[發明專利]一種制備SrTiO3基巨介電常數介質陶瓷材料的方法

在審

• 申請號: 201810107739.0
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108191428A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 李玲霞;許振鵬;張寧;盧特;王文波
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/47
• 分類號: C04B35/47;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/638;C04B41/88;H01G4/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

本發明公開了一種制備SrTiO₃基巨介電常數介質陶瓷材料的方法，先將SrTiO₃、Nb₂O₅、Li₂CO₃、SiO₂、In₂O₃、MnO₂、CuO和玻璃粉，按質量百分比94.000％、1.174％、0.326％、0.400％、1.000％、0.700％、1.000％、1.600％進行配料，經球磨、過篩、造粒，再壓制成坯體，排膠后坯體于還原氣氛中1300～1350℃燒結保溫。本發明具有較高的絕緣電阻率(R_Ω～9.38×10⁸)和巨介電常數(ε_25℃～1.55×10⁵)，實現了介電常數大于10⁵的突破，有望成為制備大容量電容器的介質陶瓷材料。

技術領域

本發明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，特別涉及一種優化氣氛燒結工藝以獲得巨介電常數和高絕緣特性的SrTiO₃基巨介電常數介質陶瓷材料。

背景技術

隨著無線通訊技術的高速發展，在對電子元器件的微型化、高儲能、低損耗設備的迫切需求背景下，研發出具備優良性能巨介電常數材料(ε＞10³)，可使電子科技中眾多領域實現突破性進展，例如有利于MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)器件的薄層化和小型化以及制備出超大容量MLCC；制備出單層高儲能電容器，即單層可滿足傳統MLCC容量需求，節約電極成本。

電介質在電場中受電場作用發生極化，介質的極化能力越強，其介電常數越大，實現大容量的同時所需材料的體積越小，實際生產應用中得以極大地縮減器件尺寸，實現集成電路的小型化和微型化。除此之外，介電損耗、絕緣電阻率等指標也是衡量材料體系的重要指標參數，與元器件的低損耗、可靠性密切相關，其指標參數的優異性是得以實現生產應用于電子元器件行業的關鍵。

目前，正在研究的高介電常數材料大部分基于晶界阻擋層效應internal barrierlayer capacitor(IBLC)，這些材料由于內部存在半導化，通常具有較低的絕緣電阻率。故常通過摻雜的方式提高晶界電阻，以提高材料的絕緣電阻率。

還原氣氛(N₂/H₂)燒結，造成燒結制品內部部分晶格氧同還原氣體結合，以氧空位形式出現，電子隨著產生以使電荷達到平衡，根據晶界特性，氧空位以及一些缺陷聚集于晶界處，電子于晶粒內部引起半導化效應，彼此具有不同介電常數不同電導率會造成晶粒晶界界面處形成大量的空間電荷聚集，形成界面極化從而引起巨介電常數。通過改變N₂/H₂通氣含量、燒結溫度等以獲得性能最優的SrTiO₃基晶界層巨介電常數介質陶瓷材料。

發明內容

本發明的目的，是在現有技術的基礎上進一步提高SrTiO₃基晶界層巨介電常數介質陶瓷材料的絕緣電阻率，獲得巨介電常數，提供一種新型SrTiO₃基巨介電常數體系配方，優化還原氣氛燒結工藝，實現介電常數大于10⁵的突破，并兼具高絕緣(>10⁸)特性，使其能夠有望成為制備大容量電容器的介質陶瓷材料。

本發明通過如下技術方案予以實現。

一種制備SrTiO₃基巨介電常數介質陶瓷材料的方法，具有如下步驟：