中,西安交通大學(xué)的課題組也制備了(Nb,In)共摻雜TiO2陶瓷材料,并且指出此類材料的高介電性應(yīng)該是源于材料的內(nèi)阻擋層電容效應(yīng),而非所謂的電子釘扎缺陷偶極子效應(yīng)。作者所在課題組對(duì)(Nb,In)共摻雜TiO2陶瓷材料的高介電性的起源展開(kāi)了一些研究,并成功地制備出了綜合性能比較優(yōu)異的陶瓷材料。在上述研究背景下,作者利用改良的固相反應(yīng)法制備了若干系列的共摻雜TiO2陶瓷樣品,探討了燒結(jié)條件、退火處理和共摻雜組合對(duì)高介電性質(zhì)的影響。一、制備了 一系列不同燒結(jié)溫度的組分為(Nb0.5In0.5)0.01Ti0.99O2的陶瓷樣品,系統(tǒng)地考察了微觀結(jié)構(gòu)和介電常數(shù)、介電損耗、耐擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度等性質(zhì)。退火處理后的陶瓷樣品的介電常數(shù)呈現(xiàn)大幅下降,晶界電阻增大,絕緣性得以提高,介電損耗大幅度降低。陶瓷樣品的介電常數(shù)隨燒結(jié)溫度的變化較為明顯;當(dāng)燒結(jié)溫度較低時(shí),陶瓷樣品的介電常數(shù)較小,介電損耗較大。當(dāng)燒結(jié)溫度條件為1400℃、退火溫度為800℃時(shí),陶瓷樣品的介電常數(shù)可以達(dá)到11000左右,介電損耗可以保持在5%以下;而當(dāng)燒結(jié)溫度升高至1450℃時(shí),介電常數(shù)會(huì)有所下降,介電損耗也會(huì)有所增加。退火處理后的陶瓷樣品耐擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度也達(dá)到了較高的水平。介電溫譜的測(cè)試結(jié)果顯示,陶瓷樣品的高介電性隨溫度的變化較小。由此可見(jiàn),燒結(jié)溫度和退火溫度對(duì)樣品的介電性能有重要的影響。二、制備了組分為(Sb0.5In0.5)xTi1-xO2 和(Ta0.5In0.5)xTi1-xO2 的陶瓷樣品(式中x=0.01、0.03、0.05、0.10),研究了五價(jià)元素?fù)诫s對(duì)共摻雜TiO2陶瓷的高介電性質(zhì)的影響。通過(guò)對(duì)退火處理后的陶瓷樣品的介電頻譜的測(cè)試發(fā)現(xiàn),當(dāng)摻雜量較低、在退火溫度為780℃時(shí),這兩種陶瓷樣品都展現(xiàn)出優(yōu)異的高介電性,即介電常數(shù)都可以保持在104量級(jí),介電損耗也能控制在5%以下。對(duì)復(fù)阻抗譜的測(cè)試表明,退火處理可使陶瓷樣品的晶界電阻大幅提高,絕緣性得到了很大的改善。對(duì)Ⅰ-Ⅴ曲線的測(cè)試發(fā)現(xiàn),當(dāng)摻雜量較低時(shí),摻雜這兩種五價(jià)元素的共摻雜陶瓷樣品的耐擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度可以達(dá)到(Nb,In)共摻雜TiO2介電陶瓷的水平�？梢耘袛�,分別實(shí)施了(Sb,In)、(Ta,In)共摻雜的TiO2陶瓷樣品也是綜合性能比較良好的高介電材料。三、制備了組分為(A0.5Nb0.5)0.01Ti0.99O2的陶瓷樣品(式中A代表Sm、Gd、Nd、Dy元素),研究了三價(jià)元素對(duì)共摻雜TiO2陶瓷的高介電性質(zhì)的影響。通過(guò)與未經(jīng)退火處理的陶瓷樣品的比較發(fā)現(xiàn),退火處理后陶瓷樣品的介電常數(shù)下降較多,介電損耗也有所下降。但是,退火處理后陶瓷樣品的介電損耗仍然較高,即使退火溫度升高至較高值時(shí),介電損耗仍然在20%左右。通過(guò)對(duì)陶瓷樣品的復(fù)阻抗譜的測(cè)試發(fā)現(xiàn),退火后陶瓷樣品的晶界電阻有所提高,但仍然比退火處理后的(Sb,In)共摻雜TiO2陶瓷樣品和(Ta,In)共摻雜的TiO2陶瓷樣品的晶界電阻小。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ174.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 石建穩(wěn);陳少華;王淑梅;羅紅元;;納米二氧化鈦光催化劑共摻雜的協(xié)同效應(yīng)[J];化工進(jìn)展;2009年02期

2 李曉俊;司德君;方均;姜志全;黃偉新;;鐵和鈰共摻雜二氧化鈦中的協(xié)同效應(yīng)(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Physics;2006年06期

3 李玲;張文明;孫建紅;賴偉東;李曉葦;;釩氮共摻雜納米二氧化鈦光觸媒乳液的制備及性能研究[J];信息記錄材料;2013年01期

4 孟波;王曉晶;李雪;劉云義;;低溫溶膠法制備鎢、氮共摻雜二氧化鈦光催化劑的研究[J];鋼鐵釩鈦;2013年05期

5 魏鳳玉;曾華靈;師彬;崔鵬;彭書傳;;硫與鐵共摻雜對(duì)二氧化鈦光催化性能的影響[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2008年09期

