[发明专利]一种巨介电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种巨介电陶瓷材料及其制备方法，以碳酸钡，三氧化二钴和五氧化二铌为原料，在200～450转/分钟的速度混合球磨8～24小时，将球磨后的粉料在单向压力200～400MPa下压制成型；然后放到高压烧结炉中，先加高压3～7GPa，再以20～40℃/min的升温速率升温至1000～1200℃烧结30～120分钟，然后以20～50℃/min的速度降至室温，最后撤去高压。本发明在超高压下烧结，有利于Ba(Co_0.5Nb_0.5)O₃陶瓷体保持稳定；化合物在整个高温合成过程中均保持在超高压状态，抑制了由于晶格应变等导致的第二相的出现，从而可以得到纯的Ba(Co_0.5Nb_0.5)O₃陶瓷体。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷领域，具体涉及一种Ba(Co_0.5Nb_0.5)O₃巨介电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。

具有钙钛矿结构的陶瓷材料一直因其巨大的介电常数和和很低的介电损耗而备受关注，并且钙钛矿结构陶瓷材料能够在很宽的温度和频率范围内保持稳定性。近年来，电子元器件日新月异，小型化、高效能和低功耗成为重要发展方向，并且对器件的各种声光电热磁等性能有了更多细致的要求。这也要求去研究更多元素的物理化学性能，开发出更多的新材料种类来满足不同层次的需求。

位于第五副族的三种元素钒、铌、钽均为非铁磁性元素，并且已经在生产和生活中得到广泛运用，研究并进一步发展这些元素的应用具有重要的经济效益。例如，用钽电容器用在军事国防等消费领域，但钽元素资源紧缺，因此钽元素成了一种战略性资源。铌元素的碱金属化合物，例如Li₂NbO₃(铌酸锂)具有钙钛矿型偏三方晶体结构，而钴酸锂是一种常见的电极材料。研究已经表明Nb与Co共掺杂可以形成复合钙钛矿基结构，并且由于两者的最外层电子数不同，可以在晶体内部形成缺陷偶极子，同时释放出离域电子。因此尝试用碳酸钡、五氧化二铌，三氧化二钴去合成复合钙钛矿基陶瓷材料，化学式中Co³⁺、Nb⁵⁺，通过施主与受主共掺杂作用，形成缺陷偶极子，而钡离子与二者有着相近的原子半径，且是常见的制备巨介电陶瓷体原料。目前关于Ba(Co_0.5Nb_0.5)O₃陶瓷制备方法的报告还很少见，作为一种具有潜在的广泛应用价值的材料，有必要探索一种合适并且利于推广的制备工艺，以更好的研究Ba(Co_0.5Nb_0.5)O₃陶瓷的结构、性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种巨介电陶瓷材料及其制备方法，本发明获得的Ba(Co_0.5Nb_0.5)O₃陶瓷是典型的Nb基复合钙钛矿结构材料之一，并且测得其有很高的介电常数以及良好的温度和频率稳定性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种巨介电陶瓷材料，巨介电陶瓷材料按照化学反应式4BaCO₃+Nb₂O₅+ Co₂O₃＝4Ba(Co_0.5Nb_0.5)O₃+4CO₂制得，