1. 研究目的与意义（文献综述）

随着信息技术产业尤其是电子和微电子产业的快速发展，对电介质陶瓷材料提出了更高的要求。如何提高电介质陶瓷材料的介电常数、降低介电损耗和提高其介电性能的温度和频率稳定性成为目前研究领域的热点之一^[1,2]。而研究电介质材料的本质是研究材料的结构与介电性能的关系。srtio3基陶瓷由于具有较好的介电性能稳定性和低的介电损耗，已成为巨介电材料中较好的基体材料^[3,4,5]，本论文通过施主掺杂srtio₃在不同的气氛下烧结以期望获得理想的介电性能并通过观察产物的显微结构来分析其影响机理，选取性能较优的陶瓷进行锆铝掺杂对陶瓷偏压和介电性能的影响，从而选出锆铝掺杂re0.02sr0.98tio3陶瓷的最佳组分，最终获得具有宽温宽频下巨介电常数低介电损耗的陶瓷材料。

srtio₃陶瓷由于具有低的介电损耗以及良好的介电温度、频率稳定性，成为介电材料领域中重点研究材料之一，但是较低的介电常数是srtio₃陶瓷存在的最大问题^[6,7]，所以通过一些方法去改进srtio3陶瓷的介电常数是当务之急，但是在改进srtio₃陶瓷介电常数时会伴随其他介电性能的变化，所以找到介电性能与内部缺陷结构的关系，研究引起性能变化的物理机制，是介电研究领域的重要课题。这些年国内外学者对srtio₃介电性能的研究可以总结为以下几个方面：一、让srtio₃与具有铁电性的高介电常数batio₃或pbtio₃陶瓷固溶形成固溶体，即bst或pst陶瓷。该类陶瓷材料随着batio₃或pbtio₃含量的变化，它们的介电常数在290到2000内变化^[8]。介电损耗均小于0.01，但击穿场强降低，温度、频率和偏压依耐性增强。该类陶瓷材料介电性能变化的起源是由于陶瓷中引入了batio₃或pbtio₃而产生的铁电性，属于材料结构本征因素引起的介电性能变化，因此bst或pst陶瓷居里点的变化取决batio₃或pbtio₃含量的多少^[9,10]。

二、a位施主掺杂改性的srtio₃陶瓷，srtio₃陶瓷的 a 位施主掺杂改性主要是指与锶离子半径相近的三价稀土元素或者bi元素微量取代锶位后改性研究、微量元素施主掺杂后的srtio₃陶瓷的介电常数明显提高到10倍以上（gt; 2000），而介电损耗也明显增大（0.02-0.1），同时介电性能的稳定性变差，出现介电弛豫现象，部分施主掺杂可以使srtio₃陶瓷达到巨介电常数^[11,12]。

三、b位掺杂改性srtio₃陶瓷b位改性 srtio₃陶瓷的离子一般为 5、 4、 3 价的离子，如 nb⁵ 、ta⁵ 、mn⁵ 、zr⁴ 、al³ 等。 5 价离子施主掺杂，可以提高介电常数。其介电性能的变化多与氧空位有关。低温端的介电弛豫是由于氧空位电离出的电子在多价元素之间的跳跃引起的，呈现出电子的铁电性。高温时的介电弛豫与氧空位的 二级电离和氧空位的热运动有关。 4 价的等价掺杂或者 3 价的受主掺杂，主要用于改善srtio₃基陶瓷的耐压强度以及偏压稳定性^[13,14,15]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

研究不同稀土元素la，sm，nd施主掺杂对srtio₃基陶瓷的微观结构和介电性能的影响机理，探讨al，zr掺杂对re_0.02sr_0.98tio₃基陶瓷介电性能的作用以及偏压稳定性的影响。

2.2 研究目标

1.研究不同稀土元素la，sm，nd掺杂对srtio₃基陶瓷的显微结构、和介电性能的影响机理；

3. 研究计划与安排

1.第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；

2.第4－8周：制备并研究不同稀土元素la，sm，nd掺杂对srtio₃基陶瓷的显微结构、和介电性能的影响机理；

3.第9－12周：选取al，zr掺杂re_0.02sr_0.98tio₃陶瓷的最佳组分，在此基础上研究不同含量al、zr掺杂对陶瓷偏压稳定性以及介电性能的影响。；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 曲远方.功能陶瓷的物理性能[m].北京:化学工业出版社,2006.

[2] 王志健. 巨介电常数低介电损耗srtio₃基陶瓷制备与介电响应机制研究[d]. 武汉: 武汉理工大学, 2015.

[3] 沈宗洋. 稀土nd掺杂srtio₃基高储能介电陶瓷缺陷结构及介电性能研究[d]. 武汉: 武汉理工大学, 2007.