[發明專利]一種具有大電容量和壓敏特性的多功能元件及其制備方法

無效

• 申請號: 200710009395.1
• 申請日: 2007-08-22
• 公開（公告）號: CN101150010A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 熊兆賢;薛昊;李潔
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01G4/12
• 分類號: H01G4/12;H01G4/005;H01G13/00;H01C7/115;H01C17/00;C04B35/622
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種以CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷材料為基礎的兼具超大電容量和壓敏特性的元器件。

背景技術

最近，CaCu₃Ti₄O₁₂(以下簡稱CCTO)材料引起了人們的廣泛關注，它在室溫附近有異常高的電容率，約10⁴～10⁵，而且在100～600K的溫度范圍有良好的熱穩定性。當溫度降低到100K以下時，ε急劇降低到100左右，但沒有觀察到長程結構的相變(1、Subramanian?M?A，LiD，Duan?N，et?al.High?dielectric?constant?ACu₃Ti₄O₁₂?and?ACu₃Ti₃FeO₁₂?phases[J].Solid?StateChem，2000，15：323-325；2、Ramirez?A?P，Subramanian?M?A，Gardel?M，et?al.Giant?dielectrconstant?response?in?a?copper-titanate[J].Solid?State?Commun，2001，15：217-220；3、Subramanian?M?A，Sleight?A?W.ACu₃Ti₄O₁₂?and?ACu₃Ru₄O?perovskites：high?dielectric?constantsand?valence?degeneracy[J].Sol?State?Sci，2002，4：347-351；4、Homes?C?C，Vogt?T，Shapiro?S?M，et?al.Optical?response?high-dielectric-constant?perovskite-related?oxide[J].Science，2001，12：625-629；5、Moussa?S?M，Kennedy?B?J.Structural?studies?of?the?distorted?perovski?Ca_0.25Cu_0.75TiO₃[J].Mater?Res?Bull，2001，36：2525-2529)。此外當外加電場強度超過一定值時，CCTO表現出顯著的I-V非線性特性(S?Y?Chung，I?D?Kim?and?S?J?Kang，Strong?nonlinear?current-voltagebehaviour?in?perovskite-derivative?calcium?copper?titanate[J].nature?materials，2004，3：774-778)，這些性質使其在電子工業領域具有廣泛的應用前景。

隨著微電子工業的發展，高集成化和多功能化成為電子元器件發展的趨勢。傳統的電子元器件一般只具有單一的功能，在電子電路中通常需要的元件的數目很多，因此限制了電子設備的微型化的進一步發展。器件的多功能化使單個器件兼具多個功能特點，而這與元件的集成有存在概念上的區別。多功能器件是基于器件材料本身的特性的多元化，而不是基于微電子加工的集成性。由于CCTO具有多種優異的性能，因此成為近年來研究的熱點。CCTO具有以下兩個最為顯著的電學特性：

1.巨介電特性：在電子器件中，高介電陶瓷電容器通常都是以Ba/Pb系的鈣鈦礦陶瓷材料為基礎的。因此，在獲得高介電常數的同時，往往會伴隨著鐵電或弛豫特性。由于存在相轉變過程，因此伴隨溫度變化，介電常數存在一個峰值。CCTO具有更高的介電常數的同時，在很寬的溫度區域內，幾乎為一個常量，不發生明顯的變化，表現出更優異的溫度穩定性。

2.I-V非線性特性：當施加在CCTO陶瓷的外場較低時，表現出絕緣性，當電場超過一定數值時，電流呈現顯著增加的趨勢。這種顯著的I-V非線性特性使其成為一種優異的壓敏陶瓷材料。CCTO的這種特性與其晶粒-晶界的結構和性能特點有關，目前基本的判斷是源于晶粒的半導化和晶界的絕緣性相結合產生這種效應。

基于以上電學特性，可將CCTO用于兼具巨介電電容和壓敏特性的多功能器件的制備。

發明內容