不同晶格位掺杂以及梯度掺杂CaCu 3 Ti 4 O 12 薄膜的制备及其电性能研究

发布时间：2021-05-18 15:48

　　通过溶胶-凝胶法制备了不同晶格位掺杂以及梯度掺杂CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜,研究了A’位Y、A"位Mg和B位Zr掺杂以及梯度掺杂对CCTO薄膜显微结构以及电性能的影响。利用X射线衍射技术和扫描电子显微镜分别表征了薄膜的物相结构和微观形貌。采用精密阻抗分析仪、介电温谱测试系统和压敏电阻直流仪测量了薄膜的介电以及压敏特性。首先研究了CCTO薄膜的最佳烧结温度,研究表明750℃时更有利于CCTO薄膜的制备。对该烧结温度下制备的CCTO薄膜的介电以及压敏特性进行了理论分析,认为CCTO薄膜的介电性能与内部导电晶粒尺寸和薄绝缘晶界的厚度有关,压敏特性与其内部存在的双肖特基势垒有关。A’位Y掺杂以及梯度掺杂CCTO薄膜的研究表明:A’位Y掺杂低频下能够提高CCTO薄膜的介电常数,增加CCTO薄膜的介电损耗,降低CCTO薄膜的介电频率和温度稳定范围,对CCTO薄膜的压敏性能影响不大,并未明显改变CCTO薄膜的非线性系数;A’位Y梯度掺杂可以显著改善CCTO薄膜的介电性能,Y上梯度更有利于提高介电常数,Y下梯度更有利于降低其介电损耗,Y... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电容-压敏材料概述
        1.2.1 电容器材料简述
        1.2.2 压敏电阻材料简述
        1.2.3 电容-压敏原理
        1.2.4 电容-压敏材料的发展
    1.3 CaCu_3Ti_4O_(12)材料简介以及研究现状
        1.3.1 CaCu_3Ti_4O_(12)的晶体结构
        1.3.2 CaCu_3Ti_4O_(12)的巨介电性
        1.3.3 CaCu_3Ti_4O_(12)的压敏特性
        1.3.4 CaCu_3Ti_4O_(12)的国内外研究现状
    1.4 梯度薄膜理论简介
    1.5 本论文研究的目的、主要内容
        1.5.1 本论文研究的目的
        1.5.2 本论文研究的主要内容
第二章 CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的制备与电性能
    2.1 引言
    2.2 实验内容与方法
        2.2.1 实验所需原料
        2.2.2 实验所用仪器设备
        2.2.3 CaCu_3Ti_4O_(12)前驱体溶胶的制备
        2.2.4 单晶Si基底的清洗
        2.2.5 薄膜的制备
        2.2.6 薄膜的测试表征
    2.3 CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜烧结温度的确定
    2.4 CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的介电性能
    2.5 CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的压敏性能
    2.6 本章小结
第三章 A'位Y掺杂以及梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的研究
    3.1 引言
    3.2 实验内容与方法
        3.2.1 实验所需原料
        3.2.2 Ca_(1-3/2x)Y_xCu_3Ti_4O_(12)前驱体溶胶的制备
    3.3 A'位Y掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微结构以及电性能研究
        3.3.1 Ca_(1-3/2x)Y_xCu_3Ti_4O_(12)薄膜的物相分析
        3.3.2 Ca_(1-3/2x)Y_xCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微形貌分析
        3.3.3 Ca_(1-3/2x)Y_xCu_3Ti_4O_(12)薄膜的介电频谱分析
        3.3.4 Ca_(1-3/2x)Y_xCu_3Ti_4O_(12)薄膜的介电温谱分析
        3.3.5 Ca_(1-3/2x)Y_xCu_3Ti_4O_(12)薄膜的压敏特性分析
    3.4 A'位Y梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微结构以及电性能研究
        3.4.1 Y梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的物相分析
        3.4.2 Y梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微形貌分析
        3.4.3 Y梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的介电性能研究
        3.4.4 Y梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的压敏性能研究
    3.5 本章小结
第四章 A"位Mg掺杂以及梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的研究
    4.1 引言
    4.2 实验内容与方法
        4.2.1 实验所需原料
        4.2.2 CaCu_(3-x)Mg_xTi_4O_(12)前驱体溶胶的制备
    4.3 A"位Mg掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微结构以及电性能研究
        4.3.1 CaCu_(3-x)Mg_xTi_4O_(12)薄膜的物相分析
        4.3.2 CaCu_(3-x)Mg_xTi_4O_(12)薄膜的显微形貌分析
        4.3.3 CaCu_(3-x)Mg_xTi_4O_(12)薄膜的介电频谱分析
        4.3.4 CaCu_(3-x)Mg_xTi_4O_(12)薄膜的介电温谱分析
        4.3.5 CaCu_(3-x)Mg_xTi_4O_(12)薄膜的压敏特性分析
    4.4 A"位Mg梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微结构以及电性能研究
        4.4.1 Mg梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的物相分析
        4.4.2 Mg梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微形貌分析
        4.4.3 Mg梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的介电性能研究
        4.4.4 Mg梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的压敏性能研究
    4.5 本章小结
第五章 B位Zr掺杂以及梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的研究
    5.1 引言
    5.2 实验内容与方法
        5.2.1 实验所需原料
        5.2.2 CaCu_3Ti_(4-x)Zr_xO_(12)前驱体溶胶的制备
    5.3 B位Zr掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微结构以及电性能研究
        5.3.1 CaCu_3Ti_(4-x)Zr_xO_(12)薄膜的物相分析
        5.3.2 CaCu_3Ti_(4-x)Zr_xO_(12)薄膜的显微形貌分析
        5.3.3 CaCu_3Ti_(4-x)Zr_xO_(12)薄膜的介电频谱分析
        5.3.4 CaCu_3Ti_(4-x)Zr_xO_(12)薄膜的介电温谱分析
        5.3.5 CaCu_3Ti_(4-x)Zr_xO_(12)薄膜的压敏特性分析
    5.4 B位Zr梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微结构以及电性能研究
        5.4.1 Zr梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的物相分析
        5.4.2 Zr梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的显微形貌分析
        5.4.3 Zr梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的介电性能研究
        5.4.4 Zr梯度掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的压敏性能研究
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]A Short Review on Copper Calcium Titanate（CCTO） Electroceramic;Synthesis,Dielectric Properties,Film Deposition,and Sensing Application[J]. Mohsen Ahmadipour,Mohd Fadzil Ain,Zainal Arifin Ahmad.  Nano-Micro Letters. 2016(04)
[2]核壳结构纳米粒子[J]. 薛龙建,黎坚,韩艳春.  化学通报. 2005(05)
[3]压敏电阻陶瓷材料的研究进展[J]. 邢晓东,谢道华,胡明.  电子元件与材料. 2004(02)
[4]低温一次烧结高介电常数晶界层电容器材料[J]. 沈辉,潘晓明,宋元伟,奚益明,王评初.  无机材料学报. 2002(03)
[5]ZnO压敏电阻片的基础研究和技术发展动态[J]. 李盛涛.  电瓷避雷器. 1998(03)
[6]独石陶瓷电容器内电极浆料触变性的研究[J]. 伍征华,谢海,周芝璇.  电子元件与材料. 1992(06)

博士论文
[1]中介电常数低温共烧微波介质陶瓷及其器件研究[D]. 童建喜.浙江大学 2006



本文编号：3194062