編號：CYYJ01697
篇名：鈦酸銅鈣陶瓷的電子結(jié)構(gòu)與銪摻雜優(yōu)化
作者：馬翠英 杜慧玲 劉佳 杜嫻 冉宏培
關(guān)鍵詞： 鈦酸銅鈣 第一性原理 溶膠-凝膠法 介電性能
機構(gòu)： 西安科技大學材料科學與工程學院
摘要： 為研究鈦酸銅鈣的電子結(jié)構(gòu)及變化對介電性能的影響規(guī)律,采用第一性原理密度泛函理論計算鈦酸銅鈣陶瓷的電子結(jié)構(gòu)與光學介電函數(shù),通過溶膠-凝膠法制備稀土銪摻雜改性的鈦酸銅鈣陶瓷。系統(tǒng)研究摻雜不同量銪對陶瓷晶體結(jié)構(gòu),、微觀形貌特征以及介電性能的影響,。結(jié)果表明鈦酸銅鈣中Cu-O和Ti-O之間存在強烈的共價鍵,形成CuO4正方形結(jié)構(gòu)和TiO 6八面體結(jié)構(gòu)。CuO4正方形結(jié)構(gòu)決定鈦酸銅鈣的價帶,TiO 6八面體結(jié)構(gòu)決定其導帶,。鈦酸銅鈣的靜態(tài)介電常數(shù)為5.30,并在光子能量為2.45 eV處達到最大峰值。鈦酸銅鈣的能量損失峰在10 eV附近,與等離子體振蕩有關(guān)。X射線衍射分析表明所有樣品均為體心立方結(jié)構(gòu),掃描電鏡分析表明銪的摻雜能夠抑制陶瓷晶粒長大,并使晶粒均勻化,。室溫頻譜表明摻雜后樣品介電常數(shù)有所降低,但仍為巨介電陶瓷,同時介電損耗在104~105 Hz處達到最小值0.0014;介電溫譜表明銪摻雜能夠提高陶瓷的溫度穩(wěn)定性并降低損耗,在75~200℃下的損耗均低于0.05,。結(jié)合第一性原理計算與實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),銪摻雜使得價帶頂?shù)姆逯蹈訑U展,帶隙增大,陶瓷的絕緣性增強,介電損耗變小,介電性能優(yōu)化。
