編號：CYYJ01697
篇名：鈦酸銅鈣陶瓷的電子結構與銪摻雜優(yōu)化
作者：馬翠英 杜慧玲 劉佳 杜嫻 冉宏培
關鍵詞： 鈦酸銅鈣 第一性原理 溶膠-凝膠法 介電性能
機構： 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構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構與光學介電函數(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構、微觀形貌特征以及介電性能的影響。結果表明鈦酸銅鈣中Cu-O和Ti-O之間存在強烈的共價鍵,形成CuO4正方形結構和TiO 6八面體結構。CuO4正方形結構決定鈦酸銅鈣的價帶,TiO 6八面體結構決定其導帶。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。X射線衍射分析表明所有樣品均為體心立方結構,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。
