[发明专利]锂‑钠共掺杂的巨介电陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，涉及到一种锂-钠共掺杂巨介电陶瓷材料，本发明还涉及该陶瓷材料的制备方法。

背景技术

为了满足电子器件小型化、动态随机存储器(DRAM)和多层陶瓷电容器(ML CC)的发展需求，具有良好温度和频率稳定性的高介电常数、低损耗的电子陶瓷材料永远是该领域的一个重要的课题。

目前适用于DRAM和MLCC的陶瓷体系包括铁电系锆钛酸铅Pb(Zr_xTi_1-x)O₃(PZT)、钛酸锶钡(Ba_xSr_1-x)TiO₃和CdCu₃Ti₄O₁₂等高介电陶瓷材料。以上几种体系中，(Ba_xSr_1-x)TiO₃具有介电常数温度稳定性差的缺点，因此CdCu₃Ti₄O₁₂使用较多。而且这类铁电材料的高介电常数主要与材料晶体结构和介电非线性有关，由于其在居里温度会发生铁电-顺电相转变，使得铁电材料的介电常数随温度的变化明显，从而导致器件的温度稳定性变差，限制其应用范围。而对于Pb基PZT材料，由于体系含有铅元素是一种环境不友好的金属元素，因而在制备和使用过程中，不可避免会对生态环境和人身健康造成损害，因此其在不久的将来终将会被完全替代。而性能较为优良，无铅体系的CCTO则存在制备过程中烧结温度较高，合成条件差异很大导致材料内部缺陷多因此性能不稳定的缺点；sol-gel法制备的CCTO单晶产量极低，而先进的磁控溅射法除了制备成本高以外，仅仅利于大面积制膜技 术。因此，结合实际需求，目前固相法仍属于最为实用的CCTO在制备技术。为了稳定CCTO制备技术，完善固相法的不足，目前对CCTO的研究仍然主要包括两部分：(1)有关其巨介电性起源的研究，目前内部阻挡层效应即IBLC理论已被广泛承认。同时也存在着一些争议，比如无法解释单晶材料的巨介电的起源；(2)通过掺杂、取代等降低损耗和烧结温度，但目前主要是单相掺杂技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂-钠共掺杂的巨介电陶瓷材料，介电常数高，介电损耗较小而温度稳定性高，而且制备时烧结温度较低，应用于电容器，存储器及其它电子元器件中。

本发明所采用的技术方案是，一种锂-钠共掺杂巨介电陶瓷材料，其特征在于，其化学式符合以下通式，Li_xNa_xCd_(1-x)Cu₃Ti₄O₁₂，其中x的取值范围为0＜x≤1。

本发明的另一目的是提供该锂-钠共掺杂的巨介电陶瓷材料的制备方法。

本发明的另一技术方案是，一种锂-钠共掺杂巨介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，计算原料配比，

步骤2，配料并研磨，

步骤3，预烧，

步骤4，二次球磨，

步骤5，造粒，

步骤6，压片，

步骤7，烧结。

本发明的特点还在于，

步骤1具体为，按通式Li_xNa_xCd_(1-x)Cu₃Ti₄O₁₂，其中，x的取值范围为0＜x≤1，根据需要指定x值，根据实际需要的陶瓷量，计算分别需要的CdO,CuO,TiO₂，Li₂CO₃，Na₂CO₃的质量。

CdO、CuO、Li₂CO₃、Na₂CO₃的纯度为99％，TiO₂的纯度为99.99％。

步骤2具体为，按照步骤1中计算的结果，称取原料，并进行混合，装入尼龙罐中，以氧化锆球为磨球、无水乙醇为球磨介质，磨球和无水乙醇的总体积不超过球磨罐容积的1/2，在球磨机上12～15小时，分离出氧化锆磨球，出料，将混合浆料在80～100℃下干燥并研磨装袋，得到初级粉体混合物。