稀土元素掺杂CCTO薄膜的制备及其非线性I-V特性研究

摘要

钛酸铜钙CaCu3Ti4O12（CCTO）是一种性能优异的介电材料，在具有可观的介电常数的同时，其在100K到400K的温度范围内能保持良好的性质稳定。显著的电流-电压（I-V）特性也预示着CCTO在电容和压敏电阻等应用领域具有广泛潜力。与此同时，与CCTO陶瓷相比，利用CCTO制备的薄膜材料，存在着非线性系数偏低的问题，且相关特性产生机理仍存在争议。因此对CCTO薄膜的研究不仅具有理论上的意义，更有实际的应用价值。
　　本研究在经过改良的溶胶-凝胶法（sol-gel法）的制备工艺基础上，基于Pt/Ti/SiO2/Si基底制备了CCTO薄膜并采用多种稀土元素（La、Pr、Sm）对CCTO进行掺杂改性。采用半导体参数分析仪，X射线衍射（XRD）和场发射扫描电子显微镜（SEM）等表征测试方法对制备的薄膜进行分析。在掺杂改性研究的方面，针对于不同的稀土元素，均采用掺杂量阶梯型递增的方式，研究掺杂量的变化对CCTO薄膜特性的影响。测试结果表明，制备出了物相表征良好、表面形貌清晰、晶粒饱满且致密的 CCTO薄膜。CCTO薄膜具备明显的非线性I-V特性，适量的稀土元素掺杂可以改善CCTO薄膜的非线性特性。除此之外，CCTO的晶体结构和晶粒尺寸也随稀土元素的掺入量呈现出规律性的变化，而选取的三种的稀土元素也表现出不同的对CCTO薄膜性质的影响。

目录

声明

第一章 绪论

1.1压敏材料简介

1.2压敏材料的非线性电流-电压特性

1.3 ZnO压敏材料简介

1.4 CaCu3Ti4O12的研究发展

1.5主要研究内容与组织结构

第二章 薄膜制备技术

2.1薄膜技术的发展过程

2.2薄膜的制备技术

2.3薄膜的分析方法

2.4本章小结

第三章 基于Pt基底CCTO薄膜的制备

3.1 CCTO胶体溶液的制备

3.2旋涂法制备CCTO薄膜

3.3 CCTO薄膜的物相和微观表征

3.4本章小结

第四章 稀土元素掺杂的CCTO薄膜的制备与表征

4.1 La3+掺杂CCTO薄膜的制备与表征

4.2 Pr3+掺杂CCTO薄膜的制备与研究

4.3 Sm3+掺杂的CCTO薄膜制备与研究

4.4 本章小结

第五章 稀土元素掺杂的CCTO薄膜的I-V特性分析

5.1稀土元素掺杂CCTO薄膜非线性特性与晶粒尺寸关系

5.2 CCTO薄膜非线性I-V特性导电机理的研究

5.3 稀土掺杂的CCTO薄膜的温度稳定性

5.4 本章小结

第六章 总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