鈦酸銅鈣陶瓷的電子結(jié)構(gòu)與銪摻雜優(yōu)化

編號(hào)：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(jī)構(gòu)： 西安科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

摘要： 為研究鈦酸銅鈣的電子結(jié)構(gòu)及變化對(duì)介電性能的影響規(guī)律,采用第一性原理密度泛函理論計(jì)算鈦酸銅鈣陶瓷的電子結(jié)構(gòu)與光學(xué)介電函數(shù),通過(guò)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(duì)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(qiáng)烈的共價(jià)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(jià)帶,TiO 6八面體結(jié)構(gòu)決定其導(dǎo)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(dá)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(xiàn)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(zhǎng)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(shí)介電損耗在104~105 Hz處達(dá)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(jì)算與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),銪摻雜使得價(jià)帶頂?shù)姆逯蹈�加擴(kuò)展,帶隙增大,陶瓷的絕緣性增強(qiáng),介電損耗變小,介電性能優(yōu)化。