Сегнетоэлектрический керамический материал

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Мороз Иван Иванович Олехнович Николай Михайлович Пушкарев Анатолий Васильевич Радюш Юрий Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси(57) Сегнетоэлектрический керамический материал, содержащий 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит 3 в количестве, определяемом формулой(3)1-х-(3)х при 0,010,20. Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве керамических термостабильных конденсаторов и других изделий. Известны керамические материалы на основе титаната бария, содержащие дополнительно титанат стронция или титанат стронция и татанат кальция, которые получают обжигом смеси исходных веществ при высокой температуре и нормальном давлении 1. Однако данные материалы имеют высокую величину температурного коэффициента диэлектрической проницаемости. Способ получения материалов обжигом смеси исходных веществ при высокой температуре и нормальном давлении ограничен веществами, растворимыми при данных условиях в кристаллической решетке титаната бария. Техническим решением по части состава материала, наиболее близким к заявляемому и который выбран в качестве прототипа, является керамический материал на основе титаната бария, содержащий дополнительно цирконат стронция 2. Недостатком этого материала является относительно низкая величина диэлектрической проницаемости в интервале температур - 6085 С, пригодных для практического применения данного материала. Техническим решением по способу получения материала, наиболее близким к заявляемому и который выбран в качестве прототипа, является способ горячего прессования,10086 1 2007.12.30 заключающийся в том, что в специальных установках при высокой температуре проводится одновременное прессование и спекание материала 3. Недостатком этого способа является также его ограниченность по составу веществ,растворимых при данных условиях в кристаллической решетке титаната бария. Общим существенным признаком прототипа и заявляемого решения по части состава материала является вхождение титаната бария в состав получаемой керамики и по части способа его получения - проведение обжига смеси исходных веществ при высокой температуре и давлении выше нормального. Задачей изобретения является создание сегнетоэлектрического керамического материала с высокой величиной диэлектрической проницаемости и низкой величиной температурного коэффициента диэлектрической проницаемости. Поставленная задача решается тем, что сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария (ВаТ 3) дополнительно содержит ниобат лития (3). Состав материала определяется формулой (3)1(3). Оптимальная величина молярной доли 3 в конечном продукте лежит в пределах 0,01 х 0,20. В качестве исходной шихты используют смесь порошков ВаТ 3 и 3 при молярной доле 3, лежащей в указанных пределах. Способ приготовления сегнетоэлектрического керамического материала заключается в следующем. Смесь порошков ВаТ 3 и 3 подвергают обжигу при температуре 1200-1500 С в камере высокого давления под давлением 3-6 ГПа в течение 3-5 мин. После указанной выдержки камеру, содержащую продукт синтеза, охлаждают до комнатной температуры, затем снимают давление. Полученный материал представляет собой плотную керамику. Рентгенодифракционными исследованиями установлено, что продукт синтеза представляет твердый раствор со структурой перовскита на основе ВаТ 3. Предел растворимости 3, отличающегося по структуре от ВаТ 3, при указанных условиях обжига составляет около 17 мол. . Перед измерениями диэлектрической проницаемостикерамику подвергали отжигу на воздухе при температурах 600-800 С в течение 1-3 ч. Процесс отжига керамики совмещали с процессом вжигания серебряных электродов при приготовлении конденсатора для измерений . Измерения показали, что полученный сегнетоэлектрический керамический материал имеет высокую величину диэлектрической проницаемости и низкую величину температурного коэффициента(К), который в интервале 6085 С практически не зависит от температуры. Величину ТКЕ определяли отношением 21 К 100 , 25 (21 ) где 1 ,2 и 25 - диэлектрическая проницаемость при 60, 85 и 25 С соответственно. Сущность изобретения заключается в том, что при термообработке под высоким давлением происходит процесс растворения 3 в кристаллической решетке ВаТ 3 образующий твердый раствор в системе (1-)3-3 на основе титаната бария,который имеет искаженную перовскитную кристаллическую решетку. Искажения кристаллической решетки твердого раствора обусловлены различием зарядности, размера ионов Ва и , занимающих кубооктаэдрические позиции, и различием характеристик ионови , занимающих октаэдрические позиции. Из-за искажений кристаллической решетки твердые растворы (3)1(3), в отличие от чистого ВаТ 3, проявляют размытые сегнетоэлектрические переходы. В результате диэлектрическая проницаемость в области 6085 С оказывается слабозависящей от температуры и имеет большую величину. Результаты исследований диэлектрических характеристик конечного продукта различного состава на частоте 1 КГц в сравнении с характеристиками прототипа представлены в таблице. 2 10086 1 2007.12.30 Сравнительный анализ примеров известного (по прототипу) и заявляемого материала показывает (таблица) следующие преимущества 1. Диэлектрическая проницаемостьзаявляемого материала в 8-9 раз выше в сравнении с прототипом. 2. Время обжига смеси порошков ВаТ 3 и 3 для получения заявляемого материала в десятки раз меньше, чем для прототипа.п/п Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3