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CaCu3Ti4O12陶瓷的介电特性与弛豫机理

成鹏飞 王辉 李盛涛

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CaCu3Ti4O12陶瓷的介电特性与弛豫机理

成鹏飞, 王辉, 李盛涛

Dielectric property and relaxation mechanism of CaCu3Ti4O12 ceramic

Cheng Peng-Fei, Wang Hui, Li Sheng-Tao
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  • 本文采用Novocontrol宽频介电谱仪在-100 ℃100 ℃温 度范围内、0.1 Hz10 MHz频率范围内测量了表面层打磨前 后CaCu3Ti4O12陶瓷的介电特性, 分析了CaCu3Ti4O12陶瓷的介电弛豫机理. 首先, 基于对宏观壳-心结构的定量分析, 排除了巨介电常数起源于表面层效应的可能性; 其次, 基于经典Maxwell-Wagner夹层极化及其活化能物理本质的分析, 排除了巨介电常数起源于经典Maxwell-Wagner极化的可能性; 最后, 依据晶界Schottky势垒与本征点缺陷的本质联系, 提出了巨介电常数起源于Schottky势垒边界陷阱电子弛豫的新机理. 陷阱电子弛豫机理反映了CaCu3Ti4O12陶瓷本征点缺陷、 电导、介电常数之间的本质关系.
    In this paper, the dielectric property of CaCu3Ti4O12 ceramic is measured by Novocontrol wide band dielectric spectrometer in a temperature range of -100-100 ℃ and frequency range of 0.1 Hz-10 MHz, and the corresponding dielectric relaxation mechanism is discussed. Firstly, on the basis of quantitative analysis of macroscopic shell-core structure, the possibility of colossal dielectric constant (CDC) originating from the surface insulated layer effect is rejected. Secondly, after the analysis of the nature of classical Maxwell-Wagner sandwich polarization and its activation energy, classical Maxwell-Wagner mechanism is also abandoned. Finally, a new model of trapped electron relaxation at the boundary of Schottky barrier is proposed. The new mechanism correctly reflects the essential connection between intrinsic point defects, conductivity and dielectric constant of CaCu3Ti4O12material.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51277138, 50972118)、陕西省教育厅科研专项(批准号: 12JK0434) 和西安工程大学博士科研启动基金(批准号: BS0814) 资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51277138, 50972118), the Scientific Research Plan Projects of Education Department of Shaanxi Province of China (Grant No. 12JK0434), and the Doctoral Scientific Research Foundation (Grant No. BS0814).
    [1]

    Subramanian M A, Li D, Duan N, Reisner B A, Sleight A W 2000 J. Solid State Chem. 151 323

    [2]

    Li J, Sleight A W, Subramanian M A 2005 Solid State Comm. 135 260

    [3]

    Sinclair D C, Adams T B, Morrison F D, West A R 2002 Appl. Phys. Lett. 80 2153

    [4]

    Adams T B, Sinclair D C, West A R 2002 Adv. Mater. 14 321

    [5]

    Wang C C, Zhang L W 2006 Appl. Phys. Lett. 88 042906

    [6]

    Chen J D, Liu Z Y 1980 Dielectric Physics (Beijing: Machine Press) p178 (in Chinese) [陈季丹, 刘子玉 1980 电介质物理学 (北京: 机械工业出版社) 第178页]

    [7]

    Luo F C, He J L, Hu J, Lin Y H 2009 J. Appl. Phys. 105 076104

    [8]

    Li J Y, Zhao X T, Li S T, Alim M A 2010 J. Appl. Phys. 108 104104

    [9]

    Cheng P F, Li S T, Li J Y 2012 Adv. Mater. Res. 393-395 24

    [10]

    Cheng P F, Li S T, Li J Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 18 (in Chinese)[成鹏飞, 李盛涛, 李建英 2012 物理学报 61 18]

    [11]

