專利名稱：改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以鈦酸銅鈣為母相成分的氧化物介電材料及其應(yīng)用，具體涉及具有大的介電常數(shù)、低的介電損耗為特征的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料及其在電子產(chǎn)品方面的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
高介電氧化物材料為實(shí)現(xiàn)電容器、諧振器、濾波器和存儲(chǔ)器等重要電子器件的高性能化和尺寸微型化提供了可能的基礎(chǔ)，因此受到越來(lái)越多的關(guān)注。傳統(tǒng)上，相對(duì)介電常數(shù)ε′大于1000的高介電氧化物材料大體上可分為兩類。一類是鐵電性或者鐵電弛豫體鈣鈦礦氧化物，例如BaTiO3、Pb(Zr，Ti)O3、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3等。這類材料的高介電性與材料中電偶極矩的電場(chǎng)響應(yīng)行為密切相關(guān)，通常伴隨著結(jié)構(gòu)相變而出現(xiàn)。該類材料的介電常數(shù)ε′在其相變點(diǎn)附近非常大，然而隨溫度的變化也很大，因此在實(shí)際應(yīng)用中常常隨著環(huán)境溫度的變化會(huì)造成電子器件的工作不穩(wěn)定。另一類是由于內(nèi)部阻擋層電容(internal barrier layer capacitance，IBLC)效應(yīng)引起的有效介電常數(shù)很大的材料，例如(Ca，Sr，Ba)TiO3基氧化物半導(dǎo)陶瓷。該類材料的制備通常包括高溫、還原氣氛處理等多段、復(fù)雜的工序。在高溫還原氣氛下，該類陶瓷材料的內(nèi)部晶粒由于氧缺損而呈現(xiàn)半導(dǎo)電的性質(zhì)，晶界由于在降溫過(guò)程中再氧化的原因則變?yōu)殡娙菪院軓?qiáng)的絕緣層，導(dǎo)致材料在表觀上呈現(xiàn)出很大的介電常數(shù)。這類材料制備工藝復(fù)雜、再現(xiàn)性比較差，而且在用途方面也因介電常數(shù)的頻率和溫度依存性大而受到一定的限制。
近年，人們相繼發(fā)現(xiàn)了一些具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)體系的非鐵電性氧化物，這些材料呈現(xiàn)出非常高的介電常數(shù)ε′值，其中鈦酸銅鈣(CaCu3Ti4O12，以下簡(jiǎn)稱為CCTO)是一種最具有代表性的材料。CCTO具有類鈣鈦礦型的晶體結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶胞含有兩個(gè)CaCu3Ti4O12化學(xué)單元、由8個(gè)鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的小立方單元體構(gòu)成(Ca原子或Cu原子占居小立方單元體的頂角位置，Ti原子占居體心位置)，相近鄰的4個(gè)TiO6八面體協(xié)同微傾斜、TiO6八面體的一個(gè)面與小立方單元體的一條對(duì)角線相垂直，每個(gè)Cu原子與周圍的4個(gè)O原子構(gòu)成一個(gè)平面，Ca原子位于大立方體晶胞頂角和體心的位置。有趣的是不論CCTO單晶還是CCTO多晶陶瓷都呈現(xiàn)非常大的介電常數(shù)，而且介電常數(shù)在低頻范圍(低于100kHz以下)、較廣的溫度區(qū)域內(nèi)基本保持不變化。
關(guān)于CCTO呈現(xiàn)高介電常數(shù)的機(jī)制方面，曾經(jīng)存在著很大的分歧爭(zhēng)議。有人認(rèn)為CCTO的高介電性與其晶格結(jié)構(gòu)有關(guān)，即所謂的內(nèi)因機(jī)制解釋；也有人認(rèn)為CCTO的高介電性起因于局部介電響應(yīng)的空間非均勻性，如材料內(nèi)部的各種疇界等缺陷，即所謂的外因機(jī)制解釋。例如，文獻(xiàn)1(D.C.Sinclair et al，Appl.Phys.Lett.，80(2002)2153)認(rèn)為CCTO陶瓷材料的晶粒的電導(dǎo)率較高、是半導(dǎo)電性的，晶界的電阻率很大、是絕緣性的，高介電性應(yīng)歸結(jié)于晶界的內(nèi)部阻擋層電容效應(yīng)，因此CCTO陶瓷材料在呈現(xiàn)高介電性的機(jī)理方面與上述的(Ca，Sr，Ba)TiO3基氧化物半導(dǎo)陶瓷有一定的相通之處。由于得到大量的阻抗頻譜分析數(shù)據(jù)的支持，外因機(jī)制IBLC解釋目前被人們比較廣泛地接受。
