JPH06333428A - Dielectric composition - Google Patents

Dielectric composition

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JPH06333428A
JPH06333428A JP5120268A JP12026893A JPH06333428A JP H06333428 A JPH06333428 A JP H06333428A JP 5120268 A JP5120268 A JP 5120268A JP 12026893 A JP12026893 A JP 12026893A JP H06333428 A JPH06333428 A JP H06333428A
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JP
Japan
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temperature
change
site
dielectric
range
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Withdrawn
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JP5120268A
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Japanese (ja)
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Toru Nagai
徹 永井
Masaaki Sugiyama
昌章 杉山
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a dielectric composition to be used in an electronic part field and a semi-conductor device field mainly and having the structure phase change corresponding to the temperature change and the pressure change or the like. CONSTITUTION:This dielectric composition has the compound perovskite crystal structure expressed with A(BI1/3BII2/3)O3, and the mean ion radius (R) of the A site thereof exists in a range of 1.06<=R<=1.37, and the structure phase change is generated at a temperature between the liquid nitrogen temperature and 400 deg.C. Though the change of the dielectric factor with the structure phase change is very small, since the change thereof shows maximum and slope, the zero temperature coefficient is obtained by controlling the radius of ion. Especially the perovskite compound, of which dielectric factor can be changed freely with temperature change, is obtained by combining new A site ions composed of Ba, Sr and Cr.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、温度変化、圧力変化等
により構造相転移を起こす材料であって、この相転移に
よって引き起こされる物性変化を利用して、電子産業分
野、各種センサー事業分野に応用される。例えば、構造
相転移に基づく誘電率の非直線的な温度変化は、コンデ
ンサや誘電体共振器に代表される電子部品分野や、半導
体集積化技術で利用されるつつある薄膜誘電体キャパシ
タや絶縁膜に関する分野において高い利用価値を持って
いる。
FIELD OF THE INVENTION The present invention is a material that undergoes a structural phase transition due to temperature change, pressure change, etc., and by utilizing the physical property change caused by this phase transition, it can be applied to the electronic industry field and various sensor business fields. It is applied. For example, the non-linear temperature change of the dielectric constant due to the structural phase transition is caused by the thin film dielectric capacitor and the insulating film which are being used in the field of electronic parts typified by capacitors and dielectric resonators and semiconductor integration technology. Has a high utility value in the field of

【0002】[0002]

【従来の技術】電子部品分野及び半導体デバイス分野で
は、近年の高周波化、省エネルギー化や高速応答化に向
けての技術開発の進む中で、特性の温度安定性がより優
れた素材や部品の開発が要望されている。
2. Description of the Related Art In the field of electronic parts and semiconductor devices, the development of materials and parts with better temperature stability of characteristics is progressing with technological development toward higher frequency, energy saving and faster response in recent years. Is required.

【0003】高い温度安定性の要求される電子部品の一
つである温度補償用のコンデンサ材料としては、使用温
度範囲(例えば20〜85℃)において、誘電率の温度
変化の小さい常誘電体材料が用いられる。代表的な材料
として、誘電率が75〜80で誘電率の温度係数(τ
ε)が−800ppm/℃の酸化チタン、誘電率が140〜
150でτεが−1200〜−1800ppm/℃のCaO
・nTiO2 (n=1〜2)、そして誘電率が200〜
260でτεが−3200〜−3400ppm/℃のSrO
・nTiO2 (n=1〜1.5)等がある。これらの材
料の特徴は、温度が上がると常に誘電率は単調減少とな
ることである。そこでさらに温度係数をほとんどゼロに
したい場合には、誘電率は12〜18と小さいが、τε
が140〜190ppm/℃と正の値を持ち、誘電率が温度
上昇に対して単調増加を示すnMgO・TiO2 (n=
1〜4)等を用いて、上記の材料と適宜組み合わせるこ
とによって、厳しい最近のニーズに対して、より高精度
なものが要求されている。
As a capacitor material for temperature compensation, which is one of electronic components required to have high temperature stability, a paraelectric material having a small change in permittivity with temperature in an operating temperature range (for example, 20 to 85 ° C.). Is used. As a typical material, the dielectric constant is 75 to 80 and the temperature coefficient of the dielectric constant (τ
ε) Titanium oxide with -800 ppm / ° C, dielectric constant 140 ~
CaO with τε of -1200 to -1800ppm / ° C at 150
・ NTiO 2 (n = 1 to 2), and a dielectric constant of 200 to
SrO of 260 with τε of -3200 to -3400ppm / ° C
There are nTiO 2 (n = 1 to 1.5) and the like. A characteristic of these materials is that the dielectric constant decreases monotonically with increasing temperature. Therefore, when it is desired to further reduce the temperature coefficient to almost zero, the dielectric constant is as small as 12 to 18, but τε
Has a positive value of 140 to 190 ppm / ° C., and the dielectric constant monotonically increases with increasing temperature nMgO · TiO 2 (n =
1 to 4) and the like are appropriately combined with the above-mentioned materials, and more accurate ones are required to meet severe recent needs.

