高介电常数电子材料制备及其电性能研究. .pdfVIP

摘

要

实验利用传统的电子陶瓷制备工艺,制备了纯CaCu3Ti4O12(CCTO

陶瓷,并且研究了结构及介电性。实验

结果表明:CCTO陶瓷样品生成具有单一相的钙钛矿结构。纯CCTO陶瓷具

有稳定的介电性能、相对高的介电常数和相对低的介电损耗。在室温条件下,介

电常数基本上能够达到

104

,并观察到CCTO陶瓷具有介电现象。

关键词高介电常数

CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能

StudyingtheFabricationandDielectricPropertyofCaCu3Ti4O12Ceramic//Chen

Zeting

AbstractCaCu3Ti4O12(CCTOceramicswerepreparedbytheconventional

ceramictechnique.Themicrostructureanddielectricpropertiesoftheceramicswere

whensintereddirectlywithoutcalcined.Alltheceramicsshowtemperature-stable

well.Dielectricconstantatroomtemperaturereached104from100Hzto1MHz.CCTO

ceramicswereinvestigatedtogetherwithfrequencyandtemperaturedependenceof

dielectricpropertiesintherangeof1kHz~100kHzand-200~100℃.Theresultsshowed

thatthedielectricrelaxationoftheceramics.

Keywordshighdielectricconstant;CaCu3Ti4O12ceramic;dielectricproperty

AuthorsaddressGuangdongRadioTVUniversity,510091,Guangzhou,

Guangdong,China

1引言

CaCu3Ti4O12(CCTO,钛酸铜钙是一种具有钙钛矿结构的钛酸盐,其晶体结

构为体心立方(Im3,该材料为反铁磁性的

绝缘体。[1]

CaCu3Ti4O12是一种高介电常数材料。所谓高介电常

数材料是指介电常数(ε大于二氧化硅(ε=3.9的介电材料的泛称。国内外对

其进行了深入的研究,该材料目前已广泛应用于制造电容器和动态存储器(DRAM

等各种电子器件中。

[2]

近年来,CaCu3Ti4O12(CCTO受到了越来越广泛的关注。在2000年,

Subramanian以及他的工作小组最早发现具有巨介电常数的CaCu3Ti4O12铁

电陶瓷材料,并于2000年3月3日首次在《JounalofSolidStateChemistry》上发

表报道了这种材料。CCTO铁电陶瓷材料正是由于具有反常的高介电常数、优

异的热稳定性和强烈的非线性等性能,成为当前介电研究领域的一种具有广泛应用

前景的材料。[2-5]

本文研究了CCTO陶瓷的合成,对其结构以及高介电性能作了深入分析。

2实验

本实验所用原料为分析纯的碳酸钙(CaCO3、氧化铜(CuO、二氧化钛(TiO

2,按照化学计量比进行配料。采用传统电子陶瓷制备工艺制备陶瓷。混合后置

于球磨罐中,用无水乙醇作为球磨介质,球磨24h,将烘干后的粉末过筛。然后,将

CaCu3Ti4O12粉末和聚乙烯醇(PVA均匀混合,把它们放在玛瑙研钵中研磨2小

时,经过粘结剂造粒后,压制成直径13mm,厚3mm的圆片形坯体,再在1100℃烧结

5个小时,得到烧结陶瓷样品。陶瓷样品表面经过磨平、抛光后,涂覆银电极。

采用X射线衍射仪(发射源为CuKα进行样品的晶体结构分析,样品的介电常数和

损耗采用程控炉和阻