CaCu3Ti4O12陶瓷的巨介电响应机理

CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的巨介电响应机理

　　摘 要: 针对CaCu₃Ti₄O₁₂ (CCTO)陶瓷的巨介电性起源存在较大争议的情况，以少量MnO₂取代CCTO中CuO或TiO₂、采用固相反应法烧结制备名义成分为CaCu_3−xMn_xTi₄O₁₂ (x=0~0.3)和CaCu₃Ti_4−yMn_yO₁₂ (y=0~0.1)的陶瓷。通过微结构和电性能的演变讨论CCTO陶瓷的巨介电响应机理。结果表明：加入少量MnO₂后，所有陶瓷均为体心立方(BCC)类钙钛矿结构的CCTO单相;但是，CCTO陶瓷显微结构从异常长大的晶粒转变成均匀的细小晶粒;同时，CCTO陶瓷的电阻率10⁷Ω·cm显著提高到10⁹ Ω·cm；介电常数从10⁴显著下降到10²；介电损耗从10⁻¹急剧降低到10⁻³;CCTO陶瓷的巨介电响应是由半导体化的晶界/亚晶界和相对绝缘的晶粒/亚晶粒组成的内部阻挡层电容器(IBLC)所致。在较低温度下(<1 100 ℃)烧结获得高介电常数、低损耗和温度稳定的CCTO基陶瓷，找到一种降低CCTO陶瓷介电损耗的有效方法。