【0004】一方、コンデンサよりもさらに高い精度で
の誘電率の温度変化制御が必要である技術分野として
は、無線通信分野で周波数フィルタとして使われている
誘電体共振器に関わる技術がある。この誘電体共振器を
フィルタとして用いるときには、20〜85℃の使用温
度範囲で、他の部品やケースの温度係数との相性を考え
て、最終的にはユニットとして共振周波数の使用温度範
囲での変化がほぼゼロであることが要求される。この共
振周波数の温度係数τfは、材料の線膨張係数αと誘電
率の温度係数τεとの間で、τf=−α−τε/2とな
る関数を満足するので、経験的にαとτεが適当な値を
もつ材料を開発して、できる限り共振周波数の温度係数
の小さいものを実現させている。この分野ではさらに発
振器への応用も含めて、より温度係数を自在に制御でき
る材料の開発が望まれている。
On the other hand, as a technical field in which the temperature change control of the dielectric constant with higher accuracy than that of the capacitor is required, there is a technology relating to a dielectric resonator used as a frequency filter in the field of wireless communication. When using this dielectric resonator as a filter, considering the compatibility with the temperature coefficient of other parts and the case in the operating temperature range of 20 to 85 ° C., finally, as a unit, in the operating temperature range of the resonance frequency, The change is required to be near zero. Since the temperature coefficient τf of the resonance frequency satisfies a function of τf = −α−τε / 2 between the linear expansion coefficient α of the material and the temperature coefficient τε of the dielectric constant, empirically, α and τε are We have developed materials with appropriate values to realize materials with as low a temperature coefficient of resonance frequency as possible. In this field, it is desired to develop a material whose temperature coefficient can be freely controlled, including its application to an oscillator.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の電子
部品分野及び半導体デバイス分野での技術課題に応え、
著しく誘電率の温度変化を小さくさせ、かつ正から負へ
と自在にその非直線性及び勾配を変化させることが可能
な、誘電体組成物を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention addresses the above technical problems in the fields of electronic components and semiconductor devices,
It is an object of the present invention to provide a dielectric composition that can significantly reduce the change in dielectric constant with temperature and can change its nonlinearity and gradient from positive to negative freely.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を要旨とする。すなわち、
(1)構造式A(BI1/3 BII2/3 )O3 で表される結
晶構造を持ち、BIサイトが二価イオン、BIIサイトが
五価イオンからなる複合ぺロブスカイト型化合物で、液
体窒素温度から400℃の間で構造相転移を起こし、A
サイトの平均イオン半径(R)が、1.06≦R≦1.
37の範囲にあることを特徴とする誘電体組成物であ
り、(2)前項記載のぺロブスカイト型化合物で、化学
式(Bax Sry Caz )(BI1/3 BII2/3 )O3
あり、0≦x≦0.7、0.4≦y≦1.0、0≦z≦
0.5で表わされる組成範囲からなる誘電体組成物であ
る。
In order to achieve the above object, the present invention has the following structures. That is,
(1) A compound perovskite compound having a crystal structure represented by the structural formula A (BI 1/3 BII 2/3 ) O 3, in which the BI site is a divalent ion and the BII site is a pentavalent ion, and is a liquid. A structural phase transition occurs between nitrogen temperature and 400 ° C,
The average ionic radius (R) of the site is 1.06 ≦ R ≦ 1.
A dielectric composition characterized in that in the range of 37, (2) perovskite type compound in the preceding paragraph, wherein the formula (Ba x Sr y Ca z) (BI 1/3 BII 2/3) O 3 And 0 ≦ x ≦ 0.7, 0.4 ≦ y ≦ 1.0, 0 ≦ z ≦
It is a dielectric composition having a composition range represented by 0.5.