    Deng G, Yamada T, Muralt P 2007 Appl. Phys. Lett. 91 202903

    [12]

    Yang Y, Li S T 2009 Acta Phys. Sin. 58 6376 (in Chinese) [杨雁, 李盛涛 2009 物理学报 58 6376]

    [13]

    Cheng P F, Li S T, Zhang L, Li J Y 2008 Appl. Phys. Lett. 93 012902

    [14]

    Cheng P F, Li S T, Li J Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 560 (in Chinese) [成鹏飞, 李盛涛, 李建英 2010 物理学报 59 560]

    [15]

    Cheng P F, Li S T, Li J Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 5721 (in Chinese) [成鹏飞, 李盛涛, 李建英 2009 物理学报 58 5721]

    [16]

    Li M, Feterra A, Sinclair D C, West A R 2006 Appl. Phys. Lett. 88 232903

  • [1]

    Subramanian M A, Li D, Duan N, Reisner B A, Sleight A W 2000 J. Solid State Chem. 151 323

    [2]

    Li J, Sleight A W, Subramanian M A 2005 Solid State Comm. 135 260

    [3]

    Sinclair D C, Adams T B, Morrison F D, West A R 2002 Appl. Phys. Lett. 80 2153

    [4]

    Adams T B, Sinclair D C, West A R 2002 Adv. Mater. 14 321

    [5]

    Wang C C, Zhang L W 2006 Appl. Phys. Lett. 88 042906

    [6]

    Chen J D, Liu Z Y 1980 Dielectric Physics (Beijing: Machine Press) p178 (in Chinese) [陈季丹, 刘子玉 1980 电介质物理学 (北京: 机械工业出版社) 第178页]

    [7]

    Luo F C, He J L, Hu J, Lin Y H 2009 J. Appl. Phys. 105 076104

    [8]

    Li J Y, Zhao X T, Li S T, Alim M A 2010 J. Appl. Phys. 108 104104

    [9]

    Cheng P F, Li S T, Li J Y 2012 Adv. Mater. Res. 393-395 24

    [10]

    Cheng P F, Li S T, Li J Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 18 (in Chinese)[成鹏飞, 李盛涛, 李建英 2012 物理学报 61 18]

    [11]

    Deng G, Yamada T, Muralt P 2007 Appl. Phys. Lett. 91 202903

    [12]

    Yang Y, Li S T 2009 Acta Phys. Sin. 58 6376 (in Chinese) [杨雁, 李盛涛 2009 物理学报 58 6376]

    [13]

    Cheng P F, Li S T, Zhang L, Li J Y 2008 Appl. Phys. Lett. 93 012902

    [14]

    Cheng P F, Li S T, Li J Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 560 (in Chinese) [成鹏飞, 李盛涛, 李建英 2010 物理学报 59 560]

    [15]

    Cheng P F, Li S T, Li J Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 5721 (in Chinese) [成鹏飞, 李盛涛, 李建英 2009 物理学报 58 5721]

    [16]

