[发明专利]一种巨介电常数低介电损耗的电介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种巨介电常数低介电损耗的电介质陶瓷材料，它为Sm和Ba两种元素共同进行Sr位取代的具有巨介电性能的SrTiO₃基陶瓷材料，其化学式为Ba_xSr_0.97‑xSm_0.02TiO₃，其中x表示Ba的摩尔分数，0.1≤x≤0.4；Sm的摩尔分数固定为0.02。本发明以SrCO₃、Sm₂O₃、TiO₂、BaCO₃为原料，并按Ba_xSr_0.97‑xSm_0.02TiO₃的化学计量比进行混合后球磨，烘干、预烧、二次球磨、造粒、成型、烧结等步骤制备所述电介质陶瓷材料，所得材料的介电常数高(>20000)、介电损耗低(<0.05)，具有优良的温度和频率稳定性；且涉及的制备方法简单，重复性好，成品率高，成本低，适合推广应用。

技术领域

本发明属于信息功能材料领域，具体涉及一种具有宽温宽频稳定性的巨介电常数低介电损耗的电介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微电子信息技术的快速发展对电子元器件的微型化、集成化提出了更高的要求，作为电子元器件的重要组分部分，电介质陶瓷的研究受到人们越来越多的关注。随着信息技术领域尤其是电子和微电子行业的发展以及极端环境下的工作需要，具有良好的温度和频率稳定性的巨介电常数、低介电损耗的电介质材料有着广泛的应用前景。

近年来，具有巨介电常数的电介质材料在新材料界受到越来越多的关注，这些具有巨介电常数的电介质材料主要集中在CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷及其改性材料、Fe基复合钙钛矿材料、金属共掺杂NiO陶瓷材料以及BaTi_1-x(Ni_1/2W_1/2)_xO₃陶瓷材料等。这些具有巨介电常数的电介质材料往往与内部的界面极化、弛豫偶极子等有关，而且往往具有高的介电损耗(&gt;0.1)，很难广泛应用于电容器、存储器等需要高介电常数低介电损耗的电子元器件中。所以，制备一种既具有高的介电常数，又具有低的介电损耗，同时兼顾良好的温度和频率稳定性的电介质材料具有明显的实际意义。

SrTiO₃为典型的量子顺电体陶瓷材料，不存在因自发极化而产生的居里点，具有低的介电损耗和优异的介温稳定性，在介电陶瓷领域已受到多年的研究。通过稀土掺杂改性和保护气氛烧结，可以拓宽其在巨介电材料领域的广泛应用。有文章显示稀土掺杂量约为0.01～0.03时，可以显著的提高SrTiO₃基陶瓷的介电常数，但由于缺陷离子的作用会产生弛豫现象，较大的介电损耗弛豫峰限制了其在高温环境下的应用；保护气氛烧结的SrTiO₃陶瓷由于晶粒晶界的界面极化，往往产生较大的介电损耗(&gt;0.1)。如何在维持低介电损耗的基础上，得到具有巨介电常数和宽温宽频稳定性的SrTiO₃陶瓷，是目前的一大技术研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种巨介电常数低介电损耗的电介质陶瓷材料，该材料介电常数高、介电损耗低，并具有优良的温度和频率稳定性；且涉及的制备方法简单，重复性好，成品率高，成本低，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种巨介电常数低介电损耗的电介质陶瓷材料，它为采用Ba和Sm共同进行Sr位取代的SrTiO₃基巨介电陶瓷材料，其通式为Ba_xSr_0.97-xSm_0.02TiO₃，其中x的取值范围为0.1≤x≤0.4，Sm的掺杂量固定为0.02。