【0007】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の
基本となったのは、結晶構造が複合ペロブスカイト型で
ある材料のAサイトを置換し、固溶体とするとき、Aサ
イトの平均イオン半径がある範囲内の材料では、従来知
られていなかった構造相転移が存在するという発見であ
る。この構造相転移は、X線回折における高角度ピーク
の分裂、電子線回折における新たな超格子反射の出現、
ラマンスペクトルにおけるピークの分裂等で特徴づけら
れる。そして例えば、誘電率の温度変化に注目すると、
非線形な極大をもったり、勾配の変化が起きる。このよ
うな物性変化を、意図的に制御できる材料を開発すれ
ば、ゼロ温度係数やスイッチング効果等の数々の画期的
な効果を実現することができる。
The present invention will be described in detail below. The basis of the present invention is that, when the A site of a material having a complex perovskite crystal structure is substituted to form a solid solution, a material having an average ionic radius of the A site within a certain range has not been heretofore known. It is a discovery that there is a structural phase transition. This structural phase transition is due to splitting of high-angle peaks in X-ray diffraction, appearance of new superlattice reflection in electron diffraction,
It is characterized by the splitting of peaks in the Raman spectrum. And, for example, focusing on the temperature change of the dielectric constant,
It has a non-linear maximum or changes in gradient. If a material capable of intentionally controlling such physical property changes is developed, various epoch-making effects such as a zero temperature coefficient and a switching effect can be realized.

【0008】まず従来知られている構造相転移と比較し
てみると、例えばBaTiO3 に代表される強誘電相と
常誘電相の間の構造相転移では誘電率が2桁から3桁の
変化を起こし、結果としてその温度変化においても小さ
な変化は期待できない。一方、従来知られているSrT
iO3 で代表される常誘電相の相転移温度は、室温近傍
にはなく、実用に供するには、高温すぎるか、もしくは
低温すぎるものであった。これに対し、結晶構造が複合
ぺロブスカイト型である材料の構造相転移を室温近傍を
中心に、液体窒素温度から400℃の範囲で制御するこ
とができれば、高い温度安定性、制御性が要求される用
途において、大変応用価値が高いと考えた。
First, in comparison with the conventionally known structural phase transition, for example, in the structural phase transition between a ferroelectric phase represented by BaTiO 3 and a paraelectric phase, the dielectric constant changes by two to three digits. As a result, a small change in the temperature change cannot be expected. On the other hand, the conventionally known SrT
The phase transition temperature of the paraelectric phase typified by i0 3 was not near room temperature and was either too high or too low for practical use. On the other hand, if the structural phase transition of a material having a complex perovskite crystal structure can be controlled in the range of liquid nitrogen temperature to 400 ° C. around room temperature, high temperature stability and controllability are required. We thought that it would have a very high application value in various applications.

