论文部分内容阅读
CaCu3Ti4O12（CCTO）陶瓷具有巨介电常数,随着电子产品小型化的发展趋势,迫切需要高介电常数材料,这使得CCTO巨介电常数材料在小型电子元器件领域极具前景。但CCTO相对较高的介电损耗以及巨介电常数对工艺的敏感程度,成为限制CCTO实际应用的两大因素。因此,对CCTO陶瓷介电性能进行系统研究,以及CCTO陶瓷制备工艺的探索、开发及优化都将对其实际应用产生深远的影响。本文针对CCTO陶瓷研究现状,为了改善CCTO介电性能,使用固相法制备CCTO陶瓷,研究了CCTO电介质陶瓷材料复合、金属氧化物掺杂改性、以及引入添加剂对CCTO基陶瓷的结构,介电性能的影响。研究结果表明:（1）CCTO在1040℃温度下烧结,保温2h,室温到600℃,600℃至900℃,900℃至1040℃升温速率分别为4℃/min,3℃/min,2℃/min烧结后纯CCTO具有立方相钙钛矿结构,晶粒生长完善,尺寸较为均匀,几乎没有异常结晶情况的发生,致密性良好。（2）BNBT～CCTO体系复合产生了第二相,第二相极有可能为钛酸铜钡。金属氧化物掺杂改性以及添加剂的引入,都没有改变CCTO的物相组成,依旧保持着稳定的立方相结构。（3）体系复合,金属氧化物掺杂改性以及添加剂的引入,均改变了CCTO的晶粒形貌,复合体系与金属氧化物掺杂是由于烧结时产生的固溶现象导致晶格畸变;而添加剂的引入是由于烧结时液相表面张力的产生的作用影响了晶体生长。（4）BNBT～CCTO体系复合提高了介电常数,同时提高了介温稳定性,但却没有在提高介电常数的同时,显著地降低损耗。Fe2O3的掺杂量超过4%mol时,CCTO介温稳定性提高;MnO掺杂在低温时降低了损耗,但对介电常数产生了抑制作用;Al2O3掺杂的CCTO陶瓷介电常数明显提高,损耗显著降低,介温稳定性较高。添加B2O3、Si O2时,CCTO的介电常数均大幅度提升,而损耗显著降低。（5）通过对比,引入B2O3对综合介电性能的优化更加有效,当B2O3的添加量为8%mol时,介电常数最高值309859（140℃）,45℃时的介电常数为60416,高于纯CCTO在各个温度的介电常数值;相比之下,当B2O3的添加量为2%mol,在45℃下介电损耗最小值为0.07,介电常数为81078。