[发明专利]一种介电常数和介电损耗可调控的电介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种介电常数和介电损耗可调控的电介质陶瓷材料及其制备方法，其特征在于，电介质陶瓷材料的名义化学分子式为(Lu_0.5Nb_0.5)_xTi_1‑xO₂，x的取值范围是1.0％～2.0％，采用固相烧结工艺制备，其介电常数和介电损耗能够通过退火处理进行调控。其制备方法主要包括以下步骤：1)按照名义化学分子式(Lu_0.5Nb_0.5)_xTi_1‑xO₂，称取金红石型TiO₂、Lu₂O₃和Nb₂O₅粉体；2)进行球磨、烘干，二次球磨；3)造粒，压片，排胶，烧结，得到二氧化钛基陶瓷；4)在1000℃‑1250℃退火2‑5h,调控其介电常数和介电损耗。本发明制备工艺简单，重复性好，成品率高，成本低，适合推广应用。

技术领域

本发明属于电介质功能材料领域，具体涉及一种介电常数和介电损耗可调控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成部分，电介质陶瓷的研究受到人们越来越多的关注。具有良好的温度和频率稳定性的高介电常数低介电损耗的电介质材料有十分广泛的应用前景，例如通讯行业中智能手机和全球定位系统中的电容器、谐振器、滤波器和信号接收发射天线等。然而传统的高介电材料都存在一些难以克服的缺陷，如CaCu₃Ti₄O₁₂介电陶瓷，虽然具有超高的介电常数，但介电损耗较大，一般高于0.1。PbTiO₃、BaTiO₃基陶瓷的高介电常数由于相变有明显的温度依赖性，因而温度稳定性差，不能满足电子元器件的要求。

有文献报道TiO₂介电陶瓷通过In³⁺、Nb⁵⁺离子共掺杂可以在宽温宽频范围内保持较高介电常数，且具有较低的介电损耗。然而在迄今为止的报道中，离子共掺杂的TiO₂陶瓷的介电性能和掺杂离子种类以及制备工艺有密切的关系，所制备的陶瓷虽然有巨大的介电常数，但介电损耗普遍较高。如何在维持高介电常数的基础上，制备介电损耗低且宽温宽频范围内稳定性好的TiO₂基陶瓷，仍然是目前的一个技术研究热点。

发明内容

本发明提供了一种介电常数和介电损耗可调控的电介质陶瓷材料及其制备方法。该方法制备的Lu³⁺、Nb⁵⁺离子共掺杂TiO₂陶瓷，具有很高的介电常数、低介电损耗，并且具有良好的温度和频率稳定性，更重要的是，可以根据不同电子元器件的需要，通过不同温度的退火处理，调控陶瓷的介电常数和介电损耗。该方法工艺简单，重复性好，成品率高，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种介电常数和介电损耗可调控的电介质陶瓷材料的名义化学分子式为(Lu_0.5Nb_0.5)_xTi_1-xO₂，其中，x的取值范围是1.0％～2.0％。

上述电介质陶瓷材料的制备方法，具体包含以下步骤：