直流老化对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

在电场为3.5 kV/cm的条件下, 对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷进行了60 h的直流老化, 研究了老化过程对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷介电性能和电气特性的影响. J-E特性测试结果表明, 直流老化导致CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷击穿场强、非线性系数和势垒高度明显降低. 介电性能测试结果表明, 低频介电常数和介电损耗明显增大, 并且介电损耗随频率的变化遵从Debye弛豫理论, 可分解为直流电导损耗和弛豫损耗, 直流老化主要导致了电导损耗的增加. 在低温233 K, 介电损耗谱中出现两个弛豫峰, 其活化能分别为0.10, 0.50 eV, 认为对应着晶粒和畴界的弛豫过程, 且不随直流老化而变化. 通过电模量谱对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的弛豫过程进行了表征, 发现直流老化导致的界面空间电荷在外施交变电场的作用下符合Maxwell-Wagner极化效应, 并在低频区形成新的弛豫峰. 在高温323-473 K的阻抗谱中, 晶界弛豫峰在直流老化后明显向高频移动, 其对应的活化能从1.23 eV 下降到0.72 eV, 晶界阻抗值下降了约两个数量级. 最后, 建立了CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的阻容电路模型, 分析了介电弛豫过程与电性能之间的关联.     

简化共沉淀法制备CaCu3Ti4O12陶瓷及其介电性能研究

具有巨介电常数的CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷是一种理想的高储能密度电容器材料.本文以草酸为沉淀剂、以乙酸铵为调节pH值的定量缓冲剂,获得制备CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的简化共沉淀法.确定了pH=30为制备前驱粉料的最佳反应条件.通过显微分析和介电性能测量,发现在1040℃—1100℃范围内,随着烧结温度的提高,陶瓷的品粒尺寸增大,非线性系数上升,电位梯度和介电损耗下降,1100℃烧结的试样tanδ最低达到0.04.认为CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷介电损耗包含直流电导分量、低频松弛损耗和高频松弛损耗.低频松弛活化能为0.51 eV.,对应于晶界处的Maxwell-Wagner松弛极化;高频松弛过程活化能为0.10 eV,对应晶粒内部的氧空位缺陷.烧结温度的升高导致晶界电阻下降.     

CaCu3Ti4O12 陶瓷松弛损耗机理研究

CaCu₃Ti₄O₁₂介电损耗较大且损耗机理尚不明确, 因此限制了其应用.本文采用固相法和共沉淀法合成CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷, 利用宽带介电温谱研究在交流小信号作用下, 双Schottky势垒耗尽层边缘深陷阱的电子松弛过程、 载流子松弛过程以及CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电损耗性能. 研究发现, 在低频下以跳跃电导和直流电导的响应为主, 而高频下主要为深陷阱能级的松弛过程所致, 特别是活化能为0.12 eV的深陷阱浓度, 这是决定CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷高频区介电损耗的重要因素.降低直流电导, 有利于降低低频区介电损耗; 而高频区介电损耗的降低, 需要降低深陷阱浓度或增大晶粒尺寸. 共沉淀法制备的CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷, 有效降低直流电导及控制深陷阱浓度, 介电损耗降低明显. 关键词： 3Ti₄O₁₂陶瓷')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷 介电损耗 松弛过程 Schottky势垒     

CaCu3Ti4O12 陶瓷介电模量响应特性的研究

由于CaCu₃Ti₄O₁₂巨介电常数陶瓷的低频区直流电导较大, 本文采用模量 M"-f频谱表征与分析了低频和高频的两个松弛极化过程. 研究认为, 这两个特征峰属于晶界区Schottky 势垒耗尽层边缘深陷阱的电子松弛过程, 其中高频松弛峰起源于晶粒本征缺陷的电子松弛过程, 而低频松弛峰则为与氧空位有关的松弛极化过程. 对于CaCu₃Ti₄O₁₂这类低频下具有高直流电导的陶瓷材料, 采用模量频谱能更有效地分析研究其损耗极化机理. 关键词： 3Ti₄O₁₂陶瓷')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷 模量 松弛过程 电导     

