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随着信息技术尤其是电子和微电子行业的快速发展,对电介质材料提出了更高的要求,如何提高介电常数、降低介电损耗和提高温度和频率稳定性成为电介质材料研究的重要目标之一。本论文以Sr Ti O3陶瓷作为研究对象,通过非化学计量比、不同元素掺杂的研究,分析了陶瓷的结构与介电性能的变化关系,改善了Sr Ti O3陶瓷体系的介电性能,获得了巨介电常数、低介电损耗以及温度和频率稳定性良好的介质陶瓷材料。通过改变Sr Ti O3陶瓷中Sr/Ti的值,研究了化学计量比的变化对陶瓷的晶体结构、微观结构和介电性能影响,结果发现,Sr Ti O3陶瓷中Sr/Ti在0.994到1.004范围内变化,无论Sr/Ti大于1还是小于1,陶瓷的晶粒尺寸均减小。空气烧结的非化学计量比Sr Ti O3陶瓷的常温介电性能相似,25°C、1 k Hz下的介电常数均在300左右,介电损耗均小于0.01;高温介电弛豫是由界面极化引起的。在氮气中1440°C烧结的Sr Ti O3陶瓷具有巨介电常数低介电损耗现象,在25°C、1 k Hz下的介电常数约为47601,介电损耗约为0.0058。巨介电常数低介电损耗的Sr Ti O3陶瓷的介电特性可以归因于陶瓷中形成[ie Te TV iO????44????]的缺陷偶极子,电子被Ti4+离子和氧空位(??OV)束缚,导致低介电损耗的产生。氮气中不同温度烧结的Sr0.996Ti O3陶瓷的介电性能差异性较大:1400°C烧结的陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数约为3639,介电损耗约为0.09,介电性能跟界面极化有关;而1500°C烧结时,介电常数增加到30722,介电损耗减小到0.0042。研究发现,提高烧结温度可以减弱界面极化的作用,改善陶瓷的介电性能。氮气中1500°C烧结的Sr1.004Ti O3陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数约为292,介电损耗约为0.002,其高温介电弛豫与界面极化有关。Sr Ti Zrx O3和Sr Cax Ti O3陶瓷的晶粒尺寸随着Zr或Ca含量的增加而减小。空气烧结的Sr Ti Zrx O3和Sr Cax Ti O3陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数均在300左右,介电损耗均小于0.01,高温介电弛豫均可由界面极化解释。氮气烧结的Sr Ti Zrx O3陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数均大于18000,介电损耗均在0.003左右,其介电性能可以认为是[e Tie TV iO????44????]和[????OSrVV]的缺陷偶极子共同作用的结果。氮气烧结的Sr Cax Ti O3陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数均在300左右,介电损耗均小于0.01,高温介电弛豫可归因于界面极化的作用。Sr Ti0.99(Al,Zr,Nb)0.01O3陶瓷的晶胞体积随着掺杂离子半径的增大而增大。当Sr Ti0.99(Al,Zr,Nb)0.01O3陶瓷在氮气中烧结时,Al的掺杂稳定Ti4+离子的价态,Nb的掺杂促进Ti3+离子的形成,Zr的掺杂稳定部分Ti4+离子的价态。空气和氮气烧结的Sr Ti0.99Al0.01O3陶瓷以及空气烧结的Sr Ti0.99Zr0.01O3陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数均在300左右,介电损耗均小于0.01,高温介电弛豫可以由界面极化来解释。空气烧结的Sr Ti0.99Nb0.01O3陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数约为4651,介电损耗约为0.05,其介电性能跟氧空位的电离有关;氮气烧结的Sr Ti0.99Nb0.01O3陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数约为23601,介电损耗约为0.0051,其介电性能可以认为与[ie Te TV iO????44????]的缺陷偶极子有关。氮气烧结的Sr Ti0.99Zr0.01O3陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数约为9723,介电损耗约为0.035,其介电性能与界面极化有关。对于Sr0.9775Sm0.015Ti O3陶瓷,Sm的掺杂导致陶瓷的晶胞体积减小。空气烧结的Sr0.9775Sm0.015Ti O3陶瓷在25°C、1 k Hz下的介电常数约为9040,介电损耗约为0.04,其介电性能跟氧空位的电离有关。而氮气烧结的Sr0.9775Sm0.015Ti O3陶瓷的介电性能可以认为与[ie Te TV iO????44????]的缺陷偶极子有关,高温介电弛豫可以用界面极化来解释,25°C、1 k Hz下的介电常数和介电损耗分别为40324和0.006。巨介电常数低介电损耗的N2-STZ10、N2-STN和N2-SST0.015陶瓷在-55~125°C、1 k Hz和100 k Hz下的容温变化率绝对值小于15%,满足高介电常数电容器X7R的使用要求。