由于电子线路呈现微型化、高频化的发展趋势,因而要求电子元件的尺寸越来越小,同时要求可靠性高、集成度高且价格低廉。近年来一种新的具有巨介电常数的体心立方钙钛矿结构的材料CaCu3Ti4O12(CCTO)引起了研究人员的关注。这种材料的研究不仅具有理论上的意义,还在于实际应用方面。搞清CCTO巨介电常数的产生机理就显得尤为重要,本文从湿化学合成方法的角度出发,研究了CCTO的介电性能方面的问题。与同类研究相比,本文旨在突出研讨CCTO中的缺陷结构及其分布对其介电性能的影响的重要性。　　 首先采用Sol-Gel方法合成CCTO粉体,并分别在空气气氛和纯氧气氛中进行烧结制备CCTO陶瓷样品。实验结果表明纯氧气氛中烧结的CCTO陶瓷具有较低的介电常数,较高的晶界电阻率以及线性电流.电压特性。但同时也证实了CCTO晶粒的半导化不必依赖得失氧,晶粒内的导电电子浓度基本上由阳离子缺陷如Cu/Ca反位缺陷等提供。结合XPS分析的结果,铜和钛元素的离子价态及氧空位等缺陷在CCTO陶瓷晶界扮演了关键性的角色并对CCTO粉体的烧结性能以及陶瓷的电学性能产生显著影响。说明理解CCTO的巨介电常数特性的关键因素与它的缺陷结构及其分布特征有关。　　 此外,为获得高纯度单相CCTO原料,我们还详细讨论了草酸盐共沉淀工艺路线合成CCTO粉体方面的问题。并对比研究了不同烧结制度对CCTO陶瓷介电性能的影响。研究发现在高温烧结过程中,当温度高于一定温度时,CCTO材料内将产生大量氧空位缺陷和低价态阳离子缺陷,其浓度在一定范围内随外部条件变化而变化。并且可以推断此时CCTO低频范围的介电性能与氧空位的含量关系密切。较高的氧空位缺陷浓度使样品具有较高的电导率。并且由于晶界结构疏松,相对晶粒体相更多的氧空位缺陷被冻结在晶界,使得晶界电导率增加,CCTO介电常数增大的同时漏导损耗也增大。　　 在共沉淀合成CCTO粉体及气氛烧结结果的基础上,研究了B位改性掺杂CCTO陶瓷。研究了异价金属离子AlB+和同价态金属离子Zr4+分别置换Ti4+后,CCTO的结构与介电性能。发现异价离子Al3+的置换易导致CCTO中的Cu组分偏析于晶界,并且在高温液相辅助和高氧空位浓度的作用下迅速烧结成晶粒粗大的致密陶瓷。与此相反,化学稳定性更高的同价离子Zr4+的置换,则降低了粉体颗粒的烧结活性,降低了晶粒尺寸。但两者的实验结果共同说明选取适当的取代量,通过补偿或抑制CCTO中的氧空位,在一定的工艺条件下可以获得具有较好介电性能的CCTO基陶瓷材料。除了掺杂,本文还研究了熔盐包覆法制备CCTO/ZT复合陶瓷及其结构与介电性能。通过调整CCTO晶界的化学组成,在一定的工艺条件下也获得了具有较好介电性能的CCTO基陶瓷复合材料。　　 最后,通过分析CCTO的缺陷化学过程和结构特征,认为晶粒体相和晶界的相对缺陷化学成分不同。其中,晶粒体相的缺陷结构以Ca/Cu反位缺陷为主,而晶界以氧空位缺陷和低价态阳离子为主。从低频范围的弛豫过程与氧空位缺陷的密切关系可以推断跨晶界的导电机制与肖特基型的势垒关联。