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随着当前电子信息技术产业的飞速发展,巨介电材料在储能、传感、存储等诸多方面具有广泛的应用并受到人们的广泛研究。SrTiO3陶瓷具有优良的介电温度/频率稳定性和低介电损耗,但其介电常数只有300左右,限制了其在动态随机存储器(DRAM)和高介电容器中的应用,对此本文以SrTiO3为研究材料,通过施受主元素单掺及共掺的方式改善SrTiO3陶瓷的介电性能。 采用固相法在氮气中烧结的施主元素掺杂的SrNbxTi1-xO3(SNT)陶瓷,均具有巨介电效应,N2-SNT6样品在室温时的介电常数为59191,介电损耗为0.023。随着Nb元素掺杂含量的增大,在10~100kHz之间的损耗峰Peak1增强,Peak1主要是由于变价离子间的电子跳跃引起的。Nb元素的微量掺入能有效降低晶粒尺寸,研究表明N2-SNT的晶粒、晶界处的元素分布及电学响应均匀一致,界面极化并不是其出现巨介电现象的主要影响因素。氮气中烧结的SrAlyTi1-yO3(SAT)陶瓷的介电常数均在300以下,并没有出现巨介电现象,Al元素的掺入同时降低了介电常数和介电损耗,所有N2-SAT陶瓷样品的介电常数在25~250℃的温度范围内保持相对稳定,温度高于250℃以后,出现氧空位的二级电离引起的热激发弛豫过程。阻抗分析结果表明N2-SAT陶瓷样品的晶粒与晶界处存在明显的界面极化作用。 采用固相法在空气中烧结了施受主元素等量共掺的Sr(Nb0.5Al0.5)zTi1-zO3(SNAT)陶瓷材料,EDS结果表明晶粒与晶界处相应元素分布均匀且均存在大量氧空位。air-SNAT10陶瓷在室温1kHz时的介电常数和介电损耗分别为8078、0.032。介电温谱上出现弛豫峰 Peak A、Peak B对应的激活能分别为0.692~0.707eV、0.933eV,弛豫峰Peak A主要由于氧空位的二级电离引起的,而Peak B是由于双电离的氧空位的移动引起的。air-SNAT8、air-SNAT10陶瓷样品的晶粒与晶界处并没有存在明显的界面极化作用。 对SNT陶瓷体系来说,N2气氛烧结提高了介电常数同时降低介电损耗;而对 SNAT陶瓷体系来说,N2气氛烧结虽然提高了介电常数,但介电损耗也显著提高,说明氧空位对陶瓷的介电性能有显著影响。N2-SNT、air-SNAT陶瓷表现出的巨介电特性可以归结于[Ti4+·e-VO··-Ti4+·e]缺陷偶极子,电子被缺陷偶极子束缚,从而实现巨介电常数和低介电损耗。