電介質陶瓷：從基礎到應用

目錄

第一篇電介質基本理論

第1章電介質的極化響應

1.1極化原理

1.1.1極化與介電常數

1.1.2極化的微觀機制

1.2有效場修正

1.2.1洛倫茲修正場

1.2.2昂薩格修正場

1.3介電損耗與弛豫

1.3.1損耗與復介電常數

1.3.2極化過程與德拜模型

1.3.3雙勢阱模型

1.3.4科爾-科爾圖與德拜模型修正

1.3.5諧振吸收與色散

1.4非線性電介質

1.4.1鐵電體

1.4.2順電體

1.4.3反鐵電體

1.5鐵電體的結構相變

1.5.1鐵電-順電的一級相變和二級相變

1.5.2鐵電-鐵電相變

參考文獻

第2章電介質的電導

2.1概述

2.2輸運模型簡介

2.2.1布洛赫函數與能帶模型

2.2.2無序與電子局域化

2.3體相傳導機制

2.3.1歐姆機制

2.3.2跳躍機制

2.3.3普爾-弗倫克爾發射機制

2.3.4離子導電機制

2.3.5晶界限制型電導

2.4電荷註入機制

2.4.1熱電子發射(肖特基)機制

2.4.2電子隧穿機制

2.4.3空間電荷限制電流

2.5復雜電介質的實驗表征

2.5.1等效電路

2.5.2熱激勵退極化電流

參考文獻

第3章電介質的擊穿

3.1固體擊穿機制

3.1.1電擊穿機制

3.1.2電-機械擊穿機制

3.1.3熱擊穿機制

3.1.4次級擊穿機制

3.2工程電介質的擊穿

3.2.1隨機性原理

3.2.2韋布爾分布

3.2.3擊穿的經驗規律

3.3模擬方法的相關進展

3.3.1電介質擊穿的相場模擬

3.3.2擊穿的其他理論模型

參考文獻

第二篇電介質的物理性能調控策略

第4章晶體結構本征特性

4.1價鍵工程

4.2八面體調制

4.2.1八面體傾轉定義及容忍因子

4.2.2八面體傾轉觀測及表征

4.2.3鈣鈦礦及復合鈣鈦礦體系中的容忍因子調控

4.2.4鎢青銅體系中的容忍因子調控

4.2.5奧裏維裏斯相中的容忍因子和TC調控

4.3有序與無序

4.3.1陽離子有序度評價

4.3.2陽離子有序化及其檢測方法

4.3.3有序度對於介電、鐵電性能的調控

參考文獻

第5章基於原子尺度設計的熵工程策略

5.1熵的定義與分類

5.2高熵效應

5.2.1熵穩定效應

5.2.2晶格畸變效應

5.2.3遲滯擴散效應

5.2.4雞尾酒效應

5.3熵效應對電介質的調控

5.3.1高熵電介質儲能材料

5.3.2高熵電介質電卡材料

5.3.3高熵電介質壓電材料

5.3.4高熵電介質鐵電材料

5.4高熵電介質材料的表征

參考文獻

第6章基於納米尺度設計的疇工程策略

6.1鐵電體裏的疇結構

6.1.1疇結構的形成

6.1.2疇的觀察

6.1.3極化切換的熱力學過程

6.2納米疇工程

6.2.1尺寸效應和弛豫鐵電體

6.2.2基於弛豫鐵電體的壓電陶瓷

6.2.3從納米疇到極性團簇的儲能電介質

6.3拓撲疇結構

6.4疇壁電子學

6.5模擬方法

參考文獻

第7章多尺度結構設計

7.1化學缺陷結構

7.1.1極化行為的調控

7.1.2介電強度的調控

7.1.3對介電行為的調控

7.1.4對損耗/傳導的調控

7.2納米晶-非晶雙相結構

7.2.1傳統工藝調控

7.2.2熵效應調控

7.3核殼結構

7.4多層結構

7.4.1對擊穿的影響

7.4.2對極化的影響

參考文獻

第三篇電介質陶瓷的應用

第8章微波介質陶瓷材料

8.1微波介質材料的一般要求

8.2微波介質材料的基本性能

8.2.1介電常數

8.2.2品質因數

8.2.3溫度穩定系數

8.3微波介質陶瓷的性能測試方法

8.3.1傳輸線法

8.3.2諧振器法

8.4微波介質材料調控策略

8.5典型的微波介質陶瓷體系、分類及應用

8.5.1低介微波陶瓷及應用

8.5.2中介微波陶瓷及應用

8.5.3高介微波陶瓷及應用

參考文獻

第9章溫度穩定型X7R/X8R類介質陶瓷材料

9.1概述

9.2介溫特性調控機制

9.2.1相變擴散

9.2.2展寬效應

9.2.3移峰效應

9.3溫度穩定型BaTiO3基陶瓷

9.3.1BaTiO3的結構與介電特性

9.3.2核殼結構設計

9.4其他的溫度穩定型介質陶瓷

參考文獻

第10章巨介電陶瓷材料

10.1概述

10.2巨介電常數產生的機理

10.2.1內部阻擋層電容效應

10.2.2表面阻擋層電容效應

10.2.3電子釘紮的缺陷偶極效應

10.3常見巨介電陶瓷材料設計策略

10.3.1BaTiO3基

10.3.2CaCu3Ti4O12基

10.3.3NiO基

10.3.4TiO2基

10.3.5SrTiO3基

參考文獻

第11章儲能電容器介質陶瓷材料

11.1介紹

11.2結構與特性

11.2.1儲能原理

11.2.2性能參數

11.2.3材料體系

11.3研究現狀

11.3.1薄膜材料研究現狀

11.3.2塊體材料研究現狀

11.3.3多層陶瓷電容器研究現狀

11.4應用

參考文獻

第12章壓電陶瓷材料

12.1壓電效應與壓電材料

12.1.1壓電效應

12.1.2壓電材料及其主要性能指標

12.2壓電材料的分類

12.2.1鉛基壓電材料

12.2.2無鉛壓電材料

12.3壓電材料中的性能調控

12.3.1相界工程

12.3.2鐵電疇工程

12.3.3缺陷工程

12.3.4微觀結構工程

12.4壓電材料的應用

12.4.1壓電傳感器

12.4.2壓電驅動器

12.4.3壓電材料在電子產品中的應用

12.4.4新型應用

參考文獻

第13章電卡陶瓷材料

13.1電卡效應

13.1.1研究背景

13.1.2熱力學理論基礎

13.2電卡材料的測量與調控

13.2.1電卡效應的測量方法

13.2.2電卡效應的調控思路

13.3電卡材料的研究進展

13.3.1陶瓷塊體和MLCC

13.3.2陶瓷薄膜

13.4電卡材料的器件化

13.4.1基於流體的熱再生循環制冷系統

13.4.2固態級聯制冷系統

參考文獻