论文部分内容阅读
本文使用溶胶-凝胶成功制备了CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷，通过改变制备方法、退火温度、保温时间等工艺参数研究不同工艺对陶瓷结构及性能的影响；利用不同元素对CCTO陶瓷进行A位或B位掺杂，进以改善其介电性能。利用X射线衍射(XRD)对不同工艺制备CCTO陶瓷的相结构进行了研究；采用扫描电子显微镜(SEM)观察了陶瓷的表面形貌，同时使用能谱分析(EDS)对于样品进行成分分析；通过精确阻抗分析仪对陶瓷的介电性能进行测量。 CCTO陶瓷在900℃~1050℃温度区内均有良好的结晶性，且随着温度升高，陶瓷致密程度增加，表面质量变好，介电常数变大。燃烧法所制备CCTO陶瓷的微观结构相比于蒸干法有显著的不同，在CCTO陶瓷的晶界处，形成了一层数百nm的晶界层，该晶界层的存在增强了界面势垒效应，从而使燃烧法所制备CCTO陶瓷的介电常数在较宽频域范围内整体上比蒸干法制备CCTO陶瓷的介电常数高一个数量级。 使用溶胶凝胶蒸干法制备了Er和Bi掺杂的CCTO陶瓷，相比纯CCTO陶瓷，Er的加入，在降低陶瓷介电常数的同时，更重要的是改善了陶瓷的介电损耗，在很宽的频率范围内，介电损耗值始终维持在0.1以下。Bi的加入，使陶瓷的介电常数显著提高，1000℃烧结制备的Bi掺杂CCTO陶瓷在1kHz频率下介电常数达到3×104，并且在很宽的频率范围内，介电常数始终维持在104以上。 燃烧法所制备的Zr掺杂CCTO陶瓷仍然含有明显的晶界层，但晶界层的厚度随Zr掺杂量的增加而降低，当Zr含量大于1％时，晶界层消失。晶界层中Ca/Cu比的成分偏析也随Zr掺杂量的增加而加重。Zr的掺杂有利于CCTO陶瓷介电常数的提高，当Zr含量为0.5%时，陶瓷获得了最高的介电常数，在1kHz频率下，介电常数约为105。 在电场下，对CCTO陶瓷进行 XRD扫描，结果表明电场的加入对 CCTO陶瓷衍射峰的强度有明显影响，其(220)峰位和(440)峰位变化明显，在电场作用下，(220)峰强度明显提高，(440)峰强度明显降低。XRD强度的变化表明CCTO的晶体结构在电场作用下发生改变，Ti的对称中心位置发生偏移，从而导致电偶极子存在于CCTO陶瓷中，由此而产生的铁电性可能对陶瓷的介电性能产生重要影响。