中國粉體網(wǎng)訊  陶瓷電容器作為電容器的一個重要分支，在元器件的小型化進程中逐漸轉(zhuǎn)向片式化，多層片式陶瓷電容器（MLCC）因其體積小、容量大等特點而成為用量最大、發(fā)展最為迅速的一種無源元件。其中C0G (NP0)類電介質(zhì)，介電常數(shù)和損耗（tanδ<15×10^-4）均比較小，具有最穩(wěn)定的電氣性能，隨著溫度、頻率、電壓與時間的改變其介電特性基本不發(fā)生變化，廣泛應(yīng)用于對性能穩(wěn)定性要求高的高頻電路。

在電子與通信信息的高速發(fā)展進程中，電子整機在小型化、高可靠性、高性能方面的需求，進一步推動了應(yīng)用于通信領(lǐng)域的C0G (NP0)高頻熱穩(wěn)定型MLCC需求量的迅速增加，使得其在未來的一段時間內(nèi)都會具有廣闊的前景。SrZrO₃和CaZrO₃均是具有潛力的MLCC用線性介質(zhì)陶瓷材料，Sr和Ca互相固溶后形成的固溶體(Sr，Ca)ZrO₃具有更高的Q值，根據(jù)李赫德涅凱對數(shù)混合定則，B位摻雜少量的Ti⁴⁺，可調(diào)節(jié)其介電常數(shù)溫度系數(shù)近0。開發(fā)(Sr，Ca)(Zr，Ti)O₃材料體系可獲得在兩端元系統(tǒng)中無法實現(xiàn)的特性，實現(xiàn)C0G類介質(zhì)材料介電常數(shù)系列化，具有生產(chǎn)成本低，強抗還原性、高可靠性等優(yōu)點，是當前C0G類介質(zhì)陶瓷材料研究的熱點。

近日，中國科學院上海硅酸鹽研究所鐵電陶瓷材料與器件課題組研究團隊提出了通過設(shè)計容忍因子調(diào)控陶瓷微結(jié)構(gòu)的策略，成功制備了正交相和立方相共存的(Sr，Ca)(Zr，Ti)O₃介質(zhì)陶瓷，大幅提升了材料的品質(zhì)因數(shù)。在正交-立方相變界面處形成的共格相界面，由于應(yīng)變驅(qū)動，共格相界面結(jié)構(gòu)為高有序度的重構(gòu)超晶格結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有較低的晶格振動非簡諧性。最終獲得線性C0G類材料的品質(zhì)因數(shù)為26300GHz，是文獻報道最高值（13600GHz）的兩倍，同時具有近零介電常數(shù)溫度系數(shù)τe=-7ppm/℃（@-55℃~-125℃）。

Sr(Zr_0.95Ti_0.05)O₃陶瓷的(a)TEM明場像，(b)、(c)、(d)和(e)對應(yīng)的高分辨像，(f)和(g)傅立葉變換圖像

(Sr_0.7Ca_0.3)z(Zr_0.95Ti_0.05)O₃(0.98≤z≤1.04)陶瓷的介電特性、Ag峰的拉曼頻移、FWHM、晶格結(jié)構(gòu)a/c與其非化學計量比z的相互關(guān)聯(lián)圖

相關(guān)研究成果分別發(fā)表在Journal of Materials Chemistry C（2022），Ceramics International（2022）。

信息來源：上海硅酸鹽研究所

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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