《缺陷、深能級陷阱與CaCu3Ti4O12巨介電常數之間的關係》是依託湖北大學，由楊昌平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：缺陷、深能級陷阱與CaCu3Ti4O12巨介電常數之間的關係
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊昌平
- 依託單位：湖北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
CaCu3Ti4O12因具有介電常數大，使用頻率寬，溫度穩定性好，並在常規條件下只需一步燒結即可合成等優點成為當前巨介電材料的研究熱點。由於界面問題的複雜性和研究手段的局限性，目前在其巨介電常數的起源上還存在爭議。本項目中，我們將利用電循環處理和交流四線法等小組新發現的樣品處理和測量方法，以近期在CaCu3Ti4O12陶瓷中觀察到的界面弛豫新現象和新效應為基礎，採用包括復阻抗譜、C - V、熱激電容、熱激電流、深能級瞬態譜和第一性原理計算等多種測量和計算方法研究深、淺能級缺陷對其介電性質的影響，區分電極接觸界面和樣品內部界面對CaCu3Ti4O12陶瓷介電常數的貢獻，建立界面能帶模型對CaCu3Ti4O12的介電特性做出理論解釋。該研究將從缺陷、深能級陷阱等新角度對CaCu3Ti4O12的介電性質做出較為系統、深入的研究，為CaCu3Ti4O12陶瓷巨介電常數的起源提供新的線索。
結題摘要
CaCu3Ti4O12因具有介電常數大，使用頻率寬，溫度穩定性好，並在常規條件下只需一步燒結即可合成等優點成為當前巨介電材料的研究熱點。由於界面問題的複雜性和研究手段的局限性，目前在其巨介電常數的起源上還存在爭議。本項目我們利用交、直流測量、復阻抗譜、熱刺激電流/電容、電子順磁共振、電循環處理和第一性原理對CaCu3Ti4O12（CCTO）陶瓷的介電性質，巨介電常數的起源從實驗和理論兩方面進行了系統研究。研究結果表明：（1）CCTO陶瓷中存在三種不同的非均勻介質區域和極化過程，這三種介質區域分別在不同程度上影響著材料的介電常數，利用等效電路對阻抗譜進行擬合，計算得到這三種區域的激活能分別為0.05 eV，0.58 eV和0. 49 eV。（2）、套用電壓循環衝擊處理方法，經過對循環衝擊後的介電譜細分析，表明CCTO的表面與內部界面處由於存在大量陷阱態，在外電場作用下陷阱態電荷遷移時產生的偶極子弛豫是CCTO巨介電常數的起源。（3）、通過對CCTO進行熱刺激電流的研究發現，CCTO在室溫以下存在兩個峰值，高溫峰所對應的激活能為0.47 eV與導納溫譜中的0.46 eV 非常接近，進一步說明了陷阱的存在。第一性原理計算表明低溫極化峰由深能級氧空位引起。（4）、電子順磁共振對不同氧含量CCTO樣品cu離子晶場作用g因子測量以及Mn摻雜CCTO樣品介電譜測試分析表明，CCTO的巨介電常數主要源於分布在表面、晶界及晶粒內部的不同缺陷能級的氧空位。深能級氧空位是CCTO低溫、低頻介電常數的主要起源。該項目從缺陷、深能級陷阱等角度對CaCu3Ti4O12的介電性質做了系統、深入的研究，為CaCu3Ti4O12陶瓷巨介電常數的起源提供了新的線索。