6 雷澤;杜孟衣;韓敏芳;;凝膠固相反應(yīng)法制備鈧、鈰共摻雜氧化鋯粉體[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2013年09期

7 趙江平;楊小妮;王建軍;;共摻雜Cu-Ce/TiO_2光催化性能研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2012年04期

8 房麗婷;曾和平;雷亞玲;呂梅香;;稀土釔-鋁共摻雜氧化鋅透明薄膜的光學(xué)性能研究[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

9 彭益文;曾和平;余力;;納米鈰-鋁共摻雜氧化鋅透明薄膜的光學(xué)性能研究[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

10 王虹;王鵬;;鐵、鈰共摻雜納米TiO_2溶膠的制備及抗菌性能(英文)[J];無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2009年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 吳娟;侯健;張敏;楊建軍;;水熱法制備鉬氮共摻雜二氧化鈦納米管陣列薄膜及其性能研究[A];第十三屆全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

2 李榮斌;;硼-氮原子共摻雜金剛石研究[A];2006年全國(guó)功能材料學(xué)術(shù)年會(huì)專輯[C];2006年

3 沈少華;延衛(wèi);郭烈錦;;碳氮共摻雜二氧化鈦的合成與制氫性能研究[A];2004年全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

4 王藝聰;林月緒;林深;;氮硫共摻雜錫酸鋅的制備及其可見(jiàn)光催化性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第11分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

5 司偉;翟玉春;丁超;;激活離子共摻雜納米晶Y_2O_3:Eu~(3+)的熒光性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2006年

6 張玲;李玲;牟宗剛;;B、C、N共摻雜對(duì)TiO_2微結(jié)構(gòu)及催化性能的影響研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

7 高X;傅敏;湯敏;;鐵氮共摻雜納米TiO_2的結(jié)構(gòu)及光催化性活性[A];重慶市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2009學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

8 周亮;馮婧;鄧瑞平;李曉娜;李希艷;張洪杰;;載流子平衡的改善和復(fù)合區(qū)間的加寬延緩了銪配合物共摻雜電致發(fā)光器件的效率衰減[A];第七屆全國(guó)稀土發(fā)光材料學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

9 馮寧東;鄭安民;王強(qiáng);徐君;喻志武;鄧風(fēng);;硼氮共摻雜TiO_2中硼結(jié)構(gòu)的固體核磁共振研究[A];第十五屆全國(guó)分子篩學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2009年

10 王藝聰;林深;;氮、硫共摻雜錫酸鍶的制備及其可見(jiàn)光催化性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第11分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 王輝;釔共摻雜的摻鉺氧化鋁光致發(fā)光增強(qiáng)機(jī)制研究[D];大連理工大學(xué);2008年

2 徐凌;金屬非金屬共摻雜TiO_2的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2010年

3 申赫;穩(wěn)定的鋰氮共摻雜p型氧化鋅及其光電器件研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年

4 孫現(xiàn)科;共摻雜SiC基稀磁半導(dǎo)體的局域結(jié)構(gòu)、磁和電輸運(yùn)性能[D];天津大學(xué);2014年

5 劉一鳴;多層復(fù)合與共摻雜TiO_2薄膜的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究[D];太原理工大學(xué);2014年

6 王嘯;稀土共摻雜氧化物的光致發(fā)光的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

7 陳琦麗;N/F摻雜及N-F共摻雜TiO_2(101)表面特性的第一性原理研究[D];華中科技大學(xué);2009年

8 王加軍;半導(dǎo)體光催化材料中摻雜和耦合機(jī)理的第一性原理研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

9 袁國(guó)棟;Al-N共摻雜實(shí)現(xiàn)p型ZnO的機(jī)理及其相關(guān)器件基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張正健;共摻雜CuCrO_2基P型稀磁半導(dǎo)體的制備及物性研究[D];上海師范大學(xué);2015年

2 楊振榮;磷以及磷和鐵/鈷共摻雜碳材料作為氧氣還原電催化劑的研究[D];蘇州大學(xué);2015年

3 徐攀攀;雜原子共摻雜碳點(diǎn)的制備及其在金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用[D];河南師范大學(xué);2015年

4 付昊鑫;Mo/N共摻雜納米TiO_2的電子結(jié)構(gòu)與光催化活性研究[D];河南大學(xué);2015年

5 王家恒;N與過(guò)渡金屬Ag、V共摻雜TiO_2光學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)與理論研究[D];太原科技大學(xué);2015年

6 吳孔強(qiáng);硅氟共摻雜二氧化鈦基復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究[D];江蘇大學(xué);2016年

7 王檳強(qiáng);銀氮共摻雜二氧化鈦的制備及其抗菌性能研究[D];福州大學(xué);2014年

8 張俊川;氮硫共摻雜碳微球的溶劑熱法制備及電化學(xué)性能研究[D];燕山大學(xué);2016年

9 高煒;鋱、鏑A位共摻雜鐵酸鉍納米薄膜多鐵特性的研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2016年

10 吳剛;雙陰離子共摻雜鈮酸鈉光催化活性的第一性原理研究[D];西南大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：2257490