CCTO由于其介電常數(shù)大和介電常數(shù)隨溫度、頻率變化小的特點(diǎn)，因此具有很廣的潛在用途。特別需要指出的是，與(Ca，Sr，Ba)TiO3基氧化物陶瓷材料相比較，CCTO陶瓷在制備工藝方面不需要高溫還原氣氛處理等多段、復(fù)雜的工序，利用通常電子陶瓷的制備工藝，在空氣中于950～1150℃溫度條件下進(jìn)行簡(jiǎn)單的普通燒結(jié)即可獲得，并且其介電常數(shù)的大小可通過(guò)改變燒結(jié)溫度、燒結(jié)保溫時(shí)間條件在一定程度上得到調(diào)控，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而，通常得到的CCTO陶瓷材料的介電損耗tanδ值很大，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在著衰減信號(hào)、器件或電路因發(fā)熱而工作不穩(wěn)定的問(wèn)題，不利用于作為電子材料應(yīng)用。為了解決CCTO陶瓷材料介電損耗tanδ值大的問(wèn)題，人們?cè)?jīng)做過(guò)很多摻雜或替代對(duì)CCTO陶瓷進(jìn)行改性的嘗試。例如文獻(xiàn)2(W.Kobayashiet al，Appl.Phys.Lett.，87(2005)032902.)和文獻(xiàn)3(Y.Y.Yan et al，Mater.Sci.Engin.B，130(2006)146.)分別報(bào)道了添加CaTiO3進(jìn)行改性的結(jié)果，文獻(xiàn)4(E.A.Patterson et al，Appl.Phys.Lett.，87(2005)182911)報(bào)道了添加ZrO2改性的結(jié)果，文獻(xiàn)5(R.Mazumder etal，F(xiàn)erroelectrics，326(2005)103)報(bào)道了添加B2O3進(jìn)行改性的結(jié)果，文獻(xiàn)6(L.X.Feng etal，Phys.Stat.sol.(a)，203(2006)22)報(bào)道了La元素對(duì)CCTO的Ca位替代進(jìn)行改性的結(jié)果。分析這些嘗試得到的結(jié)果，不是沒(méi)有達(dá)到足夠程度地降低介電損耗的目的，就是明顯地?fù)p壞了CCTO材料原有的高介電特性、致使改性后的材料介電常數(shù)ε′很低，或者損害了CCTO原有的低頻段介電常數(shù)基本不隨頻率發(fā)生變化的優(yōu)點(diǎn)?？偠灾?，這些嘗試的結(jié)果都不是很成功的，最終沒(méi)有獲得到綜合介電性能指標(biāo)滿足實(shí)際應(yīng)用要求的改性CCTO材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)CCTO材料的介電損耗非常大、不利于實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題，提供一類改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料。
本發(fā)明還提供所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料的應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料，其特征在于，材料的組分可用化學(xué)表達(dá)式CaCu3-xAyTi4O12表示；其中，A為周期表IIA族至IIB族元素的一種元素或幾種的組合，且A不為Cu；x＝0.005～1.5，y依據(jù)電學(xué)中性原則確定，y＝x/2～x。優(yōu)選的，A為離子價(jià)態(tài)是2價(jià)的元素時(shí)，y＝x；A為離子價(jià)態(tài)是3價(jià)的元素時(shí)，y＝2x/3；A為離子價(jià)態(tài)是4價(jià)的元素時(shí)，y＝x/2。
優(yōu)選的，x＝0.01～0.50。更優(yōu)選的，x＝0.02～0.15。
優(yōu)選的，A為周期表中IIA族堿土金屬元素。
優(yōu)選的，A為周期表中IIIB族至IIB族的過(guò)渡族金屬元素。
優(yōu)選的，A為周期表中La稀土系元素。
更優(yōu)選的，A為Sr、La和Zr中的一種元素或幾種的組合。