【0009】この発想に立って鋭意研究の結果、Aサイ
トのイオン半径を制御することにより、室温を中心に誘
電率の温度変化が制御可能であることを見いだし、本発
明を完成するに至った。本発明において、Bサイトでな
くAサイトのイオン半径に注目した。複合ぺロブスカイ
ト型化合物の特性を制御するために、AサイトやBサイ
トの置換効果を利用することは常套手段であるが、その
ような考え方ではなくて、Bサイトイオンを中心とした
BO6 酸素八面体と、Aサイトイオンとの間で、結晶の
骨格構造を形成させて、この骨格構造のバランスを制御
することにより複合ぺロブスカイト型化合物の物性を変
化させ、目的とする材料を得た。それ故、酸素八面体の
ほぼ重心位置にあるBサイトイオンについては大きな制
約を与えず、Aサイトのイオン半径の平均値で特徴づけ
られた組成物を提供できる。
As a result of earnest research based on this idea, it was found that the temperature change of the dielectric constant can be controlled around room temperature by controlling the ionic radius of the A site, and the present invention was completed. . In the present invention, attention was paid to the ionic radius of the A site rather than the B site. In order to control the properties of the composite perovskite type compound, it is a conventional means to utilize the substitution effect of the A site and the B site, but it is not such an idea, but BO 6 oxygen centered on the B site ion is used. By forming a crystal skeleton structure between the octahedron and the A site ion and controlling the balance of this skeleton structure, the physical properties of the complex perovskite compound were changed to obtain the desired material. Therefore, it is possible to provide a composition characterized by the average value of the ionic radius of the A site without giving a large restriction to the B site ion in the approximate center of gravity of the oxygen octahedron.

【0010】上述したように、構造相転移温度を、液体
窒素温度から400℃程度の間とするためには、複合ぺ
ロブスカイト型結晶構造のAサイトに入る平均イオン半
径を適切に選ぶ必要がある。平均イオン半径の計算に
は、F.S.ガラッソー著「図解ファインセラミックス
の結晶化学」(アグネ技術センター)の表1.1bに示
された、Goldschmitのイオン半径の値を用い
る。この表において、Ba+2イオンのイオン半径は1.
43、Ca+2は1.06、K+ は1.33、La+3
1.22、Pb+2は1.32、Sr+2は1.27であ
る。これらの各イオンのイオン半径の値を、各イオンの
添加割合で重み付け平均した値が、Aサイトイオンの平
均イオン半径である。このようにして得られる平均イオ
ン半径(R)が、1.06より小さい場合には、誘電率
は温度変化に対して単調に増加し、逆に1.37より大
きい場合には単調に減少するため、この温度変化の勾配
を正負自在に制御するためには、1.06≦R≦1.3
7の範囲であればよいことを見いだした。従来誘電体磁
器組成物として用いられてきた複合ぺロブスカイト型酸
化物のほとんどは、平均イオン半径が1.39≦R≦
1.43の範囲であり、本発明が提供しようとする材料
とは、明らかに異なるものである。
As described above, in order to keep the structural phase transition temperature between the liquid nitrogen temperature and about 400 ° C., it is necessary to properly select the average ionic radius entering the A site of the composite perovskite type crystal structure. . To calculate the average ionic radius, use F. S. The values of Goldschmit's ionic radii shown in Table 1.1b of "Illustrated Fine Ceramics Crystal Chemistry" by Galassau (Agne Technical Center) are used. In this table, the ionic radius of Ba +2 ions is 1.
43, Ca +2 is 1.06, K + is 1.33, La +3 is 1.22, Pb +2 is 1.32, and Sr +2 is 1.27. A value obtained by weighting and averaging the values of the ion radius of each of these ions with the addition ratio of each ion is the average ion radius of the A site ion. When the average ionic radius (R) thus obtained is smaller than 1.06, the permittivity monotonically increases with temperature change, and conversely, when it is larger than 1.37, the permittivity monotonically decreases. Therefore, in order to control the gradient of this temperature change to be positive or negative, 1.06 ≦ R ≦ 1.3
We found that a range of 7 was good. Most of the composite perovskite type oxides that have been conventionally used as dielectric ceramic compositions have an average ionic radius of 1.39 ≦ R ≦.
The range is 1.43, which is clearly different from the material to be provided by the present invention.

