CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷材料由于其高介电常数、高温度稳定性在大容量电容器、动态随机存储器等领域有着广泛的应用前景。但目前CCTO陶瓷材料主要存在两方面的问题:一方面,CCTO陶瓷的介电常数随配方及工艺差别较大,甚至可达数量级的差异,可重复性差;另一方面,CCTO的介电损耗较大。因此,提高CCTO的介电常数和可重复性,同时降低其介电损耗非常必要。在提高CCTO的介电常数和可重复性方面,本文拟通过在固相球磨时改变Ca、Cu、Ti元素的不同配比,首先找出单一元素偏离化学计量比对CCTO介电性能的影响规律,进而找出Ca和Ti、Ca和Cu、Cu和Ti同时偏离化学计量比对CCTO介电性能的影响规律。研究表明,Ca、Cu和Ti偏离化学计量比对CCTO的介电性能影响规律不同,Cu不足以及Ti不足时都存在介电常数的反常现象。研究结果还表明,当Ca、Cu、Ti的原子摩尔比为1.08:3.00:4.44时,其相对介电常数在1KHz下达到4×105,介电常数比标准化学计量比的CCTO陶瓷提高了一个数量级。其高介电常数来源于大的颗粒尺度和薄的晶界层的贡献,支持IBLC(internal barrier layer capacitance )模型。在降低CCTO的介电损耗方面,本文通过在获得特高介电常数成分配方及烧成工艺的基础上,对非化学计量比的CCTO陶瓷的晶界及颗粒边界掺杂不同剂量的高绝缘LTCC玻璃以及纳米SiO2粉,研究其对降低介电损耗特别是漏导损耗的影响。研究表明,高绝缘玻璃掺杂不仅有助于加快固相反应,降低烧结温度,而且,明显有助于提高晶界和颗粒边界电阻,降低漏导损耗。研究结果还表明,当CCTO原料偏离化学计量比且CuO微过量时掺杂某一剂量的纳米SiO2粉,获得的CCTO陶瓷观察到负电容效应。研究表明,CCTO陶瓷中的负电容效应与Sandoval等在发光二极管中P-N结上观察到的负电容效应有本质不同。其负电容效应并不是来自于电流-电压的相位变化,而是来自于电容谐振。特别地,CCTO在低频段发现的负电容效应,为我们在特定频段利用电容代替电感提供了可能。