[实用新型]多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极

说明书

技术领域

本实用新型属于复合电极材料领域，特别涉及一种多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极。

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

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极及其制备方法，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。

本实用新型所述多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极，包括至少两片重叠放置的陶瓷片，相邻两片陶瓷片之间为“LNO导电缓冲层/Ag电极层/LNO导电缓冲层”，位于顶部和底部的陶瓷片表面依次覆盖LNO导电缓冲层、Ag电极层，LNO导电缓冲层端面的形状和面积与陶瓷片端面的形状和面积相同，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，所述陶瓷片与LNO导电缓冲层之间、LNO导电缓冲层与Ag电极层之间通过烧结成为一体化结构。

本实用新型所述多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极，其LNO导电缓冲层的厚度优选200纳米～300纳米。

本实用新型所述多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极，其Ag电极层的厚度控制在20微米～100微米。

本实用新型所述的多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极，其陶瓷片优选PLZT或PZT制作。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型所述多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极具有优良的抗疲劳性能和耐击穿电场强度，其技术指标如下：

(1)电极电阻率＜1mΩ·cm；

(2)工作电压-300～+300V；

(3)频率＞10⁴Hz，连续脉冲反转次数＞10⁸(无损伤)。

2、本实用新型所述多层陶瓷全面积LNO/Ag/LNO复合电极解决了“交错内电极”结构带来应力分布不均问题，从而克服了因拉伸应力导致的陶瓷与电极断裂现象，延长了器件的使用寿命。