[发明专利]陶瓷材料和电子器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有钙钛矿结构的陶瓷材料。本发明还涉及电子器件，更具体而言，涉及打算用于高温应用的电容器。

背景技术

通常，可在25℃到400℃的高温下运转的SiC集成电路被用于艰苦的条件下，如车辆中。该SiC集成电路包括电容器，该电容器包括由高介电常数材料制成的介电层。

高介电常数材料广泛归类为由SiO₂系材料和HfO₂系材料代表的高介电常数门绝缘材料(以下称为材料1)，和由BaTiO₃代表的钙钛矿型氧化物(以下称为材料2)。关于材料2，其介电常数的温度稳定性可以通过如A D.Hilton和B.W.Ricketts在J.Phys.D：Appl.Phys.，29(1996)1321-1325中所描写的、用Sr替换部分Ba而改善。

材料1的难点是介电常数小至10到20。材料2的难点是介电常数随温度变化太大，即，介电常数的温度稳定性低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种具有高介电常数和高的介电常数温度稳定性的陶瓷材料。本发明的另一个目的是提供一种使用该陶瓷材料的电容器。

根据本发明第一方面的陶瓷材料具有钙钛矿结构，并且由下式表示：(1-x)ABO₃-xYZO₃。式中“x”是大于0且小于1的实数，“A”、“B”、“Y”和“Z”各自是一种或多种选自除Pb离子和碱金属离子外的多种金属离子M，“A”是二价的，“B”是四价的，“Y”是三价的，或三价金属离子的组合，“Z”是二价的和/或三价的金属离子，或二价的和/或五价的金属离子。其可以是至少两种金属离子的组合，其中至少一种始终是二价的金属离子。该陶瓷材料可以具有高的介电常数，以及高的介电常数温度稳定性。

根据本发明第二方面的电容器包括由根据第一方面的陶瓷材料制成的介电层。因为该陶瓷材料具有高的介电常数和高的介电常数温度稳定性，因此该电容器可以具有高的介电常数和高的介电常数温度稳定性。

附图说明

通过下列示范性实施方式的详细说明并结合附图，本发明另外的目的和优点将更容易地显现。在这些附图中：

图1所示为根据本发明第一实施方式和比较例的陶瓷材料的制造条件；

图2所示为根据本发明第一实施方式和比较例的陶瓷材料的评价结果；

图3所示为“X”值与在200℃、300℃和400℃下用1MHz的测量频率测量的介电常数之间的关系；

图4所示为温度与用不同测量频率测量的x＝0.6的样品的介电常数之间的关系；

图5所示为温度与用不同测量频率测量的x＝0的样品的介电常数之间的关系；

图6A所示为x＝0的样品的X射线衍射数据图；

图6B所示为x＝0.05的样品的x射线衍射数据图；

图6C所示为x＝0.1的样品的x射线衍射数据图；

图6D所示为x＝0.2的样品的x射线衍射数据图；

图6E所示为x＝0.4的样品的x射线衍射数据图；

图6F所示为x＝0.6的样品的x射线衍射数据图；

图6G所示为x＝0.7的样品的x射线衍射数据图；

图7所示为温度与根据第一实施方式实例的x＝0.05、并含有5％的Bi金属离子的样品的介电常数的关系图，其中该样品具有下式：(1-x)BaTiO₃-xBi(Ni_2/3Nb_1/3)O₃+Bi 5％；

图8所示为根据第一实施方式实例(1-x)BaTiO₃-xBi(Mg_1/2Zn_1/2)O₃的陶瓷材料的制造条件；

图9所示为根据第一实施方式实例(1-x)BaTiO₃-xBi(Mg_1/2Zn_1/2)O₃的陶瓷材料的评价结果；

图10A所示为温度和x＝0.2的样品以不同测量频率测量的介电常数的关系图；

图10B所示为温度和x＝0.4的样品以不同测量频率测量的介电常数的关系图；

图10C所示为温度和x＝0.4(高密度)的样品以不同测量频率测量的介电常数的关系图；

图10D所示为温度和x＝0.5的样品以不同测量频率测量的介电常数的关系图；

图11A所示为x＝0.2的样品的X射线衍射数据图；