微波烧结La掺杂CaCu3Ti4O12陶瓷的结构、介电和压敏性能
2021-03-06李浩然祁可敏许艺蓉林晨晨张羽泽任治兵郑兴华
李浩然,祁可敏,许艺蓉,王 斌,林晨晨,张羽泽,任治兵,郑兴华,
(1.福州大学 至诚学院,福州 350002;2.福州大学 材料科学与工程学院,福州 350108)
引言
巨介电常数材料对于器件的小型化、电路的简单化和规模化都具有非常重要的现实意义。早在1940年,人们在研究BaTiO3(BT)电容器时发现铁电现象导致了BT具有异常高的介电常数。这使得其在历史上曾一度与锆钛酸铅(PZT)共同支配电介质领域[1]。2000年Ramirez和Subramanian等首次报道了CaCu3Ti4O12(CCTO)材料具有巨介电常数[2,3],随后CCTO材料获得了越来越多的关注,其不仅制备工艺简单而且在100~600 K温度范围内具有稳定的巨介电常数[2-6]。另外,CCTO陶瓷也被报道具有优异的压敏性能,非线性系数高达900~1500[7,8]。CCTO材料的这些优异性能,使其有望在微电子、通讯、军事等领域得到应用。
目前,大多数学者认为CCTO巨介电常数来源于内部阻挡层电容(IBLC)结构,但是IBLC形成机制仍存在较大争议[7-10]。CCTO陶瓷的制备方法很多,多数为传统固相烧结工艺,通常采用较长的烧结时间(12 h~24 h),报道的性能存在明显的差异,特别是压敏性能,非线性系数从高到数百到不足10[7-11]。仲崇成等[12]固相反应烧结法制备CCTO陶瓷也具有巨介电常数。但是目前对CCTO陶瓷的压敏性能的研究发现其压敏性能中非线性系数基本上低于10,这可能与其晶界结构以及高损耗有关。微波烧结具有内部加热、升温速率快、温度均匀、烧结时间短等特点,广泛应用于功能陶瓷制备中。
基于以上分析,本项目采用微波烧结方法快速制备CCTO基陶瓷,期望抑制晶界富Cu现象;同时通过改变La掺杂提高其绝缘电阻、降低损耗。……
