[发明专利]低频低介电损耗的AgNb共掺二氧化钛基介电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低频低介电损耗的AgNb共掺二氧化钛基介电陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料的通式为(Ag_1/4Nb_3/4)_xTi_1‑xO₂，其中x表示摩尔分数，x的取值为0.005～0.01。本发明陶瓷材料的制备方法简单、重复性好、成品率高，通过在Nb单掺的二氧化钛基陶瓷材料中引入金属元素Ag，使陶瓷材料在频率为40～10⁶Hz范围内具有高介电常数(＞10⁴)、低介电损耗(＜0.09)，尤其是显著降低了陶瓷材料的低频介电损耗，在40～10³Hz频率范围内介电损耗始终保持在0.06以下，同时具有优异的频率及温度稳定性，保持在‑10％～10％之间，符合陶瓷电容器的参数要求，具有巨大的应用价值。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高介电常数、低介电损耗的二氧化钛基介电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

高速发展的信息时代给电子产业带来了日新月异的新局面，目前微电子工业毫无疑问已经成为全世界最大的产业之一，而电容器作为电子设备中大批量使用的主要元件之一，无论是在我们日常生活中用到的手机、电脑、家电、汽车，还是在工业仪器仪表、农业、国防部门甚至航空航天领域，都扮演着非常重要的角色。

介电材料作为重要的功能材料，被广泛应于电容器、存储器、微电子元器件等诸多领域。随着制造工艺不断发展，集成电路的特征尺寸不断缩小，电子元器件的集成化、小型化、高速化已经成为现代信息领域一个重要的研究课题。常用的介电材料钛酸锶钡系、锆钛酸铅系等多为铁电材料，由于铁电材料在居里温度会发生铁电-顺电相转变，使得铁电材料的介电常数随温度的变化明显，从而导致器件的温度稳定性变差，限制其应用范围。对于铅基材料，由于体系含有铅元素，而铅元素是一种环境不友好的金属元素。因此，研发一种无铅且具有高介电常数、低介电损耗、频率温度稳定性良好的介电材料迫在眉睫。

由于二氧化钛基陶瓷在简单化合物中具有相对较高的介电常数，因此引起了研究者的广泛关注。近年来，不论是单掺，还是二五价、三五价共掺的二氧化钛基陶瓷材料的研究层出不群，但大部分材料却不能同时满足高介电常数、低介电损耗的要求，尤其是单掺杂的二氧化钛基陶瓷材料。例如铌单掺的二氧化钛基陶瓷具有相对较高的介电常数(＞10⁴)，但其低频的介电损耗较大(＞1)，不能满足低介电损耗的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有高介电常数、低介电损耗(特别是低频低介电损耗)、频率温度稳定性良好、实用性强、易于生产的AgNb共掺二氧化钛基介电陶瓷材料，并为该陶瓷材料提供一种制备方法。

解决上述技术问题所采用的陶瓷材料的通式为(Ag_1/4Nb_3/4)_xTi_1-xO₂，其中x表示摩尔分数，x的取值为0.005～0.01。

上述AgNb共掺二氧化钛基介电陶瓷材料的制备方法如下：

1、按照(Ag_1/4Nb_3/4)_xTi_1-XO₂的化学计量分别称取纯度为99.5％以上的原料Ag₂O、Nb₂O₅和TiO₂，充分混合球磨16～24小时，在80～100℃下干燥12～24小时，得到原料混合物。

2、将原料混合物在1000～1200℃预烧2～4小时，得到预烧粉。

3、将预烧粉经二次球磨、造粒、压片、排胶后，在1400～1450℃烧结5～10小时，得到AgNb共掺二氧化钛基介电陶瓷材料。

上述步骤2中，优选将原料混合物在1100℃预烧3小时。