【0011】具体的に、イオンの組み合わせによる、平
均イオン半径の範囲を満たす組成範囲は、AサイトがB
aとSrとからなる場合、Ba:Srの比は、0.62
5:0.375〜0:1の範囲である。AサイトがB
a,SrとCaの3種のイオンからなる場合、組成範囲
は、3つの頂点が各々、Ba,Sr,CaがAサイトを
100%占めることに対応している組成三角形で表わさ
れる。平均イオン半径の条件を満たす組成範囲は、上記
組成三角形内の、(Ba:Sr:Ca)の比が、(0.
84:0:0.16),(0.625:0.375:
0),(0:0:1),(0:1:0)である4点を結
んでできる四角形の辺上及び囲まれる領域に対応してい
る。AサイトがBa,SrとPbの3種のイオンからな
る場合、平均イオン半径の条件を満たす望ましい組成範
囲は、組成三角形内の、(Ba:Sr:Pb)の比が、
(0.455:0:0.545),(0.625:0.
375:0),(0:0:1),(0:1:0)である
4点を結んでできる四角形の辺上及び囲まれる領域に対
応している。AサイトがBa,Sr,KとLaの4種の
イオンからなる場合で、KとLaのモル比を常に等しく
する場合、平均イオン半径の条件を満たす望ましい組成
範囲は、組成三角形内の、(Ba:Sr:K0.5 La
0.5 )の比が、(0.613:0:0.387),
(0.625:0.375:0),(0:0:1),
(0:1:0)である4点を結んでできる四角形の辺上
及び囲まれる領域に対応している。
Specifically, in the composition range that satisfies the range of the average ionic radius due to the combination of ions, the A site is B
When it is composed of a and Sr, the ratio of Ba: Sr is 0.62.
The range is 5: 0.375 to 0: 1. A site is B
When composed of three kinds of ions, a, Sr, and Ca, the composition range is represented by a composition triangle in which the three vertices correspond to Ba, Sr, and Ca occupying 100% of the A sites. In the composition range satisfying the condition of the average ionic radius, the ratio of (Ba: Sr: Ca) in the composition triangle is (0.
84: 0: 0.16), (0.625: 0.375:
0), (0: 0: 1), and (0: 1: 0) correspond to the sides of a quadrangle formed by connecting four points and the enclosed area. When the A site is composed of three kinds of ions of Ba, Sr and Pb, the desirable composition range satisfying the condition of the average ionic radius is that the ratio of (Ba: Sr: Pb) in the composition triangle is
(0.455: 0: 0.545), (0.625: 0.
375: 0), (0: 0: 1), and (0: 1: 0), which correspond to the sides and the enclosed area of a quadrangle formed by connecting four points. When the A site is composed of four kinds of ions of Ba, Sr, K and La and the molar ratios of K and La are always the same, the desirable composition range satisfying the condition of the average ionic radius is Ba: Sr: K 0.5 La
The ratio of 0.5 ) is (0.613: 0: 0.387),
(0.625: 0.375: 0), (0: 0: 1),
It corresponds to a side of a quadrangle formed by connecting four points of (0: 1: 0) and an enclosed area.

【0012】以上、Aサイトに3〜4種類のイオンを含
む材料系のいくつかについて、平均イオン半径の条件を
満たす範囲を具体的に示したが、本発明の提供する材料
はこれまでに示したイオンの組み合わせに限定されるも
のではなく、例えばNd,Sm,Ra,Ce,Mg,L
i,Euから選ぶことも可能である。さらに、Aサイト
イオン種の組み合わせを研究した結果、特にBa,S
r,Caの組み合わせが、誘電率の制御性が良いことを
見いだした。この時、Aサイトを占めるBa,Sr,C
aイオンは完全にお互いに固溶しあうことが望ましく、
そのためには、0≦x≦0.7、0.4≦y≦1.0、
0≦z≦0.5で表わされる組成範囲であることが望ま
しい。この組成範囲からはずれると固溶しきれない元素
が主体となって第二相の生成を導く。
As described above, the ranges satisfying the condition of the average ionic radius have been concretely shown for some of the material systems containing 3 to 4 kinds of ions at the A site, but the materials provided by the present invention have been shown so far. The combination is not limited to the combination of ions, and for example, Nd, Sm, Ra, Ce, Mg, L
It is also possible to select from i and Eu. Furthermore, as a result of studying the combination of A site ion species, especially Ba, S
It has been found that the combination of r and Ca has good controllability of the dielectric constant. At this time, Ba, Sr, C occupying the A site
It is desirable that the a ions completely dissolve in each other,
For that purpose, 0 ≦ x ≦ 0.7, 0.4 ≦ y ≦ 1.0,
It is desirable that the composition range is represented by 0 ≦ z ≦ 0.5. If it deviates from this composition range, the elements that cannot be completely dissolved become the main components and lead to the formation of the second phase.

