Zn、Mg共掺杂调控CCTO陶瓷介电与击穿特性的协同机理OA
受物理机制制约,介电材料介电常数(εˊ)与击穿场强(E_(b))的协同提升颇具挑战。为揭示其同步调控机理,采用溶胶-凝胶法制备了CaCu_(2.95-x) Zn_(x)Mg_(0.05)Ti_(4) O_(12)(x=0,0.05,0.07,0.09)陶瓷,结合X射线衍射、扫描电子显微镜、阻抗谱、X射线光电子能谱测试及密度泛函计算等开展系统研究。Mg、Zn共掺杂下,MgZn07样品性能最优,1 kHz下εˊ达14959,E_(b)为1.72 kV·cm^(-1)。结果表明,晶粒尺寸增大与晶界电阻/晶粒电阻比值(R_(gb)/R_(g))提升是εˊ增大的宏观诱因,而势垒高度(Φ_(B))增大是E_(b)提升的关键。微观层面,Zn引发局部电子转移,Mg显著提高Cu^(+)、Ti^(3+)浓度,强化界面极化。两者协同通过晶格钉扎、分级电荷调制及致密晶界阻挡层的形成,从而实现εˊ与E_(b)同步优化。这种协同效应为CCTO及其他内部阻挡层理论适用的高性能陶瓷电容器的成分设计提供理论支持和研发思路。
刘东东;张建花;吝伶艳;常烜玮;雷波
太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原030024 煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原030024 矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原030024太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原030024 煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原030024 矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原030024太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原030024 煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原030024 矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原030024太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原030024 煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原030024 矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原030024太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原030024 煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原030024 矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原030024
化学化工
CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)介电常数击穿场强协同效应
《电子元件与材料》 2026 (7)
P.785-793,801,10
山西省自然科学基金(202303021221044)。
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