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钙钛矿铌钛酸盐的介电响应与调控机制
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TM223
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于材料科学基础研究领域。 钙钛矿介电材料主要包含在电场作用下产生电极化的介电、铁电和铁磁氧化物材料,是高新技术、信息领域、国防等重要领域所需的核心材料之一。钙钛矿型铌钛酸盐化合物介电响应机制和调控方法一直是该领域的研究焦点和基础性课题。该项目通过深入系统的研究,揭示了界面行为、点缺陷输运、制备工艺对其性能调控的若干物理机制和新方法,为改善这类材料的压电、压敏性能和介电稳定性提供了新机制和新思路。 主要发现点有: 提出了晶界工程改变界面势垒高度,进而调控晶界的缺陷浓度和耗尽层宽度的方法,基于双肖特基势垒模型,成功定量计算了晶界势垒高度和耗尽层厚度,并获得了稀土离子和金属阳离子在钙铜钛氧多晶陶瓷中的扩散动力学,提高了该类多晶陶瓷巨介电效应和电流-电压非线性效应,开发了压敏-电容双功能材料,论文发表在物理和材料类主流国际刊物(代表性论文1、2、3),被SCI刊物引用76次,获得授权国家发明专利4项。 发现了钙钛矿铌钛酸盐多晶氧化物的低温极化子和高温氧空位跳跃的弛豫机制,阐明了晶粒电导和晶界行为与点缺陷浓度和弛豫行为之间的关系,提出了通过制备工艺和特殊掺杂调控介电性能的方法,为铌钛酸盐电容和压电器件服役过程中的时效稳定性和温度稳定性、以及开发实用化的压敏器件提供了技术支持和新思路。论文发表在物理和材料类主流国际刊物(代表性论文4、5、6),被SCI刊物引用68次,获得授权国家发明专利2项。 发明了CaCu3Ti4O12等化合物的溶胶-凝胶和熔盐制备方法,阐明了晶相形成动力学;基于湿化学制备的化合物,开发了等温介电谱、阻抗谱、模谱、导纳谱结合普适介电响应和德拜弛豫的研究方法,明确了晶粒和晶界介电行为对整个多晶陶瓷的作用机制,为巨介电化合物的制备和研究提供了思路。论文发表在材料类主流国际刊物(代表性论文7、8),被SCI刊物引用126次,获得授权国家发明专利4项。 该项目共发表SCI论文130余篇,SCI他引1100余次。8篇代表论文刊发在主流SCI杂志上,被来自30余个国家55个研究机构的作者在40余种期刊上引用260余次,平均每篇被SCI刊物引用30余次。项目共获得授权发明专利23项,转让使用许可2项。在国际会议上作邀请报告3次。该项目涉及的界面层的评价方法、晶粒/晶界介电响应与载流子输运关系、湿化学制备方法和介电调控机制为材料基础研究和功能陶瓷的开发应用提供了理论依据和有效参考。
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