【0013】一方、本発明においては、異相が存在して
いても主成分であるぺロブスカイト型化合物相が大部分
を占めていれば、誘電特性を制御するにあたり何ら問題
はない。即ち本発明においては、複合ぺロブスカイト型
化合物の構造相転移温度を開示した温度範囲で起こさせ
ることが主題であり、目的に応じて、このような複合ぺ
ロブスカイト型化合物を含む複合体、例えば、他のセラ
ミック材料、ポリマー等の有機材料と複合化して応用し
ても何ら問題はない。複合ぺロブスカイト型結晶構造の
Bサイトに入るイオンは特に限定しないが、相転移が所
望の温度で起きると同時に、材料の電荷中性条件が満た
され、Bサイトのイオン配列の規則性が保たれるような
イオンの荷数、割合にすることが必要である。Bサイト
に入り、優れた特性の誘電体材料が得られるイオンとし
ては、Mg,Zn,Ni,Co,Cr,Mn,Cu,F
e,Ta,Nb,W等が挙げられる。
On the other hand, in the present invention, even if there is a heterogeneous phase, if the perovskite type compound phase as the main component occupies the majority, there is no problem in controlling the dielectric properties. That is, in the present invention, the subject is to cause the structural phase transition temperature of the composite perovskite type compound in the disclosed temperature range, depending on the purpose, a complex containing such a composite perovskite type compound, for example, There is no problem even if it is applied as a composite with another ceramic material or an organic material such as a polymer. Ions entering the B site of the complex perovskite type crystal structure are not particularly limited, but at the same time as the phase transition occurs at a desired temperature, the charge neutral condition of the material is satisfied, and the regularity of the ionic arrangement of the B site is maintained. It is necessary to adjust the number and proportion of ions to be generated. Ions that enter the B site and obtain a dielectric material having excellent characteristics include Mg, Zn, Ni, Co, Cr, Mn, Cu, and F.
e, Ta, Nb, W and the like.

【0014】次に製造方法について簡単に説明しなが
ら、その応用方法について述べる。原料としてBaCO
3 ,SrCO3 ,CaCO3 ,MgO,Ta2 5 等を
用い、最終的に構造相転移を起こすような組成範囲で混
合し、1000〜1300℃程度の温度範囲で仮焼して
複合ぺロブスカイト型化合物を得た後、成形等により目
的に応じた形状を賦与して、1400℃〜1700℃程
度の温度範囲で焼成して材料を得る。焼結後は磁器とな
っているので、機械加工を施すことにより、任意の形状
とすることができる。また焼結させずに、複合ぺロブス
カイト型化合物粉の状態でも種々の分野に応用すること
ができる。
Next, the manufacturing method will be briefly described, and the application method thereof will be described. BaCO as a raw material
3 , SrCO 3 , CaCO 3 , MgO, Ta 2 O 5, etc. are mixed in a composition range that finally causes a structural phase transition, and calcined in a temperature range of about 1000 to 1300 ° C. to obtain a composite perovskite. After obtaining the mold compound, a shape suitable for the purpose is imparted by molding or the like, and the material is obtained by firing in the temperature range of about 1400 ° C to 1700 ° C. Since it is porcelain after sintering, it can be formed into any shape by machining. Further, the composite perovskite type compound powder can be applied to various fields without being sintered.