本發(fā)明的改性CCTO基材料的具體形態(tài)可以多種多樣。包括預(yù)燒或燒結(jié)過(guò)的粉料、燒結(jié)陶瓷體、晶體和薄膜，也包括以改性CCTO基材料為基礎(chǔ)進(jìn)行的進(jìn)一步摻雜改性材料，同時(shí)包括以改性CCTO基材料為其中一相制備的陶瓷復(fù)合材料、有機(jī)陶瓷復(fù)合材料；以及以改性CCTO基材料為其中一成分制備的漿料、溶液，還包括以改性CCTO基材料為基礎(chǔ)制備的各種電子器件、部件。
制備上述的改性CCTO基陶瓷材料時(shí)，可以全部采用氧化物、碳酸鹽粉體為原料，也可以部分地采用氧化物、碳酸鹽粉體而其余部分采用利用硝酸鹽、醋酸鹽或者醇鹽等通過(guò)化學(xué)沉積、溶膠凝膠等化學(xué)手段處理得到的粉體為原料，或者全部采用通過(guò)化學(xué)沉積、溶膠凝膠等化學(xué)手段處理得到的粉體為原料。
對(duì)于制備改性CCTO基陶瓷材料時(shí)的工藝，不必加以特定的限制。可以利用通常的固態(tài)反應(yīng)的方式獲得改性CCTO基材料預(yù)燒粉料，也可應(yīng)通過(guò)利用化學(xué)合成方式獲得改性CCTO基材料粉料。燒結(jié)方式可以采用普通燒結(jié)方式，也可以采用氣氛燒結(jié)方式、熱壓燒結(jié)方式、微波燒結(jié)方式、等離子體火花放電燒結(jié)方式等?？梢愿鶕?jù)對(duì)材料的介電性能指標(biāo)的要求，確定具體的燒結(jié)方式、燒結(jié)條件。
本發(fā)明所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料的應(yīng)用，用于制造電氣、電子的元件。
本發(fā)明采用其它元素部分替代鈦酸銅鈣化學(xué)表達(dá)式CaCu3Ti4O12中的Cu元素的方法(以下簡(jiǎn)稱Cu位替代)，對(duì)CCTO進(jìn)行改性、降低介電損耗tanδ值。改性CCTO基材料的組分宏觀上可用化學(xué)表達(dá)式CaCu3-xAyTi4O12進(jìn)行表觀描述，前式中的量x和y的關(guān)系可依據(jù)電學(xué)中性原則、視A元素的離子價(jià)態(tài)而決定。例如，A為離子價(jià)態(tài)是2價(jià)的元素時(shí)，y＝x；A為離子價(jià)態(tài)是3價(jià)的元素時(shí)，y＝2x/3；A為離子價(jià)態(tài)是4價(jià)的元素時(shí)，y＝x/2。Cu位替代的元素A可以是不同于Cu元素的1種元素，也可以是1種以上的元素的組合。A元素可取元素周期表中IIA族至IIB族的元素，具體地講，可以是堿土金屬元素，可以是過(guò)渡族金屬元素。
本發(fā)明的A元素Cu位替代對(duì)CCTO材料的改性有如下的效果。A元素可以是直接固溶進(jìn)入結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Cu位，也可以是以氧化物的形態(tài)偏析到晶粒界，或者是部分直接固溶進(jìn)入結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Cu位而其余部分以氧化物的形態(tài)偏析到晶粒界。本發(fā)明的改性CCTO基陶瓷材料的表觀組分化學(xué)表達(dá)式為CaCu3-xAyTi4O12，與CCTO的組分化學(xué)表達(dá)式CaCu3Ti4O12相比較，改性CCTO基陶瓷材料中Cu元素含量是偏離了CCTO的化學(xué)計(jì)量比的(我們可用Cu缺損術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)單地表述這一事實(shí))。在本發(fā)明的改性CCTO基陶瓷材料中，Cu缺損與替代元素A的氧化物晶界偏析起著協(xié)同降低介電損耗tanδ值的作用。替代元素A的氧化物在晶界上的析出會(huì)對(duì)晶界電容值、介電常數(shù)有著降低的作用，但是同時(shí)會(huì)提高晶界電阻值。Cu缺損能抑止材料微結(jié)構(gòu)中的異常晶粒的生長(zhǎng)、使晶粒尺寸均一化，同時(shí)會(huì)增加晶粒電阻值。與CCTO材料相比較，Cu缺損與替代元素A的氧化物晶界偏析的協(xié)同作用，雖然會(huì)使改性CCTO材料的介電常數(shù)在一定程度上有所下降，但大幅度地增加材料的電阻率、提高材料的絕緣性，從而使介電損耗得到顯著的改善，而且同時(shí)維持了CCTO材料在低頻率段介電常數(shù)基本不隨頻率發(fā)生變化的優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明中，改性CCTO基材料的表觀組分化學(xué)表達(dá)式為CaCu3-xAyTi4O12，A元素的量y和x之間的關(guān)系是依據(jù)電學(xué)中性原則而確定，x的取值一般應(yīng)小于1.5。較為理想的情況，x＝0.01～0.50。更加理想的情況，x＝0.02～0.15。x值過(guò)小，達(dá)不到降低介電損耗tanδ值的改性目的；而x值過(guò)大，會(huì)破壞CCTO的類鈣鈦礦型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)或者導(dǎo)致銅氧化物的晶界偏析量不充分，致使材料的介電常數(shù)ε′值非常低。
