过程工程学报 ›› 2021, Vol. 21 ›› Issue (2): 210-218.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220023
崔 冰, 陈 继, 杨在志, 赵伟雨, 邓玉军, 郁 倩, 刘 娟, 徐 东*
Bing CUI, Ji CHEN, Zaizhi YANG, Weiyu ZHAO, Yujun DENG, Qian YU, Juan LIU, Dong XU*
摘要: 随着社会的飞速发展,微电子器件的功能不断向一体化方向发展,使开发具有高介电常数、低介电损耗、良好频率和温度稳定性的高介电陶瓷受到越来越多的关注。本工作通过固相反应烧结法制备了(Ca, Ta) 共掺杂的TiO2陶瓷。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)、阻抗分析仪、X射线光电子能谱(XPS)等对(Ca, Ta)共掺杂的TiO2陶瓷性能进行分析研究。结果表明,不同掺杂量的(Ca1/3Ta2/3)xTi1?xO2陶瓷表面形貌致密度良好,且随掺杂量增加TiO2的(110)主峰逐渐向小角度移动。当x≥7%时,(Ca1/3Ta2/3)xTi1?xO2陶瓷样品出现CaTi4O9和CaTa4O11。与纯TiO2相比,不同掺杂量的(Ca1/3Ta2/3)xTi1?xO2陶瓷皆具有巨介电常数;随掺杂量的不断增加,介电常数先升高后降低,但介电损耗变化趋势相反。当掺杂量x=3%时,(Ca1/3Ta2/3)xTi1?xO2陶瓷获得相对较优异的性能,在1 kHz下,非线性系数高达7.3,这主要是由于Ta5+掺杂使材料内部产生电子,Ca2+掺杂提高了材料内部空位的产生,产成的缺陷偶极子簇可以提高介电性能。