中國(guó)粉體網(wǎng)訊  陶瓷電容器作為電容器的一個(gè)重要分支，在元器件的小型化進(jìn)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(diǎn)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(shí)間的改變其介電特性基本不發(fā)生變化，廣泛應(yīng)用于對(duì)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(jìn)程中，電子整機(jī)在小型化、高可靠性、高性能方面的需求，進(jìn)一步推動(dòng)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(shí)間內(nèi)都會(huì)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(duì)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(shí)現(xiàn)的特性，實(shí)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(qiáng)抗還原性、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前C0G類介質(zhì)陶瓷材料研究的熱點(diǎn)。

近日，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所鐵電陶瓷材料與器件課題組研究團(tuán)隊(duì)提出了通過設(shè)計(jì)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(dòng)，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(dòng)非簡(jiǎn)諧性。最終獲得線性C0G類材料的品質(zhì)因數(shù)為26300GHz，是文獻(xiàn)報(bào)道最高值（13600GHz）的兩倍，同時(shí)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(chǎng)像，(b)、(c)、(d)和(e)對(duì)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(xué)計(jì)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(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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