[发明专利]一种Bi0.5Na0.5Cu3Ti4O12巨介电非线性压敏陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息元器件材料领域。

背景技术

近年来，随着电子产品向轻、薄、小方向的迅速发展，促使各种无源 器件越来越受到广泛的关注，其发展趋势主要体现在器件的轻量化、微小 型化、集成化、多功能化和高可靠性。非线压敏电阻器是其电阻随所加电 压的变化而非线性改变的一种电阻元件，即当施加电压值超过某一阈值电 压时其电阻迅速降低的电阻器。非线性压敏电阻器广泛用于电力系统、电 子线路和家用电器中，具有过电压保护，高性能浪涌吸收和高压稳压等重 要功能。此外，研究表明，提高压敏电阻元件的电容量能有效的改善其电 磁兼容(EMC)性能，在更宽频段的范围消除电磁噪音。传统的ZnO系压敏 电阻器，尽管其非线性压敏特性优良，但是由于它存在电容量小，消除噪 音能力差等特点，限制了它的应用。SrTiO₃系压敏电阻器具有较高的非线性 系数和大的电容量，易于低压化，能较好的满足应用要求，但这种材料要 在还原气氛中高温烧结，然后需进行高温热氧化处理，制造工艺复杂，生 产成本高，也限制了它的应用。因此，发展工艺操作简单、低成本、高介 电常数的压敏电阻器件材料具有广阔的应用前景。

Subramanian等人首次报道，在类钙钛矿材料CaCu₃Ti₄O₁₂发现具有异常 高的介电常数，并且具备良好的温度稳定性，其工作发表在 《J.Solid.Stat.Chem》(2000年第151期，P323-325)上；随后，Chung 等人在《Nat.Mater》(2004年第31期，P774-778)上报道，CaCu₃Ti₄O₁₂具备良好的非线性压敏特性，非线性系数达到900，是良好的压敏电阻器件 候选材料。最近，Ferrarelli等人在《Appl.Phys.Lett》(2006年第89期， 212904)上报道，在具备类钙钛矿的Bi_0.5Na_0.5Cu₃Ti₄O₁₂陶瓷中同样观察到具 有高介电常数的特性。目前，对Bi_0.5Na_0.5Cu₃Ti₄O₁₂陶瓷的制备方法，以及该 陶瓷具有非线性压敏的特性，在国内和国外的文献中均没有记载。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题而提供一种Bi_0.5Na_0.5Cu₃Ti₄O₁₂巨介电非线 性压敏陶瓷的制备方法，本制备方法得到的Bi_0.5Na_0.5Cu₃Ti₄O₁₂陶瓷具有大的 介电常数和高的非线性压敏系数。

本发明所采用的技术方案是：

一种Bi_0.5Na_0.5Cu₃Ti₄O₁₂巨介电非线性压敏陶瓷的制备方法，该制备方法 包括以下步骤：

(1)室温下，首先配置柠檬酸水溶液，将柠檬酸放入烧杯中，加入去 离子水30～50mL，在超声波分散下溶解，形成透明溶液；然后用刻度吸管吸 取钛酸丁酯，转移到烧杯中，在不断搅拌下将柠檬酸水溶液加入到钛酸丁 酯中，超声波分散或加热促使溶解，形成透明钛离子溶液，溶液的浓度为 0.5～1.5mol/L，其中分析纯的钛酸丁酯作为Ti离子源，柠檬酸作为络合 剂，两者摩尔比为1∶2～2∶5之间；

(2)室温下，首先配置乙二酸四乙胺水溶液，将乙二酸四乙胺放入到 烧杯中，加入去离子水20～40mL，用氨水调节pH值为6～6.5，使乙二酸 四乙胺溶解；然后加入分析纯的硝酸铋、硝酸钠、硝酸铜，超声波分散促 使溶解，形成透明溶液，金属离子的总浓度为0.3～1mol/L，在此过程中不 断加入水，每摩尔金属离子加水量为5～15mL，其中分析纯的硝酸铋、硝酸 钠、硝酸铜作为Bi、Na和Cu的离子源，乙二酸四乙胺为络合剂，乙二酸 四乙胺的摩尔比与上述三种金属离子的摩尔比为1∶1～1∶1.2；