本發(fā)明的改性CCTO基材料從根本上解決了上述的CCTO的介電損耗tanδ值大的問(wèn)題，具有介電常數(shù)大、介電損耗低、低頻率段介電常數(shù)隨頻率和溫度變化小的綜合介電性能優(yōu)良的特點(diǎn)，適應(yīng)于電容器、諧振器、濾波器和存儲(chǔ)器等電子產(chǎn)品的高性能化和微型化要求。
本發(fā)明的優(yōu)良效果1.提供一類具有介電常數(shù)大、介電損耗低、介電常數(shù)隨頻率和溫度變化小的綜合介電性能良好的改性CCTO基材料。
2.提供一類利用改性CCTO基材料為原材料制備的綜合介電性能良好的電子產(chǎn)品。
本發(fā)明針對(duì)CCTO材料的介電損耗非常大、不利于實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題，采用對(duì)其化學(xué)表達(dá)式CaCu3Ti4O12中的Cu位進(jìn)行部分替代的方法進(jìn)行了改性。與未經(jīng)改性的CCTO材料行比較，改性CCTO材料的仍然具有較大介電常數(shù)、低頻率段的介電常數(shù)隨頻率和溫度變化小的綜合介電性能優(yōu)良的特點(diǎn)，而介電損耗介電損耗tanδ得到大幅度降低。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的闡述，但不限于這些具體記載的實(shí)施例。
實(shí)施例1Zr元素Cu位替代、表觀組分化學(xué)表達(dá)式為CaCu2.95Zr0.05Ti4O12的改性CCTO陶瓷。
具體的制備方法如下所述。分別采用了分析純度的碳酸鹽CaCO3(99.0％)、氧化物CuO(99.0％)、TiO2(99.8％)和ZrO2(99.8％)為原料，利用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)工藝制備了陶瓷樣品。首先，將分別按表觀組分化學(xué)表達(dá)式CaCu2.95Zr0.05Ti4O12的計(jì)量比秤量、混合后的原料，經(jīng)過(guò)球磨、干燥、壓塊后，在650℃、8h條件下進(jìn)行預(yù)燒，使其充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。將預(yù)燒塊粉碎、球磨，把干燥后的粉料在180MPa的壓力條件下制成直徑15mm、厚度1.5mm左右的薄圓片。最后，在空氣中最高溫度為1050℃條件下燒結(jié)10h，得到陶瓷樣品。
實(shí)施例2改性CCTO陶瓷的組分與實(shí)施例1相同。具體的方法大體如實(shí)施例1所述，所不同的是材料制備時(shí)的燒結(jié)時(shí)間為20h。
實(shí)施例3La元素Cu位替代、表觀組分化學(xué)表達(dá)式為CaCu2.90La0.10/3Ti4O12的改性CCTO陶瓷。具體的制備方法如實(shí)施例1所述，所不同的是在實(shí)施例1中Cu位替代元素是Zr、所用原料為ZrO2，而本施實(shí)施例中的Cu位替代元素是La、所用原料為L(zhǎng)a2O3(99.95％)，按表觀組分化學(xué)表達(dá)式CaCu2.90La0.10/3Ti4O12的計(jì)量比進(jìn)行了配料。燒結(jié)條件與也與實(shí)施例1的燒結(jié)條件相同，均為10h。
實(shí)施例4改性CCTO陶瓷的組分如實(shí)施例3所述。具體的方法大體如實(shí)施例3所述，所不同的是材料制備時(shí)的燒結(jié)時(shí)間為20h。
實(shí)施例5Sr元素Cu位替代、表觀組分化學(xué)表達(dá)式為CaCu2.95Sr0.05Ti4O12的改性CCTO陶瓷。具體的制備方法如實(shí)施例1所述，所不同的是在實(shí)施例1中Cu位替代元素是Zr、所用原料為ZrO2，在本施例中Cu位替代元素是Sr、所用原料為SrCO3(99.0％)，按表觀組分化學(xué)表達(dá)式CaCu2.95Sr0.05Ti4O12的計(jì)量比進(jìn)行了配料。燒結(jié)條件與也與實(shí)施例1的燒結(jié)條件相同，均為10h。
