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CaCu3Ti4O12（以下简称CCTO）陶瓷是一种新型的高介电常数材料,其介电常数高达104以上,在100K600K的温度范围和102105Hz的频率范围内,介电常数几乎不发生变化,但是CCTO陶瓷的介电损耗角正切值tanδ在较宽的频率范围内高于0.1,这严重影响了它在电容器材料、高密度信息存储材料等方面的应用。因此,研究CCTO陶瓷的介电弛豫机理,明确巨介电常数和高损耗的起源,对CCTO陶瓷介电性能的优化,尤其是高损耗的抑制具有重要的科学意义和现实价值。本文采用传统的固相反应法制备CCTO陶瓷,通过XRD分析CCTO陶瓷的相组成和晶体结构,发现实验室合成的CCTO陶瓷是立方类钙钛矿结构;采用宽频介电谱仪测试CCTO陶瓷的介电频谱和介电温谱,分析CCTO陶瓷的极化机理;通过SEM和EDS分析CCTO陶瓷的巨介电常数和显微结构的关系。调节烧结时间、烧结温度、压片压强优化工艺参数,获得的最佳制备工艺是:压片压强为9MPa,烧结温度是1100℃,保温时间是20h。然后在最佳的制备工艺基础上,采用不同的降温方式、还原或氧化气氛热处理,研究CCTO陶瓷巨介电常数的来源,结果表明CCTO陶瓷的巨介电常数起源于晶粒电导,中频、低频损耗分别与本征点缺陷氧空位和晶界Schottky势垒有关。本文研究了受主掺杂对CCTO陶瓷介电性能的影响,发现Ca位上受主Na掺杂显著降低了CCTO陶瓷的低频介电损耗。通过介电温谱研究Na掺杂对CCTO陶瓷点缺陷结构的影响,实验表明Na掺杂并未改变CCTO陶瓷0.10eV和0.51eV深陷阱能级的大小,但晶界区Schottky势垒高度从0.61eV增大到0.72eV,这是促使低频直流损耗降低的主要原因。另外,受主Na掺杂减小了晶粒电导,使高频损耗峰强度减弱,但同时促进氧空位的电离,中频损耗峰强度增加。本文还研究了施主掺杂对CCTO陶瓷介电性能的影响,发现Ca位上施主Nd掺杂显著降低了CCTO陶瓷的中频介电损耗。当Nd掺杂量为0.03mol时,在1KHz处,介电损耗角正切值仅为0.05,此时介电常数为104以上,综合性能表现良好。另外,通过介电温谱研究Nd掺杂对CCTO陶瓷点缺陷结构的影响,实验表明Nd掺杂增大了晶粒电导,使高频损耗峰强度增强,但同时抑制氧空位电离,中频损耗峰消失,于是中频损耗显著下降。不过施主Nd掺杂使晶界区Schottky势垒高度从0.61eV降至0.54eV,导致低频直流损耗有所增加。