[发明专利]钙钛矿粉末及其制备方法以及多层陶瓷电子部件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年11月21日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0121626的优先权，该申请的全部内容引入本申请中以作参考。

技术领域

本发明涉及一种具有优良介电性以及导电性的钙钛矿粉末，一种制备该钙钛矿粉末的方法，以及一种使用该钙钛矿粉末的多层陶瓷电子部件。

背景技术

钙钛矿粉末是一种用作电子元件例如多层陶瓷电容器（MLCC）、陶瓷过滤器、压电原件、铁电存储器、热敏电阻、变阻器等等用源材料的铁电陶瓷材料。

钛酸钡（BaTiO₃）是一种在多层陶瓷电容器中用作介电材料、具有钙钛矿结构的高介电常数的介电材料。

随着近来电子部件小型化、高电容、高可靠性等等趋势，需要具有尺寸小、介电常数高以及可靠性优良的铁电颗粒。

当作为介电层的主要成分的钛酸钡粉末具有的平均颗粒尺寸较大时，可能会增加该介电层的表面粗糙度，导致电气短路率增加以及绝缘电阻下降。

为此，需要作为介电层主要成分的钛酸钡粉末为细颗粒。

然而，当钛酸钡粉末是细颗粒时，可能会降低它的四方形比例（tetragonal ratio）。因此，有必要改善与这种结晶度有关的缺陷以及有必要开发高结晶度细颗粒的钛酸钡粉末。

为了制备这种钙钛矿粉末，使用固相法或湿法。提供了草酸沉淀法、水热合成方法，等等，作为各种湿法。

根据固相法，平均粉末颗粒的相对最小尺寸约为1微米，明显较大。另外，可能很难控制颗粒的尺寸，并且可能在焙烧时发生颗粒团聚、污染等等。因而，减小平均钙钛矿粉末颗粒的尺寸可能会困难。

同时，由于介电颗粒变得更小，在几种方式中介电颗粒的四方性（tetragonality）通常是下降的。尤其是，将介电颗粒的尺寸减小到100nm以下的情况下，介电颗粒的晶轴比（c/a）很难固定。

另外，由于减小了粉末颗粒的尺寸，粉末颗粒的分散可能会变得困难。因此，减小尺寸的粉末颗粒需要更高的可分散性。

进一步，颗粒变得越精细，颗粒晶粒生长得越快。为此，在电子部件以及最终产品中可能难以获得具有均匀精细结构的介电层，因而，可能不会获得高水平的电可靠性。

进一步，由于介电颗粒变得更小，添加剂的分散更困难，并且可能容易发生固化且不均匀，导致介电常数的下降。

发明内容

本发明一方面提供了一种具有优良介电性以及导电性的钙钛矿粉末，一种制备该钙钛矿粉末的方法，以及一种使用该钙钛矿粉末的多层陶瓷电子部件。

根据本发明的一方面，提供了一种钙钛矿粉末，该钙钛矿粉末包括：具有由ABO₃表示的钙钛矿结构的核心部分（core part）；以及涂覆在所述核心部分上的壳体部分，所述壳体部分具有与所述核心部分相匹配的结构且具有与所述核心部分不同的化学组成。

在所述ABO₃中，A位置材料可以包括选自由钡（Ba）、锶（Sr）、铅（Pb）以及钙（Ca）组成的组中的至少一种。

在所述ABO₃中，B位置材料可以包括选自由钛（Ti）和锆（Zr）组成的组中的至少一种。

所述壳体部分可以包括由ABO₃表示的钙钛矿材料，并掺杂有选自由铝（Al）、钇（Y）、镝（Dy）、钬（Ho）、镁（Mg）、锰（Mn）、钒（V）、锆（Zr）以及钙（Ca）组成的组中的至少一种。

所述核心部分与所述壳体部分之间的晶格常数的差异可以为0.05-0.45%。

根据本发明的一方面，提供了一种制备所述钙钛矿粉末的方法，该制备方法包括：形成钙钛矿颗粒核；在水热反应釜中进行所述钙钛矿颗粒核的晶粒生长；将金属盐水溶液注入到所述水热反应釜中以制备混合液体；以及加热所述混合液体以得到包括由ABO₃表示的钙钛矿结构的核心部分以及涂覆在所述核心部分上的壳体部分的钙钛矿粉末；所述壳体部分具有与所述核心部分相匹配的结构且具有与所述核心部分不同的化学组成。

在所述ABO₃中，A位置材料可以包括选自由钡（Ba）、锶（Sr）、铅（Pb）以及钙（Ca）组成的组中的至少一种。

在所述ABO₃中，B位置材料可以包括选自由钛（Ti）和锆（Zr）组成的组中的至少一种。