[发明专利]一种提升SrTiO3基巨介电常数电介质材料介电常数的方法

说明书

本发明公开了一种提升SrTiO₃基巨介电常数电介质材料介电常数的方法，先将SrTiO₃、Nb₂O₅、Li₂O₃、SiO₂、La₂O₃、CuO、MnO和玻璃粉，按质量百分比94％、1.1737％、0.32627％，0.40％、1％、1％、0.7％、1.6％进行配料，再外加SrTiO₃：SrCO₃＝0.987～0.990：0.010～0.020摩尔比的SrCO₃，经球磨、烘干、过筛后进行造粒，再压制成型为坯体，坯体排胶后于1300～1350℃进行还原气氛烧结，制成SrTiO₃基巨介电常数电介质材料。本发明通过调节Sr/Ti的值，显著提升了介电常数(ε_25℃～2.30×10⁵)，并保证了较低的介电损耗(tanσ～0.050)。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种在SrTiO₃基巨介电常数电介质陶瓷材料的基础上进一步提升其介电常数的方法.

背景技术

电子元器件的微小型化是实现电子产品小型化过程中至关重要的一步，而电容器作为各类电路和器件组成中不可或缺的一类元器件，其微小型化的实现也广受关注，国内外众多学者也相继开展了相关的研究工作。电容器储存电荷的能力主要取决于其尺寸和所使用的介质材料的介电常数，介电常数大的介质材料能在保证相同储存能力的前提下大大缩小电容器尺寸。所以研发出具备优良性能巨介电常数材料(ε＞10⁴)，可使电子科技中众多领域实现突破性进展。除此之外，介电损耗也是衡量材料体系的重要指标参数之一，与元器件的低损耗密切相关，低介电损耗的实现是实现材料在电子元器件行业生产应用的关键。

目前，正在研究的高介电常数材料大部分基于晶界阻挡层效应(internalbarrier layer capacitor(IBLC))，这些材料的巨介电常数通常由空间电荷所贡献。SrTiO₃基陶瓷材料体系在空气中烧结时，Sr/Ti的值对于其介电性能有很大的影响，多余的Sr由于半径较大，会同晶界物质如玻璃相和SiO₂等形成第二相，有利于介电性能的提升。

在还原气氛(N₂/H₂)下烧结，有利于SrTiO₃基陶瓷材料氧空位的产生，在这个过程中，为保证电荷平衡会产生电子。根据晶界特性，氧空位以及一些缺陷主要聚集于晶界处，产生的电子于晶粒内部引起半导化效应，晶粒与晶界处的介电常数和电导率不同会造成晶粒晶界界面处聚集大量的空间电荷，形成界面极化从而引起巨介电常数。通过改变N₂/H₂通气时间、通气含量、烧结温度等以获得性能最优的SrTiO₃基晶界层巨介电常数陶瓷。

发明内容

本发明的目的，是在一种新型SrTiO₃基巨介电常数体系配方的基础上，调节Sr/Ti的值，实现该体系介电常数的进一步突破，并兼具低损耗(＜0.1)特性，使其能够有望成为制备大容量电容器的材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种提升SrTiO₃基巨介电常数电介质材料介电常数的方法，具体步骤如下：