【0015】また、出発原料として粉を用いるのではな
く、CVD法やPVD法等に代表される薄膜製造技術に
より、本発明の複合ぺロブスカイト型化合物からなる薄
膜を作製することができる。半導体技術の進歩により、
種々の機能を有する素子の集積化は今後の大きな技術の
流れであり、本発明のように構造相転移を有しながら非
常に温度安定性に優れた材料は、いろいろな回路素子と
組み合わせた多機能素子や薄膜キャパシタとして、幅広
い応用が考えられる。
Further, instead of using powder as a starting material, a thin film made of the composite perovskite type compound of the present invention can be produced by a thin film manufacturing technique represented by a CVD method, a PVD method or the like. Due to advances in semiconductor technology,
The integration of devices having various functions is a major technology flow in the future, and materials such as the present invention having a structural phase transition and having excellent temperature stability are often used in combination with various circuit devices. A wide range of applications are possible as functional elements and thin film capacitors.

【0016】[0016]

【作用】本発明によって、誘電率の温度変化が自由に選
べる、新しい誘電体材料を得ることができる。また、本
発明の提供する材料は、誘電特性が温度によって変化す
るだけでなく、電圧印加や、雰囲気の酸素分圧の変化に
よっても誘電特性を変えることができ、この特性を利用
して新しい用途にも用い得るものである。
According to the present invention, it is possible to obtain a new dielectric material whose dielectric constant can be freely changed with temperature. In addition, the material provided by the present invention can change not only the dielectric property depending on temperature but also the voltage property and the oxygen partial pressure in the atmosphere to change the dielectric property. It can also be used for.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

