The Effect of TiO2 on the Dielectric Performance of ZrO2 and Nb2O5 Pre-Doped CaCu3Ti4O12 Ceramics

材料科学 兴奋剂 陶瓷 电介质 复合材料 光电子学
作者
Guoyu Zhang,Lu Li,Yanxin Nan,Peng Li,Tao Deng,Zhipeng Lei,Yuanyuan Li,Jianhua Zhang
出处
期刊:Materials [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:17 (23): 5824-5824
标识
DOI:10.3390/ma17235824
摘要

In this work, the effects of different sintering temperatures and TiO2 concentrations on the dielectric properties of ZrO2 and Nb2O5 pre-doped CaCu3Ti4O12 (CCTO) ceramics were investigated. These doped ceramics were sintered at temperatures of 1020, 1030, and 1040 °C, exhibiting the lowest dielectric loss of 0.01, which consistently remained below 0.03 across a wide frequency range from 10 to 105 Hz. Simultaneously, they maintained a high dielectric constant of more than 3000 and remarkably met the requirements for an X8P capacitor (Δε′ ≤ ±10% at temperature range from −55 to 150 °C). It was clarified that TiO2 doping increased grain boundary resistance, leading to the reduced dielectric loss, and elevated the grain boundary activation energy, thereby enhancing the temperature stability. The TiO2-doped CCTO-based ceramics also demonstrated reduced sensitivity to variations in sintering temperature, highlighting their excellent manufacturability. This characteristic holds great promise for the fabrication of CCTO-based ceramics, which usually exhibit poor repetitiveness.
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