[发明专利]一种钛酸铋钠基0‑3复合铁电厚膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于电子功能材料与器件技术领域，更具体地说，是涉及一种钛酸铋钠基复合铁电厚膜及其制备方法，用于高功率大容量存储电容器件的开发和应用。

技术背景

随着电子电路微型化和集成化的发展，对电子元器件提出了新的要求。储能电容器作为微电子元器件的关键组成之一，不仅要求其拥有高的储能密度和稳定储能性能，而且还要求其具有适应用于高温高压等极端环境的特性。铁电介电材料因其拥有优良的介电性而被各国的研究者作为一种储能材料进行广泛的研究，并实现了其应用。然而铅基材料在制备、使用和废弃过程中对生态环境和人类健康造成严重危害，因此研制无铅铁电材料，是关系到我国电子技术可持续发展的紧迫任务之一。

厚膜与薄膜相比，其铁电性能较少受地界面、表面等影响，较大的厚度也能产生更大的驱动力，而且具有更高的灵敏度和更宽的工作频率。

目前制备厚膜的方法主要以丝网印刷、气相沉积、液相沉淀和胶体-凝胶为主，但是通过这些方法制作得到的厚膜并不能达到理想的致密度和做到无裂纹，而主流的胶体凝胶法制备无铅Na_0.5Bi_0.5TiO₃基铁电厚膜因受限于临界厚度其厚度不超过二微米，且胶体性能不稳定，难于在实际中得到应用。近年来有关如何提高Na_0.5Bi_0.5TiO₃基铁电厚膜的厚度和提高稳定性的研究的甚少。

专利申请号200810046659.5提供了一种钛酸铋钠基无铅压电厚膜的制备方法，提供该方法制备得到的压电厚膜具有与陶瓷体材料相比拟的致密度和电性能；专利申请号201310660896.1提供了一种钛酸铋钠-钛酸钡无铅复合压电厚膜的制备方法，该方法能够提高厚膜的介电、铁电及压电性能。但是，有关钛酸铋钠-铌酸钾钠-钛酸锶基无铅0-3复合压铁电厚膜能用于高功率大容量存储电容器件的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高储能0-3无铅复合铁电厚其制备方法，通过该制备方法得到的0-3无铅复合铁电厚膜既具有高储能密度和高储能效率，又具有低介电损耗，适用于储能电容器。

为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种钛酸铋钠基0-3复合铁电厚膜，其化学成份复合化学通式为(0.95Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.05SrTiO₃)-x(K_0.5Na_0.5)NbO₃，其中0≤x≤1.8。

进一步的，所述的(K_0.5Na_0.5)NbO₃为粉体，所述的0.95Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.05SrTiO₃为胶体。

进一步的，所述的钛酸铋钠基0-3复合铁电厚膜的总厚度为3～10

微米。

本发明的另一目的还关于一种钛酸铋钠基0-3复合铁电厚膜的制备方法，采取如下技术方案：

一种钛酸铋钠基0-3复合铁电厚膜的制备方法，包括如下步骤：

1)(0.95Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.05SrTiO₃)-x(K_0.5Na_0.5)NbO₃混合浆料的制备

按(K_0.5Na_0.5)NbO₃：(0.95Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.05SrTiO₃)的摩尔比为x：1进行配比，其中0≤x≤1.8，将(K_0.5Na_0.5)NbO₃粉体分散到(0.95Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.05SrTiO₃)胶体中，经球磨充分分散均匀，得到稳定的混合浆料；