[发明专利]全面积Ag/LNO复合电极材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合电极材料领域，特别涉及一种Ag/LNO复合电极材料及其制备方法。

背景技术

电气工程中各类陶瓷元件的电极通常采用Ag、Pt或Au等金属，通过溅射、烧渗、喷涂等工艺，紧固地附着于陶瓷材料某一端面上用于导电。直接用金属做电极层，其导电性好，有一定延展性。但金属电极存在两个显著的缺点：(1)晶体常数与陶瓷基片不匹配，导致界面缺陷聚集，容易造成电极分层脱落，致使器件失效；(2)高频电场下，金属电极与陶瓷相之间容易相互扩散，发生化学反应，使介电性能劣化。

La_0.5Sr_0.5CoO₃、YB₂Cu₃O_7-δ、SrRuO₃等导电氧化物的出现为解决金属电极的缺陷提供了新的途径。在众多导电氧化物中，LaNiO₃(其缩写为“LNO”，本专利申请中，用LNO代表LaNiO₃)因其晶格常数为0.384nm，与锆钛酸铅(其缩写为“PZT”，本专利申请中，用PZT代表锆钛酸铅)、掺镧锆钛酸铅(其缩写为“PLZT”，本专利申请中，用PLZT代表掺镧锆钛酸铅)等压电陶瓷晶格常数非常接近，因而受到广泛的关注。到目前为止，人们已经利用脉冲激光沉积法(PLD)、射频磁控溅射法(RF)、化学溶液沉积法(CSD)等方法制备出了电阻率为10^-3Ω·cm量级的LNO薄膜电极，但是相对于Ag等贵金属良导体，其电阻率仍然是比较高的。

综合导电氧化物和金属电极的优点，Chen Mingsen和Wu Taibor等人制备了LNO/Pt复合电极(参见：Appl Phys Lett，1996，68：1430-1432)。此种复合电极虽然克服了仅用金属作电极时，陶瓷与电极间的相互扩散和仅用导电氧化物作电极时电阻率较高的缺陷，但Pt是一种较Ag昂贵的金属，使电极的制备成本大大提高；另外，该方法制备LNO/Pt复合电极的烧结温度较高(约1000℃左右)，在该烧结温度下LNO薄膜易分解，且易促使压电陶瓷PZT、PLZT中PbO的挥发，从而导致复合电极及器件电学性能下降，并且产生环境污染；再者，由于该方法烧结温度高，制备过程耗费能源较多。除上述问题外，Chen Mingsen等人所发表论文中公开的LNO/Pt电极为部分电极(即电极的面积小于基底工作面面积)，这种电极结构在电压作用下有电极部分和无电极部分容易产生不同应变，导致应力在电极边缘的聚集，从而造成元件的电极导电性能下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全面积Ag/LNO复合电极材料及制备方法，以便使电极材料既具有优良的导电性，又能大幅度提高使用寿命。

本发明所述全面积Ag/LNO复合电极材料，包括陶瓷基底、LNO导电缓冲层和Ag电极层，所述LNO导电缓冲层端面的形状和面积与陶瓷基底端面的形状和面积相同，LNO导电缓冲层覆盖在陶瓷基底的一端面上，且与陶瓷基底结合为一体化结构，所述Ag电极层端面的形状和面积与LNO导电缓冲层端面的形状和面积相同，Ag电极层覆盖在LNO导电缓冲层上，且与LNO导电缓冲层结合为一体化结构。

本发明所述全面积Ag/LNO复合电极材料，其LNO导电缓冲层的厚度优选200纳米～300纳米。

本发明所述全面积Ag/LNO复合电极材料，其Ag电极层的厚度控制在20微米～100微米。

本发明所述的全面积Ag/LNO复合电极材料，其陶瓷基底优选PLZT或PZT制作。

本发明所述全面积Ag/LNO复合电极材料的制备方法，其工艺步骤如下：

(1)陶瓷基底的表面处理

首先将陶瓷基底进行抛光，然后依次进行手工清洗和超声波清洗；

(2)LNO导电缓冲层的制备