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     

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     

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     

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.     

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     

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陶瓷的微观结构及直流导电特性

采用传统固相反应法制备了CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷.XRD证实其CaCu₃Ti₄O₁₂相;SEM观察到明显的晶粒晶界结构,晶界区亦由小晶粒构成;结合EDS结果,判定晶界区小晶粒为CuO.在较宽的温度范围内,CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电常数保持在10⁵左右;当频率为10³ Hz温度小于150 K时,介电常数迅速下降.在173—373 K温度范围内,通过其I-V特性,得到CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷直流电导随温度的变化：直流电导与温度的关系可分为三部分,对应的活化能分别为0.681 eV,0.155 eV和0.009 eV,这与CuO陶瓷直流电导活化能一致.可以认为晶界区的CuO小晶粒在CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的直流电导中占主导,这为解释CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷反常的介电性能提供了新的思路. 关键词： 3Ti₄O₁₂')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂ 微观结构 直流电导 介电特性     

磁控溅射法制备的CaCu3Ti4O12薄膜

采用溅射方法成功地制备了CaCu3₃Ti4₄O12₁₂薄膜， 用原子力显微镜、x射线衍射（XRD）仪和LCR分析仪对样品进行形貌、物相结构和介电性质的研究.XRD表明，薄膜比块体的晶 格常数小但晶格畸变较大；LCR测量结果显示，在相同温度下薄膜比块体的相对介电常数低 ，薄膜相对介电常数由低到高转变时对应的温度较高且激活能较大.分析表明：薄膜的相对 介电常数较低是样品中晶相含量较低、缺陷较多使内部阻挡层电容大量减小、致密度不高引 起的；薄膜中 关键词： 磁控溅射 3Ti4₄O12₁₂')" href="#">CaCu3₃Ti4₄O12₁₂ 介电常 数 激活能     

Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜的制备与特性研究

采用sol-gel工艺, 在分层快速退火的工艺条件下成功地制备了高质量Si基Bi_{4Ti3O12铁电薄膜. 研究了Si基Bi4Ti3O12薄膜的生长行为、铁电性能、C-V特性和疲劳特性. 研究表明: Si基Bi4Ti3O12薄膜具有随退火温度升高沿c轴择优生长的趋势; 退火温度通过影响薄膜的晶粒尺寸、生长取向和薄膜中载流子的浓度来改变Si基Bi关键词： sol-gel法 铁电薄膜 4Ti3O12')" href="#">Bi4Ti3O12 C-V特性}     

阻挡层电容对ACu3Ti4O12巨介电性能的影响研究

用固相反应法成功地制备了ACu3Ti4O12(A=Ca，La，Y)系列陶瓷，在50—300K温区内测量了样品的介电性能，分析了交流电导与外场频率、温度的关系.发现在相同组分的CaCu3Ti4O12晶体中相对含量大于等于0776时，样品的相对介电常数可达104；而A位上价态为3+的化合物La2/3Cu3Ti4O12和Y2/3Cu3Ti4O12相对介电常数仅为103.分析表明，样品中内部阻挡层电容数目的多少直接对ACu3Ti4O12的相对介电常数产生影响.电导与温度及频率的关系是由电子、声子与外场的共同作用决定的. 关键词： ACu3Ti4O12 巨介电 晶相含量 阻挡层电容     

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.     

添加Nb对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备了CaCu₃Ti_4-xNb_xO₁₂(x=0，0.01，0.04，0.08，0.2)陶瓷，样品在x取值范围内形成了连续固溶体.在40Hz—110MHz频率范围对样品进行了介电频谱分析，实验结果表明，与纯CaCu₃Ti₄O₁₂不同，含Nb试样除了在频率大于10kHz范围内出现的德拜弛豫 关键词： 巨介电常数 德拜弛豫 阻挡层电容 等效电路     

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CaCu3Ti4O1 2 块材和薄膜 ,获得了相对介电常数ε′( 1kHz ,3 0 0K)高于140 0 0的介电特性 ,是目前该体系最好的结果 .报道了 ( 0 0l)取向高质量CaCu3Ti4O1 2 外延薄膜及其介电性质 .CaCu3Ti4O1 2 相对介电常数ε′在 10 0— 3 0 0K温度范围内基本保持恒定 ,稳定性好 .基于跳跃电导模型 ,对CaCu3Ti4O1 2薄膜介电电导的频率依赖关系作了合理解释