毕业论文课题相关文献综述

1.课题研究的目的和意义

SrTiO₃是一种用途十分广泛的电子功能陶瓷材料，具有ABO₃型立方钙钛矿结构，在常温下为顺电相，属于Pm3m空间群，晶格常数a=3.905^[1]，居里温度是106K，即在温度低于106K时，就会由立方顺电相转变为四方铁电相。图1-1是其晶体结构^[2]，分别是以Ti离子和Sr离子为中心的的表示方法。我们可以看出以Ti离子为中心时，Ti离子占据立方体的中心，六个O离子与Ti离子构成了[TiO₆]八面体的结构，Sr离子则占有立方面心的角顶位置。以Sr离子为中心时，Sr离子占据图形的中心，周围围绕着8个[TiO₆]八面体的结构，这些[[TiO₆]八面体通过相同的顶角离子连接在一起。

SrTiO₃在常温下是一种顺电相的材料^[3]，并且这种顺电相即使在低温下仍然能够保持，SrTiO₃的铁电相被量子起伏所抑制了，单晶SrTi0₃的介电常数的变化规律偏离了传统的居里-外斯定律，并且在4K以下时保持为一个定值。

SrTiO₃陶瓷电容具有一系列优异的性能，如有效储能密度大、ΔC/C的电压相关性小、输入电压引起的体积变化小、介质损耗低以及电气强度高等。近年来，经过对钛酸锶陶瓷体系的深入研究和探索，很多研究者对其在各个不同领域的应用进行了探讨。目前， SrTiO₃体系陶瓷的应用主要是表现为以下几个方面：

（1）高压电容器

高压陶瓷电容器主要应用在同轴电缆系统中的电源分离滤波器、彩色电视机中的聚焦电路、电子显微镜、高压避雷器以及激光装置等各种具有高压电源电路中。目前可以用于制作高压陶瓷电容器的材料一般包括TiO₂、BaTiO₃和SrTiO₃等。SrTiO₃材料高频损耗小，电致伸缩小，因此适用于高压脉冲中，而且经过添加各种金属氧化物进行改性，能够得到不同的介电常数、温度特性以及频率特性等，满足不同的用途。目前常用的SrTiO₃体系的高压电容器的介质材料是钛酸锶铋(SBT)陶瓷，通过加入一定量的MgTiO₃可以改善其温度特性，使电容量变化率降低到10%以内^[3]。

（2）晶界层电容器

晶界层电容器(GBLC)主要应用在高性能电子元件中，主要用作隔直、祸合旁路、滤波等。SrTiO3基晶界层电容器具有很高的介电常数，低的介电损耗，好的频率特性以及低的容温变化率。它具有很高的表观介电常数，这是由其晶粒的半导性和晶界的绝缘性这一显微结构所形成的。GBLC中晶粒的半导化是通过施主掺杂而获得的，而晶界的绝缘性的形成则根据工艺的不同形成机理也有所不同^[4]。

（3）热敏元件

热敏电阻按照其温度特性可以分为正温度系数(PTC)热敏电阻和负温度系数(NTC)热敏电阻和临界温度系数(CTR)热敏电阻三大类。PTC热敏电阻在一定温度下电阻率增大量可以达到10⁴～10⁷Ω^. ㎝，目前PTC热敏元件中应用最多的是(Sr，Ba)TiO₃系热敏元件，可以通过改变(Sr，Ba)TiO₃系热敏元件中的Sr /Ba比来进行调节其居里温度^[5][6]。具有NTC～PTC复合特性的(Sr，Pb)Ti0₃系热敏材料能够同时兼具NTC和PTC特性，可以在防止浪涌电流元件、温度检测和控制以及过压自动保护等各个方面都有很广泛的应用。