【摘 要】
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随着5G时代的来临,为了满足信息技术的高水平发展,市场对高端电子元器件的需求进一步增长。电容器是一种基础电子元器件,其中多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitors,简写为MLCC）占据了电容器市场的半壁江山,为了满足市场对电容器小型化,集成化的要求,需要进一步提高介电材料的介电常数及降低其介电损耗。TiO2材料自被发现以来,以其良好的介电性能及温度、频率稳定性获得了
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随着5G时代的来临,为了满足信息技术的高水平发展,市场对高端电子元器件的需求进一步增长。电容器是一种基础电子元器件,其中多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitors,简写为MLCC）占据了电容器市场的半壁江山,为了满足市场对电容器小型化,集成化的要求,需要进一步提高介电材料的介电常数及降低其介电损耗。TiO2材料自被发现以来,以其良好的介电性能及温度、频率稳定性获得了人们的广泛关注,已经具备一定的应用前景,但是由于该种材料具有较大的介电损耗,难以应用到实际当中。已知材料中若存在过多的自由电子,会使得材料的介电性能恶化,从而增大材料的介电损耗,因此通过限制材料中自由电子的运动可有效的降低介电损耗,设计调控掺杂离子电负性的大小,将电子束缚的更加紧密,实现降低材料介电损耗的目的。本文基于调控掺杂离子电负性的大小来进一步提升TiO2基材料的介电性能,并阐明其极化机制。分别设计制备掺杂离子电负性大小不同的三种（Ag2/5Mo3/5）xTi1-xO2（简称 AMTO）,（Ag2/5W3/5）xTi1-xO2（简称 AWTO）以及（Li2/5W3/5）xTi1-xO2（简称LWTO）材料。主要研究结论如下:（1）通过探究不同的烧结温度及保温时间对（Ag2/5Mo3/5）xTi1-xO2陶瓷材料的介电性能和微观结构的影响,确定最佳的制备条件为流通氮气的气氛下,预烧温度为1100℃,烧结温度为1450℃,保温15 h。其中x=1.25%的AMTO陶瓷样品获得了良好的介电性能:在1 kHz时,介电常数为2.0×104,介电损耗为0.045,温度稳定性满足Z9P（10～200℃,ΔεT/ε25℃≤±10%）电容器使用的温度范围要求。通过复阻抗图谱分析,证实了 AMTO陶瓷巨介电特性来源于IBLC效应。（2）保持受主离子不变,以更大电负性的W6+作为施主离子,设计（Ag2/5W3/5）xTi1-xO2陶瓷材料。AWTO陶瓷材料最佳制备条件为:1000～1100℃下预烧3 h,在流通氮气气氛下1450～1480℃下保温10 h烧结,结果表明x=1.25%的AWTO陶瓷样品拥有最优异的介电性能:在1 kHz时,介电常数高达2.3×104,介电损耗低至0.031;在10 kHz时,介电常数高达2.2×104,介电损耗低至0.025。在 1 kHz 时 AWTO1.25 陶瓷样品能满足 X9P（-55～200℃,ΔεT/ε25℃≤±10%）电容器的使用温度范围要求。通过交流阻抗分析和XPS分析确定晶粒半导性的来源,进一步证实了巨介电特性的产生是由于IBLC效应。（3）选择电负性较小的Li+作为受主离子掺杂,保持施主离子为W6+,设计了（Li2/5W3/5）xTi1-xO2陶瓷材料。采用掩埋烧结的烧结方式,在流通氮气气氛下1400℃保温15 h时,x=0.5%的LWTO陶瓷样品获得了优良的介电性能:当测试频率为10 kHz时,介电常数为1.4×104,介电损耗为0.035,并且满足X9P（-55～200℃,ΔεT/ε25℃≤±10%）电容器的使用温度范围要求。通过交流阻抗分析和XPS分析确定了材料巨介电特性来源于IBLC效应。（4）在三个材料体系中χAg＞χLi,χW＞χMo,对应的AWTO陶瓷材料的性能优于AMTO陶瓷材料,AWTO陶瓷材料的性能优于LWTO陶瓷材料,揭示了电负性对材料介电损耗的影响规律,说明引入大电负性的离子可以有效地降低材料的介电损耗。
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