PbO和Nb2O5共掺杂对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

摘要

采用固相反应法制备PbO和Nb2O5共掺杂的CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷,研究了CCTO巨介电效应机理.通过XRD,SEM,介电频谱及阻抗谱等测试手段,分析纯CCTO陶瓷,PbO掺杂的CCTO陶瓷和PbO、Nb2O5共掺杂CCTO陶瓷的微观结构及介电性能,研究结果表明:掺杂PbO可以显著降低CCTO陶瓷的介电损耗,掺杂摩尔分数2％PbO的CCTO陶瓷的介电损耗从0.13下降到0.03,但其介电常数也显著下降;摩尔分数2％PbO和0.25％Nb2O5共掺杂的CCTO陶瓷,在0.1～1 kHz频率范围内相对介电常数高达4.6×104～5.5×104,而介电损耗只有0.09左右,且摩尔分数2％PbO和0.5％Nb2O5共掺杂的CCTO陶瓷的相对介电常数在4×104左右.因此,PbO和Nb2O5共掺杂可以在增加CCTO陶瓷介电常数的同时降低其介电损耗.结合阻抗谱分析表明,CCTO陶瓷的介电损耗在低频下由晶界电阻决定,在高频下主要受晶粒电容的影响,而介电常数的大小取决于晶粒尺寸和晶界极化,符合IBLC模型.