本文關(guān)鍵詞： CaCu_3Ti_4O_(12) 介電性質(zhì) 溶膠凝膠法 內(nèi)部阻擋層效應(yīng) 鈣鈦礦　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,低性能和大尺寸的電子器件越來(lái)越不能滿足人們的需求。高性能化和微型化的器件應(yīng)運(yùn)而生,其中高介電材料已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注。高介電材料在諧振器、電容器、濾波器、存儲(chǔ)器等多個(gè)重要電子器件方面得到應(yīng)用。近十多年來(lái),巨介電材料鈦酸銅鈣(CaCu_3Ti_4O_(12),簡(jiǎn)稱CCTO)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注,因?yàn)镃CTO不僅具有高的介電常數(shù)而且在很寬的頻率范圍內(nèi)和溫度范圍內(nèi)介電穩(wěn)定性特別好,有望成為新一代高介電陶瓷材料,但是過(guò)高的介電損耗限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用,因此CCTO的理論和實(shí)驗(yàn)研究工作仍需進(jìn)行。而CCTO的介電性質(zhì)與晶粒、晶界等非本征因素密切相關(guān),因此我們從摻雜改性及優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件等方面入手,利用溶膠凝膠法制備純CCTO以及鉀(K~+)、鋯(Zr~（4+）)摻雜CCTO陶瓷材料,并對(duì)其結(jié)構(gòu)和介電性能及影響機(jī)制進(jìn)行了研究。首先,我們制備了純CCTO陶瓷樣品,并研究了微觀結(jié)構(gòu)和介電性能。X射線衍射分析樣品表明了無(wú)第二相生成。燒結(jié)溫度大于1040oC時(shí),CCTO的介電常數(shù)(ε')在頻率小于400 kHz只有微小的變化。一些樣品的介電損耗(tanδ)在很寬的頻率范圍內(nèi)低于0.05。其中,1100oC下燒結(jié)16小時(shí)的樣品在1 kHz下測(cè)的tanδ可低至0.028,同時(shí)e￠可達(dá)到1.82×104。然后,我們又利用溶膠凝膠法制備了Zr~（4+）取代CCTO的Ti~（4+）位置的陶瓷材料(CaCu_3Ti_4-xZrxO_（12）,x=0,0.05,0.1,0.2),以期改變CCTO的微觀結(jié)構(gòu),進(jìn)而達(dá)到改善介電性質(zhì)的目的。我們發(fā)現(xiàn)摻雜濃度為0.05的CCTZO樣品(CaCu_3Ti_3.95Zr0.05O12),其晶粒尺寸有所增加并且在室溫和寬的頻率內(nèi)(20 Hz-400kHz)介電常數(shù)也有較為顯著的增大(e￠2×104)。而且頻率為200 kHz,溫度變化在20oC-180oC范圍之內(nèi),介電常數(shù)波動(dòng)性小于±20%。同時(shí),介電損耗(tanδ)在2kHz-50 kHz范圍內(nèi)低于0.05。在測(cè)試頻率為10 kHz時(shí),CaCu_3Ti_3.95Zr0.05O12(1100oC燒結(jié)16小時(shí))的介電損耗和介電常數(shù)分別約為0.026和2.35×104。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Zr~（4+）摻雜可以改善CCTO的介電性能。接著,我們又制備了K~+取代CCTO的Ca~(2+)位置的一系列陶瓷樣品(Ca1-xKxCu_3Ti_4O_(12)-δ),燒結(jié)溫度范圍為1040oC-1100oC。然后對(duì)Ca1-xKxCu_3Ti_4O_(12)-δ的微觀結(jié)構(gòu)和介電性能進(jìn)行了細(xì)致研究。X射線衍射分析的結(jié)果表明Ca1-xKxCu_3Ti_4O_(12)-δ具有典型的立方結(jié)構(gòu),無(wú)第二相產(chǎn)生。掃描電鏡測(cè)試發(fā)現(xiàn)晶粒尺寸和介電常數(shù)隨著燒結(jié)溫度的增加而明顯增大。Ca_(0.99)K_(0.01)Cu_3Ti_4O_(12)-δ(1060oC下燒結(jié)8小時(shí))陶瓷樣品在室溫和1 kHz下測(cè)的介電損耗為0.039。而且在介電常數(shù)及損耗的溫譜圖中可以觀察到介電弛豫。綜上所述,通過(guò)改善CCTO的制備方法、燒結(jié)條件及利用K~+,Zr~（4+）元素?fù)诫s改性等方法,在一定程度上達(dá)到了改善CCTO的介電特性的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CCTO體系的介電特性與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān),因此,在以后的實(shí)驗(yàn)研究工作中,我們將繼續(xù)對(duì)CCTO微觀結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制進(jìn)行細(xì)致研究,并將CCTO與鐵氧體等磁性材料進(jìn)行擬合,以期拓展CCTO的應(yīng)用前景。
[Abstract]:With the development of microelectronic technology , electronic devices with low performance and large size have become more and more difficult to meet people ' s needs . High dielectric materials have been widely paid attention to . High dielectric materials have been widely used in many important electronic devices such as resonators , capacitors , filters and memories . The results show that the dielectric properties of the CCTO system are closely related to the microstructure of CCTO . The experimental results show that the dielectric properties of the CCTO system are closely related to the microstructure of CCTO . Therefore , we will continue to study the influence mechanism of CCTO microstructure in the future experimental research , and fit the CCTO with the magnetic materials such as ferrite , with a view to expanding the application prospect of CCTO .

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ174.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 蘇艷麗;ZHANG Wenqin;;Dielectric Properties and Electrical Conductivity of CaCu_3Ti_4O_(12) Ceramics Doped with Zr~(4+)[J];Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition);2013年02期

2 王玉梅;;高介電陶瓷CaCu_3Ti_4O_(12)的制備及性能研究[J];陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年05期

3 王茂華;王秋麗;姚超;;熔鹽法制備Ca_(0.9)La_(0.2/3)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷粉體及其介電性能研究[J];無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

4 葉中郎;朱澤華;高紅霞;謝兆軍;趙海杰;;液相法制備CCTO及其巨介電機(jī)理的研究[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2011年05期

5 慕春紅;張懷武;劉穎力;宋遠(yuǎn)強(qiáng);劉鵬;;Rare earth doped CaCu_3Ti_4O_(12) electronic ceramics for high frequency applications[J];Journal of Rare Earths;2010年01期

6 楊昌輝;周小莉;徐剛;韓高榮;翁文劍;杜丕一;;溶膠-凝膠法制備巨介電常數(shù)材料CaCu_3Ti_4O_(12)[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2006年06期

7 楊玉國(guó);王卓;楊長(zhǎng)紅;;金屬有機(jī)分解法制備鈦酸銅鈣薄膜[J];人工晶體學(xué)報(bào);2006年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 熊利蓉;CaCu_3Ti_4O_（12）基巨介電陶瓷的制備與介電性能研究[D];陜西師范大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：1540578