[發明專利]鋰取代鈦酸銅鎘巨介電陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310169573.2
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103253933A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 楊祖培;趙楠;晁小練
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/622
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

技術領域

本發明屬于陶瓷材料技術領域，具體涉及到用于存儲器或電容器件的巨介電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

隨著微電子技術市場對陶瓷電容器和微波介質元件等實用型器件微型化、集成化、智能化的需求，介電陶瓷的研究越來越受到人們的廣泛重視，特別是其在動態隨機存儲（DRAM）和高介電電容器（MLCC）中有著廣泛的應用前景。具有高介電常數的氧化物材料，對于進一步減小現代電容器和半導體器件的尺寸將起到關鍵的作用。目前，DRAM和MLCC多用（Ba_xSr_1-x）TiO₃和Pb（Zr_xTi_1-x）O₃高介電常數材料。但是由于這兩種材料存在著一些缺點，嚴重制約著電子器件的進一步發展，例如：Pb(Zr_xTi_1-x)O₃材料含鉛，不利于環保，另外，二者皆為典型的鐵電體，在居里溫度處發生鐵電相到順電相的轉變，從而導致介電常數溫度穩定性差；。所以，尋找具有更高介電常數、介電常數溫度穩定性好、環境友好的介電材料很有必要。

ACu₃Ti₄O₁₂(A為堿金屬或稀土金屬或空缺)這一族氧化物是在1967年被發現的，人們對ACu₃Ti₄O₁₂族氧化物的結構進行了精確的測定，并測量了其介電性能，直到2000年Subramanian和他的工作小組率先發現了CaCu₃Ti₄O₁₂（簡稱CCTO）陶瓷材料具有巨介電性，這種材料在1kHz交流電場作用下，介電常數可達到12000，在100K到室溫甚至更高的溫度范圍內這個數值基本不變。CCTO單晶和陶瓷樣品都具有非常大的介電常數，比現有的多元氧化物的介電常數都要高許多，因此被認為是具有重要應用前景的介電材料之一，并引起了介電材料領域研究人員的極大關注。研究發現CCTO材料在具有高介電常數的同時介電損耗也很高。很難廣泛應用于電容器、存儲器等需要高介電常數的電子器件中。所以，尋找一種既具有高的介電常數，又具有低的介電損耗，還具有好的溫度穩定性的材料具有明顯的實際意義。

發明內容

本發明所要解決的一個技術問題在于提供一種巨介電常數、低介電損耗及良好溫度穩定性、實用性強的鋰取代鈦酸銅鎘巨介電陶瓷材料。

本發明所要解決的另一個技術問題在于提供一種鋰取代鈦酸銅鎘巨介電陶瓷材料的制備方法。

解決上述技術問題所采用的方案是：鋰取代鈦酸銅鎘巨介電陶瓷材料用通式Li_xCd_1-xCu₃Ti₄O₁₂表示的材料組成，式中0.005≤x≤0.05。

用通式Li_xCd_1-xCu₃Ti₄O₁₂表示的材料，其中x的取值最佳為0.01。

上述Li_xCd_1-xCu₃Ti₄O₁₂巨介電陶瓷材料的制備方法由下述步驟組成：

1、配料

按通式Li_xCd_1-xCu₃Ti₄O₁₂的化學計量分別稱取原料Li₂CO₃、CdO、CuO、TiO₂，混合均勻，將原料混合物裝入尼龍罐中，加入分散劑無水乙醇和球磨介質瑪瑙球,無水乙醇與原料混合物的質量比為1∶1.3～1.5，用球磨機401轉/分鐘球磨10小時，分離瑪瑙球，將原料混合物放入干燥箱內80℃干燥10～15小時，用研缽研磨30分鐘，過80目篩。

2、預燒

將過80目篩后的原料混合物置于氧化鋁坩堝內，用瑪瑙棒壓實，使其壓實密度為1.5g/cm³，加蓋，置于電阻爐內780～840℃預燒10～15小時，自然冷卻至室溫，出爐。

3、造粒