【摘 要】
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随着电子元器件的蓬勃发展,特别是近年来其趋势向着小型化、高集成化发展,高的介电常数成为了其中的重要参数,因此巨介电材料得到了更多的关注,其优异的介电性能在电容器、滤波器、谐振器等器件中发挥着重要的作用。近期研究者发现（In+Nb）共掺杂TiO2陶瓷有着非常优异的介电性能,介电常数高达104,介电损耗小于5%,并且介电常数和介电损耗在80 K到450 K的范围内有着良好的温度稳定性,在20Hz到2×
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随着电子元器件的蓬勃发展,特别是近年来其趋势向着小型化、高集成化发展,高的介电常数成为了其中的重要参数,因此巨介电材料得到了更多的关注,其优异的介电性能在电容器、滤波器、谐振器等器件中发挥着重要的作用。近期研究者发现（In+Nb）共掺杂TiO2陶瓷有着非常优异的介电性能,介电常数高达104,介电损耗小于5%,并且介电常数和介电损耗在80 K到450 K的范围内有着良好的温度稳定性,在20Hz到2×106Hz的范围内有着良好的频率稳定性。Liu课题组对巨介电的起源进行了分析,提出了缺陷偶极子团簇是导致巨介电的主要原因,虽然目前对共掺TiO2巨介电起源存在争议,但其工作为巨介电材料的发展开辟了新的研究方向,也为后期的掺杂改性和添加第二相改性奠定了基础。本文以（In+-Nb）共掺杂TiO2陶瓷为研究对象,在制备工艺上进行了改良,首先通过传统固相法烧结出体积较大的高介电常数陶瓷圆柱体,之后通过研磨和高能球磨等方法制备得到巨介电纳米粉体,以此为前驱粉体通过掺杂和引入第二相的方式改进陶瓷性能,利用纳米巨介电粉的巨介电性和纳米尺寸的低温烧结效应,旨在保留原（In+Nb）共掺杂TiO2陶瓷优异的介电性能的基础上,降低烧结温度并提高介电性能的偏压稳定性,进而满足商业开发条件。（1）传统固相法结合高能球磨制备出巨介电纳米粉体,研究了以巨介电纳米粉体作为前驱粉体制备出的陶瓷在不同烧结温度和退火后的巨介电性能,与在相同烧结条件下（In+Nb）共掺杂TiO2陶瓷的介电性能比较,巨介电粉体在较低的烧结温度下保留了巨介电性,将纯纳米TiO2添加到巨介电粉体中,在1250℃的温度下成功烧结出巨介电低损耗陶瓷,介电常数约为33000,介电损耗约为0.02（@1kHz）。（2）引入CaTiO3作为第二相,制备了（1-x）(In0.5Nb0.5)0.01Ti0.99O2+xwtCaTiO3 复合陶瓷,研究了CaTiO3的引入对共掺杂TiO2陶瓷微观结构、介电性能、偏压性能的影响,当CaTiO3的引入量x≤0.3时复合陶瓷保留巨介电性能,并在1200℃烧结温度下制备出综合性能优良的陶瓷,在500 Hz到30 MHz的频率范围内有着巨介电、低损耗性能,并保持频率稳定性,同时偏压性能得到了较大提高,在0 V/cm～450 V/cm的外置偏压范围内介电性能保持偏压稳定性。（3）传统固相反应法制备了（1-x）(In0.5Nb0.5)0.01Ti0.99O2+xwtLiF（0≤x≤0.09）陶瓷,研究了 LiF的引入对陶瓷微观结构、介电性能、偏压性能的影响,LiF的引入低了（In+Nb）共掺杂TiO2陶瓷的烧结温度,在1000℃的温度下烧结出综合性能优异的陶瓷,陶瓷可在10 Hz～250MHz这一很宽的频率范围内保持巨介电性能,同时介电损耗小于0.1,该陶瓷在耐直流偏压方面也表现出优异的性能,可在0V/cm～1000 V/cm的外置偏压下保持介电性能稳定。
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