[发明专利]镧取代钛酸铜铋钠巨介电陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及到用于动态随机存储(DRAM)和高介电电容器(MLCC)的介电陶瓷材料。

背景技术

随着微电子技术市场对陶瓷电容器和微波介质元件等实用型器件微型化、集成化、智能化的需求，介电陶瓷的研究越来越受到人们广泛的重视，特别是在动态随机存储(DRAM)和高介电电容器(MLCC)中有着广泛的应用前景。动态随机存储器(DRAM)是目前电子计算机中用量最大的半导体存储器，每个存储器DRAM是由一个晶体管和一个电容器组成。随着半导体硅芯片集成度的提高，存储器DRAM的存储密度也需要不断地提高。为了顺应存储器DRAM向高密度存储方向发展的要求，目前国内外科研工作者提出可能增大存储器DRAM的存储密度的途径：采用介电常数更大的新材料作为DRAM电容器单元的存储电介质。因此开发一种新的高介电常数材料成为目前的研究热点。

ACu₃Ti₄O₁₂(A为碱金属或稀土金属或空缺)这一族氧化物是在1967年被发现的，人们对ACu₃Ti₄O₁₂族氧化物的结构进行了精确的测定，并测量了其介电性能，直到2000年Subramanian和他的工作小组率先发现了CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷材料具有巨介电性，并于2000年3月3日首次在Journal of Solid State Chemistry上报道了这种材料不仅具有非常高的介电常数(常温、1kHz频率下达10⁴)，而且具有较高的温度稳定性。CaCu₃Ti₄O₁₂单晶和陶瓷样品都具有非常大的介电常数，比现有的多元氧化物的介电常数都要高许多，因此被认为是具有重要应用前景的介电材料之一，并引起了介电材料领域研究人员的极大关注。人们对这种材料的巨介电特性产生机理方面已经进行了较多的研究，在相结构的分析和表征、理论模型的建立和讨论等各个方面做了很多的工作。研究发现CCTO材料在具有高介电常数的同时介电损耗也很高。很难广泛地应用于电容器、存储器等需要高ε介质的电子器件中。所以，寻找一种既具有高的介电常数和低的介电损耗，还具有好的温度稳定性的材料具有明显的实际意义。

因此本工作旨在ACu₃Ti₄O₁₂结构的氧化物中寻求和研究一种新的巨介电材料Na_0.5[Bi_(1-x)La_x]_0.5Cu₃Ti₄O₁₂，即通过研究La取代Bi对新的Na_0.5[Bi_(1-x)La_x]_0.5Cu₃Ti₄O₁₂陶瓷材料的介电性能及温度稳定性的影响，从而寻找一个最佳组份和制备工艺，以期获得能够满足动态随机存储(DRAM)和高介电电容器(MLCC)等应用的巨介电材料。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于提供一种巨介电常数、低介电损耗及良好温度稳定性、实用性强的镧取代钛酸铜铋钠巨介电陶瓷材料。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种镧取代钛酸铜铋钠巨介电陶瓷材料的制备方法。

解决上述技术问题所采用的方案是用下述通式表示的材料组成：Na_0.5[Bi_(1-x)La_x]_0.5Cu₃Ti₄O₁₂，式中0＜x≤0.20。

用通式Na_0.5[Bi_(1-x)La_x]_0.5Cu₃Ti₄O₁₂表示的材料，其中x的取值最佳为0.10。

上述Na_0.5[Bi_(1-x)La_x]_0.5Cu₃Ti₄O₁₂巨介电陶瓷材料的制备方法包括下述步骤：