CaCu3Ti4O12陶瓷的介电特性与弛豫机理

本文采用Novocontrol宽频介电谱仪在-100 ℃–100 ℃温 度范围内、0.1 Hz–10 MHz频率范围内测量了表面层打磨前 后CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电特性, 分析了CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电弛豫机理. 首先, 基于对宏观“壳-心”结构的定量分析, 排除了巨介电常数起源于表面层效应的可能性; 其次, 基于经典Maxwell-Wagner夹层极化及其活化能物理本质的分析, 排除了巨介电常数起源于经典Maxwell-Wagner极化的可能性; 最后, 依据晶界Schottky势垒与本征点缺陷的本质联系, 提出了巨介电常数起源于Schottky势垒边界陷阱电子弛豫的新机理. 陷阱电子弛豫机理反映了CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷本征点缺陷、 电导、介电常数之间的本质关系. 关键词： 3Ti₄O₁₂')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂ 介电弛豫 Schottky势垒 点缺陷     

Fe掺杂CaCu3Ti4O12陶瓷的介电性能与弛豫特性研究

采用固相反应法制备了CaCu₃Ti_4-xFe_xO₁₂(0≤x≤0.2)陶瓷,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、介电频谱和阻抗谱等手段研究了Fe对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的结构和介电性能的影响.研究发现：CaCu₃Ti_4-xFe_{x关键词： 巨介电常数 双阻挡层电容模型 界面极化}     

CaCu3Ti4O12块材和薄膜的巨介电常数

用固相反应法和脉冲激光沉积(PLD)制备了CaCu₃Ti₄O₁₂块材和薄膜，获得了相对介电常数ε′（1kHz,300K)高于14000的介电特性，是目前该体系最好的结果.报道了(00l)取向高质量CaCu₃Ti₄O₁₂外延薄膜及其介电性质.C aCu₃Ti₄O₁₂相对介电常数ε′在100—300K温度范围 内 关键词： 3Ti₄O₁₂')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂ 巨介电常数 PLD     

CaCu3Ti4O12陶瓷的微观结构和电学性能

利用传统的固相反应工艺，在不同的烧结温度下制备了一系列的CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷样品，考察了其微观结构以及介电和复阻抗方面的电学性质.研究发现这些样品在微观结构方面可分为三种类型，高介电性与微观结构有着密切的关联性.室温下，样品的低频介电常数随陶瓷晶粒尺寸的增大而提高.随着测试温度的升高，不同微观结构类型的样品呈现出不同的电学性质的变化，但其中也存在着一些相同的特征.高温下，介电频谱呈现出一个低频介电响应和两个类Debye型弛豫色散，复阻抗谱呈现出三个Cole-Cole半圆弧.将实验上观测到的电学性质的起因归于陶瓷多晶微结构中的晶畴、晶界和晶粒内的缺陷. 关键词： 3Ti₄O₁₂')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂ 微观结构 电学性质     

CaCu3Ti4O12-MgTiO3陶瓷的介电性能与I-V非线性特征

采用固相反应法制备了一系列CaCu₃Ti₄O₁₂-xMgTiO₃(x = 0, 0.25, 0.5, 1.0)复相陶瓷,研究了MgTiO₃掺杂对CaCu₃Ti₄O₁₂(CCTO)陶瓷相结构、显微组织、介电性能和I-V非线性特征的影响.研究发现:MgTiO₃掺杂不仅使CC 关键词： I-V非线性系数')" href="#">I-V非线性系数 巨介电常数 压敏电压     

(Na1/2Bi1/2)Cu3Ti4O12陶瓷的微观结构和电学性质

利用固相反应法在不同烧结温度条件下制备了一系列(Na_1/2Bi_1/2)Cu₃Ti₄O₁₂(NBCTO)陶瓷样品,研究了它们的晶体结构、微观组织结构、介电性质和复阻抗及其随温度的变化. 实验发现NBCTO陶瓷所呈现出的电学性质与CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷相应的电学性质非常类似. 烧结温度为990℃至1060℃范围的NBCTO陶瓷样品室 关键词： 高介电材料 介电性质 复阻抗 内阻挡层电容     

氧含量对CaCu3Ti4O12巨介电常数和介电过程的影响

本文研究了在真空、空气和氧气中烧结制备的三种 CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷材料的介电特性. 交流阻抗测量结果表明在10—300 K温度范围, 三种样品的介电温谱中均出现三个平台, 其电阻实部和电容虚部在相应温度出现损耗峰, 真空条件烧结的样品具有较高的介电平台和较明显的电阻实部与电容虚部峰值, 表明氧含量和氧空位对CaCu₃Ti₄O₁₂的介电性质具有重要影响, 介电温谱出现的三个平台分别源于晶粒、晶界及氧空位陷阱.温谱分析表明晶粒的激活能与烧结气氛有较大关系,氧空位引起的电子短程跳跃及跳跃产生的极化子是晶粒电导和电容的主要起源.氧空位陷阱的激活能基本与烧结气氛无关,约为0.46 eV. 氧空位对载流子的陷阱作用是CaCu₃Ti₄O₁₂ 低频高介电常数的重要起源.     