比較例1表觀組分化學(xué)表達(dá)式為CaCu3Ti4O12的未改性CCTO陶瓷。所不同的是在實(shí)施例1中進(jìn)行了Cu位的部分替代，而在本比較例中沒(méi)有進(jìn)行Cu位的部分替代、按表觀組分化學(xué)表達(dá)式CaCu3Ti4O12的計(jì)量比進(jìn)行了配料。具體的制備方法大體如實(shí)施例1所述，燒結(jié)時(shí)間為5h。
比較例2組分如比較例1所述。具體的制備方法大體如實(shí)施例1所述，所不同的是燒結(jié)時(shí)間為10h。
在上述的具體實(shí)施例中，分別用Zr、La和Sr元素部分替代了鈦酸銅鈣化學(xué)表達(dá)式CaCu3Ti4O12中的Cu元素。其中，實(shí)施例1和實(shí)施例2的替代元素Zr為過(guò)渡元素，實(shí)施例3和實(shí)施例4的的替代元素La為元素周期的過(guò)渡族金屬元素中的La系稀土元素，而實(shí)施例5的替代元素Sr則為堿土金屬元素。為了獲得介電常數(shù)值大小基本相同的數(shù)據(jù)便于比較，在制備上述諸實(shí)施例和比較例的陶瓷材料時(shí)，分別對(duì)各種材料的燒結(jié)時(shí)間條件進(jìn)行了調(diào)整。
實(shí)施例1、實(shí)施例3和實(shí)施例5的燒結(jié)保溫時(shí)間為10h，比較例1的燒結(jié)保溫時(shí)間為5h。實(shí)施例2和實(shí)施例4的燒結(jié)保溫時(shí)間為20h，比較例2的燒結(jié)保溫時(shí)間為10h。
對(duì)試驗(yàn)評(píng)價(jià)用樣品的處理和評(píng)價(jià)方法用于電學(xué)性質(zhì)測(cè)試的陶瓷樣品，其表面利用燒滲法被了覆銀電極，使被測(cè)陶瓷樣品具有類似于平行板電容器的功能。利用Agilent 4294A阻抗分析儀，在-180～200℃溫度區(qū)域和40Hz～3MHz頻率范圍內(nèi)、交流電壓信號(hào)有效幅值500mV的條件下，測(cè)量了表面被覆了銀電極的陶瓷樣品的電容值、阻抗值。然后，根據(jù)陶瓷樣品厚度和電極的尺寸，計(jì)算得出介電常數(shù)ε′值和介電損耗tanδ值。
下面是關(guān)于改性CCTO基陶瓷實(shí)施例和未改性CCTO陶瓷比較例的介電特性進(jìn)行評(píng)價(jià)得到的結(jié)果表1是關(guān)于對(duì)分別用Zr、La、Sr元素進(jìn)行Cu位替代獲得的改性CCTO陶瓷材料與未改性CCTO陶瓷材料在幾種代表性頻率下的室溫介電常數(shù)ε′和介電損耗tanδ的評(píng)價(jià)結(jié)果。表2是關(guān)于對(duì)這些材料的介電損耗tanδ分別小于0.02和小于0.05的溫度區(qū)域、頻率范圍的評(píng)價(jià)結(jié)果。
表1 改性CCTO基陶瓷實(shí)施例和未改性CCTO陶瓷比較例的介電常數(shù)及介電損耗的比較

表2 改性CCTO基陶瓷實(shí)施例和未改性CCTO陶瓷比較例的有效溫區(qū)及有效頻段的比較

如表1和表2所示，實(shí)施例1、實(shí)施例3、實(shí)施例5和比較例1的介電常數(shù)ε′均為4500左右，實(shí)施例2、實(shí)施例4和比較例2的介電常數(shù)ε′均為7300左右，因此進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)比較是有意義的。由表可以看出，未改性CCTO陶瓷材料比較例的介電損耗tanδ值很大，Cu位替代改性CCTO陶瓷材料實(shí)施例有明顯程度的介電損耗tanδ值的下降并且有效的頻率范圍也得到了一定的拓寬。另外，與未經(jīng)改性的CCTO陶瓷材料相比較，改性CCTO基陶瓷材料所呈現(xiàn)出的介電常數(shù)ε′隨頻率的變化率變小，這對(duì)于材料在實(shí)際應(yīng)用時(shí)也是一種良好的特性。
