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电介质材料是一种电的绝缘材料,它是制造电容器的重要元件,要求其拥有很高的介电常数的同时也要具有较低的介电损耗,这样以电介质材料制造出的电容器就具有较强的储存能力。ZnO作为一种万能材料,在电子和光电子方面都有很广泛地应用。本文以ZnO为研究对象,在温度范围为173-1100K,频率范围20Hz-10MHz对其进行了系统的介电性能研究,以求通过ZnO这种万能材料对高介电低损耗的电介质材料有更好的认识。研究结果如下: 在低温下观察到ZnO单晶样品中有两个介电弛豫,激活能分别为0.35eV和0.21eV。激活能为0.35eV的弛豫表现为一种热激活的行为,这个弛豫是由晶粒内效应引起的;而激活能为0.21eV的弛豫是一个麦克斯韦-瓦格纳(Maxwell-Wagner)弛豫,因为这个弛豫在经过打磨样品的表面和高温下退火后会消失,所以它不是由于样品和电极的接触引起的,而是由于Zn填隙在样品表面分布不均匀引起的表面层效应。更有趣的是这个Maxwell-Wagner弛豫还表现为一种与热激活行为不同的介电反常行为,这种介电反常行为其实是与电阻的正温度系数相关的,它是因为在样品表面层发生了金属-绝缘体转变造成的。 ZnO在低温下被广泛观察到的0.35eV激活能的弛豫,在陶瓷和单晶样品中均能观察到,是不受样品种类影响的,即它是一个特征弛豫。我们的研究结果表明,它是一种极化子弛豫,而极化的种类是由锌空位引起的局域空穴造成的。 ZnO单晶在高温下的介电测试发现了三个反常的介电弛豫,第一个反常的介电峰表现为一种类弛豫铁电体行为,通过系统的研究发现它是由氧空位引起的两个弛豫过程:低温弛豫是由氧空位一次电离造成的偶极子弛豫,高温弛豫是发生在样品表面层由样品和表面接触引发的Maxwell-Wagner介电弛豫。第二个介电反常行为表现为一种类相变行为,它是由于氧空位从静态无序分布到动态无序分布状态改变引起的。第三个介电反常也表现为类弛豫铁电行为,但它是由于负电容造成的。