Nanocrystalline CaCu<Subscript>3</Subscript>Ti<Subscript>4</Subscript>O<Subscript>12</Subscript> powder by PVA sol–gel route: synthesis,characterization and its giant dielectric constant

Nanocrystalline CaCu₃Ti₄O₁₂ powders were synthesized by a simple PVA sol–gel route and calcined at 700 and 800°C in air for 8 h. The diameter of the powders ranges from 40–100 nm. The calcined CaCu₃Ti₄O₁₂ powders were characterized by TG-DTA, XRD, FTIR, SEM, and TEM. Sintering of the powders was conducted in air at 1100°C for 16 h. The XRD results indicated that all sintered samples had a typical perovskite CaCu₃Ti₄O₁₂ structure although the sintered samples contained some amount of CaTiO₃. SEM of the sintered CaCu₃Ti₄O₁₂ ceramics showed the average grain sizes of 13–15 μm. The samples exhibit a giant dielectric constant, ε′∼10⁵ at 150 to 200°C with weak temperature dependence below 1 kHz in the sample sintered using the powders calcined at 700°C. The Maxwell–Wagner polarization mechanism is used to explain the high permittivity in these ceramics. It is also found that all sintered samples have the same activation energy of grains, which is ∼0.122 eV.     

Microstructure-dependent giant dielectric response in CaCu3Ti4O12 ceramics

CaCu₃Ti₄O₁₂ ceramics were prepared at the sintering temperatures ranged from 1025 to 1125 °C, and the dielectric characteristics were evaluated together with the microstructures. The giant dielectric constant with the maximum of 53,120 was obtained in CaCu₃Ti₄O₁₂ ceramics at room temperature and 10 kHz, and strong processing and microstructure dependence of dielectric characteristics of the present ceramics was determined. The precipitation of the dispersed Cu-rich secondary phases of CuO and/or Cu₂O and their network structure provided the extrinsic origins of the enhanced giant dielectric response, and the present findings would offer the greater potential for enhancing the giant dielectric constant and controlling the dielectric loss in CaCu₃Ti₄O₁₂ ceramics by optimizing the microstructures.     

Si基Bi3.25La0.75Ti3O12铁电薄膜的制备与特性研究

采用Sol-Gel工艺低温制备了Si基Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂铁电薄膜.研究了退火温度对薄膜微观结构、介电特性与铁电性能的影响.500℃退火处理的Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜未能充分晶化，晶粒细小且有非晶团聚，介电与铁电性能均较差.高于550℃退火处理的Bi_3.25La_{0.75 关键词： 铁电薄膜 3.25}La_0.75Ti₃O₁₂')" href="#">Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂ Sol-Gel工艺     

Influence of Lu2O3 on electrical and microstructural properties of CaCu3Ti4O12 ceramics

In this work, the influence of Lu₂O₃ doped on the dielectric and electrical properties of CaCu₃Ti₄O₁₂ was reported. Lu₂O₃-doped CCTO was prepared by a conventional solid state technique using CuO, TiO₂, and CaCO₃ as starting materials. The samples were studied by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM); dielectric measurements were measured in the 10² Hz–10⁷ Hz frequency range at room temperature; and the nonlinear behavior of all samples was measured. The doping of Lu₂O₃ resulted in an increase in the dielectric constant of CCTO, but decreased the stability of the frequency dependence. Increasing concentrations of Lu₂O₃ resulted in decreasing nonlinear coefficients.     

巨介电常数氧化物CaCu3Ti4O12的介电和阻抗特性

采用固相烧结法合成了单相巨介电常数氧化物CaCu₃Ti₄O₁₂（CCTO）.用阻抗分析仪分析了10—420 K温度范围内的介电频谱和阻抗谱特性,并结合ZVIEW软件进行了模拟.结果表明：温度高于室温时,频谱出现两个明显的弛豫台阶,低频弛豫介电常数随温度升高而显著增大,表现出热离子极化特点;温度低于室温时,频谱表现出类德拜弛豫,且高、低平台介电常数值基本不随温度变化,表现出界面极化特点和较好的温度稳定性.频谱中依次出现的介电弛豫对应于阻抗谱中 关键词： 3Ti₄O₁₂')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂ 介电频谱 阻抗谱 Cole-Cole半圆弧