钛酸铜钙薄膜的介电弛豫和介电反常微观机制研究

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

51402094

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

徐玲芳

完成单位：

湖北大学

中文关键词：

钛酸铜钙; 介电弛豫; 介电反常; 氧空位缺陷; 深能级陷阱态;

项目类型：

青年科学基金项目

语种：

中文

开始日期：

2015-01-01

结束日期：

2017-12-31

中文摘要：

钛酸铜钙（CaCu3Ti4O12，简称CCTO）材料一般具有很高的介电常数（~10,000），在高密度信息存储和薄膜器件等领域受到广泛关注，但目前由于巨介电性能的起因尚未定论而制约了它的应用和发展。本项目提出氧空位缺陷和深能级陷阱态的观点，研究适合小型化和集成化要求的CCTO薄膜的介电弛豫和介电反常特性。用射频磁控溅射通过不同气氛退火处理来制备立方相结构、氧空位浓度可调节的CCTO薄膜。用宽频域和宽温区的介电谱和阻抗谱来划分不同氧空位缺陷的贡献区域。用顺磁共振和深能级瞬态谱来确定氧空位深能级陷阱态的微观信息。并基于密度泛函理论，采用第一性原理计算氧空位缺陷和深能级陷阱态能级，给出CCTO薄膜的界面能带模型。从而合理解释外电场刺激下不同形态氧空位对载流子捕获和释放导致的介电弛豫和介电反常行为。该项目不仅对CCTO新颖电学行为的研究有指导意义，而且对巨介电理论的完善有推动作用。