正電子湮沒研究Al、Nb共摻CaCu3Ti4O12陶瓷高介電常數機理
摘要：關于CaCu3Ti4O12陶瓷的高介電常數機理,目前廣泛接受的是非本征的內阻擋層電容模型。該模型認為在多晶中元素變價、缺陷和非化學計量比等導致的半導化晶粒被絕緣晶界層,即內阻擋層所包圍。其中內阻擋層的厚度對材料的介電性能影響較大,而掃描電子顯微鏡(SEM)測試表明樣品晶界呈稀爛的果醬狀,SEM難以測量晶界區域絕緣內阻擋層厚度。本文采用正電子湮沒技術表征其厚度,通過對CaCu3Ti4O12陶瓷共摻不同濃度的Al、Nb(CaCu3Ti4-xAl0.5xNb0.5xO12,x=0.2%、0.5%、5.0%)改變其晶粒和晶界的微觀結構,研究CaCu3Ti4O12陶瓷高介電常數機理。正電子湮沒結果顯示,摻雜樣品符合多普勒展寬譜S參數的變化趨勢與平均壽命的變化趨勢一致。x=0.5%摻雜樣品的介電常數最高,其平均壽命、S參數和湮沒長壽命成分均最小,阻擋層最薄。實驗結果驗證了描述CaCu3Ti4O12陶瓷高介電常數機理的內阻擋層電容模型的預測。
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