[發明專利]一種巨介電常數低介電損耗的電介質陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610169211.7
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105777111B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 劉韓星;李廣耀;郝華;曹明賀;陳卓
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B35/47
• 分類號: C04B35/47;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發明公開了一種巨介電常數低介電損耗的電介質陶瓷材料，它為Sm和Ba兩種元素共同進行Sr位取代的具有巨介電性能的SrTiO₃基陶瓷材料，其化學式為Ba_xSr_0.97?xSm_0.02TiO₃，其中x表示Ba的摩爾分數，0.1≤x≤0.4；Sm的摩爾分數固定為0.02。本發明以SrCO₃、Sm₂O₃、TiO₂、BaCO₃為原料，并按Ba_xSr_0.97?xSm_0.02TiO₃的化學計量比進行混合后球磨，烘干、預燒、二次球磨、造粒、成型、燒結等步驟制備所述電介質陶瓷材料，所得材料的介電常數高(>20000)、介電損耗低(<0.05)，具有優良的溫度和頻率穩定性；且涉及的制備方法簡單，重復性好，成品率高，成本低，適合推廣應用。

技術領域

本發明屬于信息功能材料領域，具體涉及一種具有寬溫寬頻穩定性的巨介電常數低介電損耗的電介質陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

微電子信息技術的快速發展對電子元器件的微型化、集成化提出了更高的要求，作為電子元器件的重要組分部分，電介質陶瓷的研究受到人們越來越多的關注。隨著信息技術領域尤其是電子和微電子行業的發展以及極端環境下的工作需要，具有良好的溫度和頻率穩定性的巨介電常數、低介電損耗的電介質材料有著廣泛的應用前景。

近年來，具有巨介電常數的電介質材料在新材料界受到越來越多的關注，這些具有巨介電常數的電介質材料主要集中在CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷及其改性材料、Fe基復合鈣鈦礦材料、金屬共摻雜NiO陶瓷材料以及BaTi_1-x(Ni_1/2W_1/2)_xO₃陶瓷材料等。這些具有巨介電常數的電介質材料往往與內部的界面極化、弛豫偶極子等有關，而且往往具有高的介電損耗(&gt;0.1)，很難廣泛應用于電容器、存儲器等需要高介電常數低介電損耗的電子元器件中。所以，制備一種既具有高的介電常數，又具有低的介電損耗，同時兼顧良好的溫度和頻率穩定性的電介質材料具有明顯的實際意義。

SrTiO₃為典型的量子順電體陶瓷材料，不存在因自發極化而產生的居里點，具有低的介電損耗和優異的介溫穩定性，在介電陶瓷領域已受到多年的研究。通過稀土摻雜改性和保護氣氛燒結，可以拓寬其在巨介電材料領域的廣泛應用。有文章顯示稀土摻雜量約為0.01～0.03時，可以顯著的提高SrTiO₃基陶瓷的介電常數，但由于缺陷離子的作用會產生弛豫現象，較大的介電損耗弛豫峰限制了其在高溫環境下的應用；保護氣氛燒結的SrTiO₃陶瓷由于晶粒晶界的界面極化，往往產生較大的介電損耗(&gt;0.1)。如何在維持低介電損耗的基礎上，得到具有巨介電常數和寬溫寬頻穩定性的SrTiO₃陶瓷，是目前的一大技術研究熱點。

發明內容

本發明的目的是提供一種巨介電常數低介電損耗的電介質陶瓷材料，該材料介電常數高、介電損耗低，并具有優良的溫度和頻率穩定性；且涉及的制備方法簡單，重復性好，成品率高，成本低，適合推廣應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種巨介電常數低介電損耗的電介質陶瓷材料，它為采用Ba和Sm共同進行Sr位取代的SrTiO₃基巨介電陶瓷材料，其通式為Ba_xSr_0.97-xSm_0.02TiO₃，其中x的取值范圍為0.1≤x≤0.4，Sm的摻雜量固定為0.02。