以下對(duì)介電常數(shù)值大小不同的兩級(jí)別的實(shí)施例和比較例，分別進(jìn)行詳細(xì)闡述和分析對(duì)于介電常數(shù)ε′為4500級(jí)別的比較例1，室溫下幾種代表性頻率所對(duì)應(yīng)的介電損耗tanδ值均大于0.02，在整個(gè)測(cè)試頻率范圍中只有在7.80～29kHz間非常窄的范圍內(nèi)tanδ值＜0.02，tanδ＜0.05的頻率范圍為0.40～130kHz。與比較例1相比較，介電常數(shù)ε′為4500級(jí)別的實(shí)施例1、實(shí)施例3和實(shí)施例5的介電損耗均得到不同程度降低，室溫下的tanδ值＜0.02的頻率段分別為0.30～60kHz、1.40～120kHz和4.50～57kHz，tanδ值＜0.05的頻率段分別為0.05～200kHz、0.20～330kHz和0.78～200kHz，有效頻率段呈現(xiàn)出明顯的拓寬。在10kH條件下測(cè)量得到的實(shí)施例1、實(shí)施例3和實(shí)施例5的tanδ值＜0.02或tanδ值＜0.05的溫區(qū)范圍與比較例1基本上相同或略有拓寬。
對(duì)于介電常數(shù)ε′為7300級(jí)別的比較例2，室溫下在整個(gè)測(cè)試頻率范圍內(nèi)tanδ值均大于0.02，tanδ值＜0.05的頻率范圍為0.70～76kHz。相同介電常數(shù)值級(jí)別的實(shí)施例2和實(shí)施例4則分別在0.53～45kHz和1.70～83kHz較寬的頻率范圍段中呈現(xiàn)tanδ值＜0.02；tanδ值＜0.05的有效頻率段進(jìn)一步得到拓寬，分別為0.09～130kHz和0.78～200kHz。在10kH條件下測(cè)量得到的實(shí)施例2和實(shí)施例4的tanδ值＜0.02的溫區(qū)范圍與比較例1相比較得到明顯的拓寬，tanδ值＜0.05的溫區(qū)范圍與比較例1基本上相同或略有拓寬。
綜上所述，與未經(jīng)改性的CCTO陶瓷材料相比較，Cu位替代改性CCTO基陶瓷材料在仍然維持了大的介電常數(shù)ε′基礎(chǔ)上，介電常數(shù)ε′隨溫度和頻率的變化得到了一定程度的改進(jìn)，尤其是在介電損耗tanδ方面得到了明顯的降低改善。
權(quán)利要求
1.改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料，其特征在于，化學(xué)表達(dá)式為CaCu3-xAyTi4O12；其中，A為周期表IIA族至IIB族元素的一種元素或幾種的組合，且A不為Cu；x＝0.005～1.5，y依據(jù)電學(xué)中性原則確定，y＝x/2～x。
2.如權(quán)利要求1所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料，其特征在于，A為離子價(jià)態(tài)是2價(jià)的元素時(shí)，y＝x；A為離子價(jià)態(tài)是3價(jià)的元素時(shí)，y＝2x/3；A為離子價(jià)態(tài)是4價(jià)的元素時(shí)，y＝x/2。
3.如權(quán)利要求1所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料，其特征在于，x＝0.01～0.50。
4.如權(quán)利要求1所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料，其特征在于，x＝0.02～0.15。
5.如權(quán)利要求1所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料，其特征在于，A為周期表中IIA族堿土金屬元素。
6.如權(quán)利要求1所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料，其特征在于，A為周期表中IIIB族至IIB族的過(guò)渡族金屬元素。
7.如權(quán)利要求1所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料，其特征在于，A為周期表中La稀土系元素。
8.如權(quán)利要求1所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料，其特征在于，A為Sr、La和Zr中的一種元素或幾種的組合。
9.權(quán)利要求1所述的改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料的應(yīng)用，用于制造電氣、電子的元件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了改性鈦酸銅鈣基氧化物介電材料及其應(yīng)用。該材料的組分可用化學(xué)表達(dá)式CaCu
文檔編號(hào)H01B3/12GK101050110SQ20071001444
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日
發(fā)明者邵守福, 張家良, 鄭鵬 申請(qǐng)人:山東大學(xué)