【摘 要】
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电子行业的高速发展,对介电材料的性能提出了更高的要求。高性能的介电材料对于实现微电子器件的小型化和集成化至关重要。近年来,双掺杂Ti O2陶瓷优异的巨介电性能引起了人们的广泛关注。探索新的共掺杂元素组合不仅对进一步提高Ti O2陶瓷的巨介电性能有重要意义而且有利于揭示该体系巨介电性能的起源。本文用固相烧结法制备了（Sb+La）和（Sb+Yb）共掺杂Ti O2陶瓷,并用冷烧结的方法制备了SLTO/P
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电子行业的高速发展,对介电材料的性能提出了更高的要求。高性能的介电材料对于实现微电子器件的小型化和集成化至关重要。近年来,双掺杂Ti O2陶瓷优异的巨介电性能引起了人们的广泛关注。探索新的共掺杂元素组合不仅对进一步提高Ti O2陶瓷的巨介电性能有重要意义而且有利于揭示该体系巨介电性能的起源。本文用固相烧结法制备了（Sb+La）和（Sb+Yb）共掺杂Ti O2陶瓷,并用冷烧结的方法制备了SLTO/PVDF复合材料,经过各种实验表征展开分析讨论,研究内容分为以下几点:利用固相法制备了(Sb0.5La0.5)xTi1-xO2（x=0.008,0.01,0.02）（简写为SLTO）陶瓷。X射线光电子能谱表明,La3+的掺入有利于氧空位的生成,从而使陶瓷内部形成缺陷偶极子簇。x=0.01时,共掺杂陶瓷具有最优异的介电性能（1 k Hz下,介电常数为6.5866×104而介电损耗为0.0464）。样品的介电常数及介电损耗在102 Hz～106 Hz的频率范围内及室温-160oC的温度范围内具有良好的稳定性。E-J曲线表明SLTO陶瓷具有压敏性。阻抗分析表明IBLC效应及电极效应对SLTO共掺杂陶瓷巨介电性能的贡献。采用冷烧结法制备了SLTO（x=0.01）与PVDF复合材料。对所得到的陶瓷/聚合物复合材料的显微结构及介电性能进行了研究。随陶瓷含量的增加,聚合物的衍射峰值被陶瓷材料的强峰所压制。扫描电镜及EDS能谱显示,所有复合材料都很致密,PVDF均匀包裹在陶瓷颗粒的周围。当(Sb0.5La0.5)0.01Ti0.99O2陶瓷与PVDF等比例复合时得到最优异的介电性能,其介电常数为158.6,介电损耗为0.19。传统固相法制备的非等摩尔掺杂的(SbxYb1-x)0.04Ti0.96O2（x=0,0.4,0.5,0.6,1）陶瓷（简写为SYTO）具有优异的介电性能。单掺杂Sb可提高二氧化钛陶瓷材料的介电常数,但伴有高介电损耗;单掺杂Yb可以使二氧化钛陶瓷材料的介电性能保持温度稳定性。两者共掺杂得到的陶瓷则具有高介电常数及低介电损耗。掺入的Yb较多时,陶瓷晶粒较小,故界面增多,界面效应的作用显著;掺入的Sb增多,有利于形成缺陷偶极子簇,降低样品的介电损耗。当掺杂比例为Sb:Yb=1:1时,SYTO陶瓷的介电性能最好,1 k Hz下,′为6.4527×104,而tanδ为0.016。在102 Hz～106 Hz及室温-200oC的频率及温度范围内,介电性能均保持良好稳定性。综合各种分析数据可知,缺陷偶极子簇的形成及晶界处的界面极化共同作用于SYTO陶瓷的高介电常数及低介电损耗。
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