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改性巨介电常数CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能研究及电容器研制

改性巨介电常数CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能研究及电容器研制

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作者：李晔城太原理工大学

学位级别：硕士

CaCuTiO(简称CCTO)陶瓷材料因具有高的介电常数,极佳的温度和频率稳定性,使其在电子器件小型化方面拥有巨大的潜力,因此受到了广泛关注。但是,该材料因介电损耗较大,限制了其实际应用。所以,如何在保持CCTO巨介电常数的同时,降低其介电... 详细信息

CaCuTiO(简称CCTO)陶瓷材料因具有高的介电常数,极佳的温度和频率稳定性,使其在电子器件小型化方面拥有巨大的潜力,因此受到了广泛关注。但是,该材料因介电损耗较大,限制了其实际应用。所以,如何在保持CCTO巨介电常数的同时,降低其介电损耗,成为一项具有实用价值的研究课题。为了降低CCTO的损耗,本文采用溶胶凝胶法制备了CCTO粉体;然后,为改善其综合介电性能,采用sr/zr元素进行掺杂,研究它们对CCTO陶瓷介电性能的影响;最后,研制了CasrCuTizrO电容器。主要结论如下:1.利用碱性调节剂,系统研究了溶胶凝胶流程中各项工艺对最终陶瓷样品介电性能的影响,制备了低损耗的CCTO陶瓷。结果表明,在使用柠檬酸为络合剂,利用氨水将溶液pH值调节至4,加入聚乙二醇作为表面活性剂,加入PVA进行造粒,造粒后在24 MPa下压制成型,最后于1050℃保温12 h烧结,陶瓷样品的介电常数为6120,介电损耗为0.018,耐压强度为1060.66 V/cm,非线性系数为4.30。2.研究了sr掺杂,zr掺杂,sr/zr共掺杂对CCTO陶瓷介电性能的影响。当只进行sr元素掺杂时,CasrCuTiO的介电常数为38000,介电损耗为0.036;只有zr元素掺杂时,CaCuTizrO的介电常数为4959,介电损耗为0.024;而共掺杂样品CasrCuTizrO陶瓷的介电常数为10613,介电损耗为0.020;制备得到的共掺杂CCTO陶瓷样品的介电损耗比较低,同时还拥有巨大的介电常数,相比于纯CCTO陶瓷样品更具实用价值。3.制备了CasrCuTizrO陶瓷电容器。将电容器分别放置于室温和60℃环境中,测试电容器的时间稳定性;对电容器进行0.5 mA恒流充放电5000次,测试电容器的循环充放电稳定性;将电容器置于200℃环境中4 h,测试样品的高温冲击稳定性,实验结果表明,该电容器具有良好的时间稳定性,高温冲击稳定性和循环充放电稳定性(△C/C<1%)。

关键词： CaCu3Ti4O12陶瓷溶胶凝胶工艺 sr/zr共掺杂介电特性电容器

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