[发明专利]一种铁基石榴石陶瓷材料、其制备和应用

说明书

本发明属于信息功能材料领域，更具体地，涉及一种铁基石榴石陶瓷材料、其制备和应用。其化学式为Er₃Fe₅O₁₂，其具有铁基石榴石结构。其为一种新型巨介电常数、低介电损耗的铁基石榴石电介质陶瓷材料。所得材料的相对介电常数非常高，最大值达到10⁶，同时，其介电损耗相对较低。同时此新型材料的制备方法简单，成本较低，重复性好，成品率高，适合推广使用。

技术领域

本发明属于信息功能材料领域，更具体地，涉及一种铁基石榴石陶瓷材料、其制备和应用。

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成部分，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与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、铁基复合钙钛矿材料、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材料往往与内部的界面极化、弛豫偶极子等有关，而且有些往往具有高的介电损耗，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重要的意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种铁基石榴石陶瓷材料、其制备和应用，其将具有铁基石榴石结构的Er₃Fe₅O₁₂陶瓷作为电介质材料，其最高相对介电常数可达10⁶以上，且介电损耗较低，由此解决现有技术的巨介电陶瓷材料种类较少的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种铁基石榴石陶瓷材料，其化学式为Er₃Fe₅O₁₂，其具有铁基石榴石结构。

优选地，该陶瓷材料在450K以上，在100Hz-10MHz频率范围内，其相对介电常数稳定在10³以上；在频率小于10KHz，温度变化范围在300K-800K时，其相对介电常数均在10³以上且相对介电常数变化率不超过10％；在750K以上频率100Hz以下，其相对介电常数高于10⁶。

按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的铁基石榴石陶瓷材料的制备方法，以Er₂O₃和Fe₂O₃为原料，按照Er₃Fe₅O₁₂的化学计量比，将二者混合研磨后先进行预烧，预烧所得样品与粘结剂混合研磨，造粒压片，烧结后得到陶瓷材料Er₃Fe₅O₁₂。

优选地，所述的制备方法，包括如下步骤：

(1)以Er₂O₃和Fe₂O₃为原料，按照Er₃Fe₅O₁₂的化学计量比，将Er₂O₃和Fe₂O₃混合并研磨，然后在1100-1200℃温度条件下进行10-12小时预烧，得到预烧样品；