Mn摻雜巨介電材料CaCu3Ti4O12合成及物性研究.pdf

1、高介電材料由于具有特殊物理性能已被廣泛應用于制造具有特殊性能的新型器件,具有重大的實用和商業(yè)價值,是當前微電子行業(yè)最熱門的研究課題之一。近年來,CaCu3Ti4O12(CCTO)以其良好的綜合性能引起了人們極大的關注。一般來說,CCTO具有高介電常數(??104),在較寬溫度范圍具有高熱穩(wěn)定性,從而使其有望在高密度能量存儲、薄膜器件、介電電容器等一系列高新技術領域中獲得廣泛的應用。但是關于其巨介電響應的產生機理至今尚存爭論,并且其較大的

2、介電損耗也制約了其實用化。
　　本文采用傳統(tǒng)的固相合成及常壓燒結的方法制備了CaCu3Ti4-xMnxO12(x=0、1.5、2、2.5、3)材料。通過X射線衍射儀(XRD)、射頻阻抗/材料分析儀和SQUID等測試手段研究了摻雜Mn離子對其晶體結構、介電性質及磁學性質的影響。尋求具有介電性能和磁性能的介磁復合材料,并探索相應的物理機制,為此類材料的應用奠定基礎。
　　XRD衍射結果表明:合成的純CCTO樣品在1100oC燒結

3、,形成完整的立方鈣鈦礦結構,即CCTO相,結晶完好。摻雜對其結構的影響是復雜的。低濃度摻雜樣品的主相仍舊是CCTO相,且隨著Mn離子含量的增大,樣品中的雜相成分越來越多。當樣品中Mn離子的含量x>2.5時,在常壓下已經無法獲得具有CCTO相的CCTO材料。此外,由樣品晶胞參數隨Mn含量的變化而變化,可以確定有部分Mn離子進入晶格替代了Ti離子。
　　射頻阻抗/材料分析儀測試結果表明:摻雜Mn離子對CCTO樣品的介電常數及介電損耗都

4、產生了影響。研究發(fā)現:在名義組分為CaCu3Ti2Mn2O12和CaCu3Ti1.5Mn2.5O12樣品中,隨著Mn離子含量增大,'r?減小,介電損耗角的正切值tan增大,這表明在CCTO晶格中引入Mn離子,不利于提高樣品的介電常數和降低介電損耗。但是,我們發(fā)現隨著Mn離子含量的繼續(xù)增加,即x>2.5時,樣品的介電常數變化的趨勢恰好與CaCu3Ti2Mn2O12和CaCu3Ti1.5Mn2.5O12樣品的相反。?e
　　SQUID