    Li M, Feterra A, Sinclair D C, West A R 2006 Appl. Phys. Lett. 88 232903

  • [1] 赵学童, 廖瑞金, 李建英, 王飞鹏. 直流老化对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响. 物理学报, 2015, 64(12): 127701. doi: 10.7498/aps.64.127701
    [2] 王辉, 林春江, 李盛涛, 李建英. CaCu3Ti4O12 陶瓷松弛损耗机理研究. 物理学报, 2013, 62(8): 087702. doi: 10.7498/aps.62.087702
    [3] 曹永军, 谭伟, 刘燕. 二维磁振子晶体中点缺陷模的耦合性质研究. 物理学报, 2012, 61(11): 117501. doi: 10.7498/aps.61.117501
    [4] 伍君博, 唐新桂, 贾振华, 陈东阁, 蒋艳平, 刘秋香. 钇和镧掺杂氧化铝陶瓷的热导及其介电弛豫特性研究. 物理学报, 2012, 61(20): 207702. doi: 10.7498/aps.61.207702
    [5] 成鹏飞, 李盛涛, 李建英. ZnO压敏陶瓷的介电谱. 物理学报, 2012, 61(18): 187302. doi: 10.7498/aps.61.187302
    [6] 杨昌平, 李旻奕, 宋学平, 肖海波, 徐玲芳. 氧含量对CaCu3Ti4O12巨介电常数和介电过程的影响. 物理学报, 2012, 61(19): 197702. doi: 10.7498/aps.61.197702
    [7] 魏琦, 程营, 刘晓峻. 点缺陷阵列对声子晶体波导定向辐射性能的影响. 物理学报, 2011, 60(12): 124301. doi: 10.7498/aps.60.124301
    [8] 陈东阁, 唐新桂, 贾振华, 伍君博, 熊惠芳. Al2O3-Y2O3-ZrO2三相复合陶瓷的介电谱研究. 物理学报, 2011, 60(12): 127701. doi: 10.7498/aps.60.127701
    [9] 刘鹏, 张丹. La诱导(Pb(1-3x/2)Lax)(Zr0.5Sn0.3Ti0.2)O3反铁电介电弛豫研究. 物理学报, 2011, 60(1): 017701. doi: 10.7498/aps.60.017701
    [10] 敖冰云, 汪小琳, 陈丕恒, 史鹏, 胡望宇, 杨剑瑜. 嵌入原子法计算金属钚中点缺陷的能量. 物理学报, 2010, 59(7): 4818-4825. doi: 10.7498/aps.59.4818
    [11] 罗晓婧, 杨昌平, 宋学平, 徐玲芳. 巨介电常数氧化物CaCu3Ti4O12的介电和阻抗特性. 物理学报, 2010, 59(5): 3516-3522. doi: 10.7498/aps.59.3516
    [12] 张崇辉, 徐卓, 高俊杰, 王斌科. 等静压下0.75Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.25PbTiO3陶瓷的介电性能研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6500-6505. doi: 10.7498/aps.58.6500
    [13] 杨雁, 李盛涛. CaCu3Ti4O12陶瓷的微观结构及直流导电特性. 物理学报, 2009, 58(9): 6376-6380. doi: 10.7498/aps.58.6376
    [14] 宜晨虹, 慕青松, 苗天德. 带有点缺陷的二维颗粒系统离散元模拟. 物理学报, 2008, 57(6): 3636-3640. doi: 10.7498/aps.57.3636
    [15] 马新国, 江建军, 梁 培. 锐钛矿型TiO2(101)面本征点缺陷的理论研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3120-3125. doi: 10.7498/aps.57.3120
    [16] 邵守福, 郑 鹏, 张家良, 钮效鵾, 王春雷, 钟维烈. CaCu3Ti4O12陶瓷的微观结构和电学性能. 物理学报, 2006, 55(12): 6661-6666. doi: 10.7498/aps.55.6661
    [17] 唐秋文, 沈明荣, 方 亮. 两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1346-1350. doi: 10.7498/aps.55.1346
    [18] 赵彦立, 焦正宽, 曹光旱. CaCu3Ti4O12块材和薄膜的巨介电常数. 物理学报, 2003, 52(6): 1500-1504. doi: 10.7498/aps.52.1500
    [19] 曹万强, 李景德. 聚合物介电弛豫的温度特性. 物理学报, 2002, 51(7): 1634-1638. doi: 10.7498/aps.51.1634
    [20] 董正高, 沈明荣, 徐闰, 甘肇强, 葛水兵. 氧气氛低温退火Pt/Ba0.8Sr0.2TiO3Pt引起的低频介电弛豫效应. 物理学报, 2002, 51(12): 2896-2900. doi: 10.7498/aps.51.2896
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-07-07
  • 修回日期:  2012-10-10
  • 刊出日期:  2013-03-05

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