[發(fā)明專利]一種介電常數(shù)和介電損耗可調(diào)控的電介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法

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• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111217602A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡保付;孫軻;徐堅(jiān);汪艦;劉丙國;杜保立
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/50;C04B35/622
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本發(fā)明公開了一種介電常數(shù)和介電損耗可調(diào)控的電介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，其特征在于，電介質(zhì)陶瓷材料的名義化學(xué)分子式為(Lu_0.5Nb_0.5)_xTi_1?xO₂，x的取值范圍是1.0％～2.0％，采用固相燒結(jié)工藝制備，其介電常數(shù)和介電損耗能夠通過退火處理進(jìn)行調(diào)控。其制備方法主要包括以下步驟：1)按照名義化學(xué)分子式(Lu_0.5Nb_0.5)_xTi_1?xO₂，稱取金紅石型TiO₂、Lu₂O₃和Nb₂O₅粉體；2)進(jìn)行球磨、烘干，二次球磨；3)造粒，壓片，排膠，燒結(jié)，得到二氧化鈦基陶瓷；4)在1000℃?1250℃退火2?5h,調(diào)控其介電常數(shù)和介電損耗。本發(fā)明制備工藝簡單，重復(fù)性好，成品率高，成本低，適合推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電介質(zhì)功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種介電常數(shù)和介電損耗可調(diào)控的電介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

微電子信息技術(shù)的快速發(fā)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成部分，電介質(zhì)陶瓷的研究受到人們越來越多的關(guān)注。具有良好的溫度和頻率穩(wěn)定性的高介電常數(shù)低介電損耗的電介質(zhì)材料有十分廣泛的應(yīng)用前景，例如通訊行業(yè)中智能手機(jī)和全球定位系統(tǒng)中的電容器、諧振器、濾波器和信號接收發(fā)射天線等。然而傳統(tǒng)的高介電材料都存在一些難以克服的缺陷，如CaCu₃Ti₄O₁₂介電陶瓷，雖然具有超高的介電常數(shù)，但介電損耗較大，一般高于0.1。PbTiO₃、BaTiO₃基陶瓷的高介電常數(shù)由于相變有明顯的溫度依賴性，因而溫度穩(wěn)定性差，不能滿足電子元器件的要求。

有文獻(xiàn)報道TiO₂介電陶瓷通過In³⁺、Nb⁵⁺離子共摻雜可以在寬溫寬頻范圍內(nèi)保持較高介電常數(shù)，且具有較低的介電損耗。然而在迄今為止的報道中，離子共摻雜的TiO₂陶瓷的介電性能和摻雜離子種類以及制備工藝有密切的關(guān)系，所制備的陶瓷雖然有巨大的介電常數(shù)，但介電損耗普遍較高。如何在維持高介電常數(shù)的基礎(chǔ)上，制備介電損耗低且寬溫寬頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好的TiO₂基陶瓷，仍然是目前的一個技術(shù)研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種介電常數(shù)和介電損耗可調(diào)控的電介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。該方法制備的Lu³⁺、Nb⁵⁺離子共摻雜TiO₂陶瓷，具有很高的介電常數(shù)、低介電損耗，并且具有良好的溫度和頻率穩(wěn)定性，更重要的是，可以根據(jù)不同電子元器件的需要，通過不同溫度的退火處理，調(diào)控陶瓷的介電常數(shù)和介電損耗。該方法工藝簡單，重復(fù)性好，成品率高，適合推廣應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種介電常數(shù)和介電損耗可調(diào)控的電介質(zhì)陶瓷材料的名義化學(xué)分子式為(Lu_0.5Nb_0.5)_xTi_1-xO₂，其中，x的取值范圍是1.0％～2.0％。

上述電介質(zhì)陶瓷材料的制備方法，具體包含以下步驟：