CaCu-,3-Ti-,4-O-,12-高介電常數(shù)陶瓷材料的研究.pdf

1、隨著微電子技術和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，微電子器件日益小型化和集成化。因此高介電常數(shù)材料在微電子器件中，特別是在動態(tài)隨即存儲器(DRAM)中有著廣泛的應用前景。 近年來一種不尋常的體心立方鈣鈦礦結構的材料CaCU3Ti4O12(CCTO)由于其具有高介電常數(shù)而引起了研究人員的關注，成為一種有重要實用價值的新型巨介電常數(shù)材料。它介電損耗比較低，介電常數(shù)卻很高，在常溫、1kHz頻率下達104，溫度穩(wěn)定性非常好。相對于有類似性質的晶界層電容器材料

2、，它的制備工藝簡單，無需在還原氣氛下高溫燒結使晶粒半導化、再在氧化氣氛下低溫燒結使晶界絕緣化的兩步驟。相對于導電相，絕緣相復合高介電材料，它結構簡單，損耗不高。 本論文主要采用固體粉末高溫燒結法研究了CCTO陶瓷合成與燒結的過程以及燒結對介電性能的影響；還系統(tǒng)研究了摻雜Cr2O3及Nb2O5對材料結構和介電性能的影響；并在上述研究的基礎上進行CCTO/PVDF聚合物復合材料的研究，初步探索復合材料的制備工藝及介電行為。

3、研究發(fā)現(xiàn)，合成時間和合成溫度都對反應進程有影響，但合成溫度起著決定性的作用。球磨破碎也會促進反應進行，所以在本次實驗中采用在合成工藝與燒結工藝中間對合成粉體進行球磨破碎。燒結溫度過高或過低會使材料中存在氣孔，導致介電性能下降。結果表明最佳合成溫度為950℃，保溫12h；理想的燒結溫度為1100℃，保溫12h。燒結溫度的升高會提高樣品的致密度及晶粒大小，從而使其介電常數(shù)增大、介電損耗降低。燒結溫度為1100℃時，1MHz下其介電常數(shù)及介電

4、損耗分別為4165、0.399。 Cr2O3和Nb2O5摻雜的CCTO陶瓷均不會改變材料的體心立方結構。摻雜可以有效抑制晶粒的長大和提高密實度。摻雜后的陶瓷在一定摻雜量范圍內(nèi)降低陶瓷的介電損耗。當Cr2O3摻雜含量為0.4wt％時，1MHz條件下可將樣品的介電損耗由0.782降至0.488，但同時也降低了介電常數(shù)；當Nb2O5摻雜含量為0.4wt％的樣品對介電損耗的影響最大，1MHz條件下可將樣品的介電損耗降至0.232。