SrTiO 3 基高介电常数陶瓷材料缺陷设计及制备

发布时间：2025-01-15 19:46

　　微电子技术的高速发展对电子元器件的小型化与集成化提出了更高的要求,因此,高介电常数和低介电损耗的介质陶瓷材料成为新时代研究的一项重要课题。本论文以SrTiO3陶瓷为研究对象,通过Ce元素掺杂、非化学计量组分调控,研究材料组分与结构对介质陶瓷材料介电性能的影响,初步建立了缺陷结构与陶瓷材料介电性能间的关系。采用固相法合成了 Sri-1.5xCexTiO3介电陶瓷材料,研究了 Ce掺杂对SrTiO3陶瓷介电性能、晶体结构的影响,探讨了 Ce掺杂改善SrTiO3陶瓷介电性能的内在机制。结果发现,Ce元素的微量引入能有效促进晶粒生长。Ce3+离子取代Sr2+离子后,晶体晶胞参数减小。x = 0.01时,在1 kHz,25℃下:样品的介电常数～3900(是SrTiO3陶瓷的13倍),介电损耗～0.99%。且在10 kHz～1 MHz范围内其介电常数保持较好的稳定性(变化率～15%)。经Arrhenius公式拟合得到的激活能数值表明,Ce掺杂SrTiO3陶瓷的损耗弛豫峰可能与氧空位的二级电离、(V"Sr-VO)偶极子的热运动有关。探讨了 Sr0.99Ce0.01TiO3和Sr0.985Ce0.01T...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电介质理论基础
        1.2.1 介电常数
        1.2.2 电介质的极化
        1.2.3 介电损耗
    1.3 高介电材料的应用和研究进展
        1.3.1 应用背景
        1.3.2 高介电常数陶瓷的研究进展
    1.4 SrTiO₃陶瓷的结构与研究进展
        1.4.1 SrTiO₃陶瓷的结构
        1.4.2 高介基陶瓷的研究进展
    1.5 本选题研究的内容、目的及意义
        1.5.1 研究目标与内容
        1.5.2 研究的目的与意义
第2章 SrTiO₃基陶瓷的制备流程与性能表征
    2.1 SrTiO₃基陶瓷的制备
    2.2 实验设计
    2.3 实验所用药品与仪器
        2.3.1 实验药品
        2.3.2 实验所用仪器
    2.4 结构与性能表征
第3章 Sr_1-1.5xCe_xTiO₃陶瓷的结构与介电性能
    3.1 Ce 掺杂 SrTiO₃ 陶瓷的介电性能
        3.1.1 Ce 掺杂 SrTiO₃ 陶瓷的室温介电性能
        3.1.2 Ce 掺杂 SrTiO₃ 陶瓷的高温介电性能
        3.1.3 Ce 掺杂 SrTiO₃ 陶瓷的介电弛豫性能
    3.2 Ce 掺杂 SrTiO₃ 陶瓷的结构表征
    3.3 Ce 掺杂 SrTiO₃ 陶瓷的电导机制
    3.4 Sr_0.985Ce_0.01TiO₃ 和 Sr_0.99Ce_0.01TiO₃陶瓷的结构与介电性能
        3.4.1 Sr_0.985Ce_0.01TiO₃ 和 Sr_0.99Ce_0.01TiO₃ 陶瓷的介电性能
        3.4.2 Sr_0.985Ce_0.01TiO₃ 和 Sr_0.99Ce_0.01TiO₃ 陶瓷的结构表征
    3.5 小结
第4章 非化学计量比 Sr_0.99Ce_0.01Ti_1-xO₃ 陶瓷的结构与介电性能
    4.1 非化学计量比 Sr_0.99Ce_0.01Ti_1-xO₃ 陶瓷的介电性能
        4.1.1 非化学计量比 Sr_0.99Ce_0.01Ti_1-xO₃ 陶瓷的室温介电性能
        4.1.2 非化学计量比 Sr_0.99Ce_0.01Ti_1-xO₃ 陶瓷的高温介电性能
    4.2 非化学计量比 Sr_0.99Ce_0.01Ti_1-xO₃ 陶瓷的结构表征
    4.3 非化学计量比 Sr_0.99Ce_0.01Ti_1-xO₃ 陶瓷的电导机制
    4.4 非化学计量比 Sr_0.99Ce_0.01Ti_1-xO₃ 陶瓷的 XPS 分析
    4.5 非化学计量比 Sr_0.99Ce_0.01Ti_1-xO₃ 陶瓷的缺陷结构分析
    4.6 氧气中烧结的 Sr_0.99Ce_0.01Ti_1-xO₃ 陶瓷的结构与介电性能
    4.7 小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的文章及专利



本文编号：4027767