(実施例1)原料として高純度のBaCO3 ,SrCO
3 ,CaCO3 ,K2 CO3 ,La2 3 ,MgO,T
2 5 を用い、式 {Bax Sry Caz (K0.5 La0.5 w }(Mg1/3
Ta2/3 )O3 と書いた時、Aサイトの平均イオン半径Rが、1.06
≦R≦1.37の範囲にあるように秤量し、エタノール
を媒体として、ボールミルにて16時間湿式混合した。
これをロータリーエバポレーターを用いて乾燥し、大気
中で1200℃、4時間の仮焼を行った。次に、粉砕し
た仮焼粉を2000kgf/cm2 の圧力で円柱状に加圧成形
した。この成形体を1400〜1600℃で4〜16時
間焼成し、焼結体を得た。この焼結体を、直径9mm、高
さ4.5mmになるよう加工した。こうして得られた誘電
体の相転移温度を、ラマン分光法等を用いて測定した。
この結果を表1に示す。試料番号1〜5は本発明の範囲
あり、試料は相転移を示した。試料番号6は、本発明の
範囲外であり、相転移を確認することができなかった。
(Example 1) High-purity BaCO 3 and SrCO as raw materials
3 , CaCO 3 , K 2 CO 3 , La 2 O 3 , MgO, T
using a 2 O 5, wherein {Ba x Sr y Ca z ( K 0.5 La 0.5) w} (Mg 1/3
When written as Ta 2/3 ) O 3 , the average ionic radius R of A site is 1.06
Weighed so as to be in the range of ≤R≤1.37, and wet-mixed for 16 hours with a ball mill using ethanol as a medium.
This was dried using a rotary evaporator and calcined in the air at 1200 ° C. for 4 hours. Next, the pulverized calcined powder was pressure-molded into a cylindrical shape with a pressure of 2000 kgf / cm 2 . This molded body was fired at 1400 to 1600 ° C. for 4 to 16 hours to obtain a sintered body. This sintered body was processed to have a diameter of 9 mm and a height of 4.5 mm. The phase transition temperature of the thus obtained dielectric was measured using Raman spectroscopy or the like.
The results are shown in Table 1. Sample Nos. 1-5 are within the scope of the invention and the samples showed a phase transition. Sample No. 6 was outside the scope of the present invention, and no phase transition could be confirmed.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】(実施例2)原料として高純度のBaCO
3 ,SrCO3 ,CaCO3 ,MgO,Ta2 5 を用
い、式 (Bax Sry Caz )(Mg1/3 Ta2/3 )O3 と書いた時、x=0.41、y=0.54、z=0.0
5になるように秤量し、エタノールを媒体として、ボー
ルミルにて16時間湿式混合した。これをロータリーエ
バポレーターを用いて乾燥し、大気中で1200℃、4
時間の仮焼を行った。次に、粉砕した仮焼粉を2000
kgf/cm2 の圧力で円柱状に加圧成形した。この成形体を
1600℃で16時間焼成し、焼結体を得た。この焼結
体を、直径16mm、高さ0.7mmになるよう加工した。
こうして得られた誘電体の両端面に金電極を付け、誘電
率の温度依存性を測定した。測定には、インピーダンス
アナライザーを用いた。この結果を図1に示す。図1の
縦軸は、式Δε(T)/ε(25)={ε(T)−ε
(25)}/ε(25)によって計算した、25℃での
誘電率で規格化した、各温度での誘電率の変化である。
20〜85℃おいて、誘電率の温度変化はフラットであ
り、その温度係数は0.3ppm/℃である。
(Example 2) High purity BaCO as a raw material
3, SrCO 3, CaCO 3, MgO when using a Ta 2 O 5, wrote formula (Ba x Sr y Ca z) (Mg 1/3 Ta 2/3) O 3, x = 0.41, y = 0.54, z = 0.0
It was weighed so as to be 5, and wet-mixed for 16 hours with a ball mill using ethanol as a medium. This was dried using a rotary evaporator and then dried in the air at 1200 ° C for 4
The time was calcined. Next, the pulverized calcined powder is 2000
It was pressure-molded into a cylindrical shape with a pressure of kgf / cm 2 . This molded body was fired at 1600 ° C. for 16 hours to obtain a sintered body. This sintered body was processed to have a diameter of 16 mm and a height of 0.7 mm.
Gold electrodes were attached to both end faces of the thus obtained dielectric, and the temperature dependence of the dielectric constant was measured. An impedance analyzer was used for the measurement. The result is shown in FIG. The vertical axis of FIG. 1 represents the formula Δε (T) / ε (25) = {ε (T) −ε.
(25)} / ε (25), which is the change in the dielectric constant at each temperature, normalized by the dielectric constant at 25 ° C.
The temperature change of the dielectric constant is flat at 20 to 85 ° C., and the temperature coefficient thereof is 0.3 ppm / ° C.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、誘電率の温度変化が著しく小さく、かつ、正から負
へと自在にその非直線性及び勾配を変化させることが可
能な誘電体組成物を得ることができ、電子部品、半導体
デバイス等の事業分野に極めて有益となる。
As described above, according to the present invention, the dielectric constant has a significantly small temperature change, and the dielectric constant and gradient of which can be freely changed from positive to negative. The body composition can be obtained, which is extremely useful for business fields such as electronic parts and semiconductor devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の相転移温度と誘電率温度変化の関係を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a phase transition temperature and a change in dielectric constant temperature according to the present invention.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 構造式A(BI1/3 BII2/3 )O3 で表
される結晶構造を持ち、BIサイトが二価イオン、BII
サイトが五価イオンからなる複合ぺロブスカイト型化合
物で、液体窒素温度から400℃の間で構造相転移を起
こす、Aサイトの平均イオン半径(R)が、1.06≦
R≦1.37の範囲にあることを特徴とする誘電体組成
物。
1. A crystal structure represented by structural formula A (BI 1/3 BII 2/3 ) O 3 , wherein the BI site is a divalent ion, BII
A complex perovskite type compound whose site is a pentavalent ion, and the average ionic radius (R) of the A site which causes a structural phase transition between liquid nitrogen temperature and 400 ° C. is 1.06 ≦
A dielectric composition having a range of R ≦ 1.37.
【請求項2】 前項記載のぺロブスカイト型化合物が、
化学式(Bax Sry Caz )(BI1/3 BII2/3 )O
3 であり、0≦x≦0.7、0.4≦y≦1.0、0≦
z≦0.5で表わされる組成範囲からなることを特徴と
する請求項1記載の誘電体組成物。
2. The perovskite compound according to the above item,
Chemical formula (Ba x Sr y Ca z) (BI 1/3 BII 2/3) O
3 and 0 ≦ x ≦ 0.7, 0.4 ≦ y ≦ 1.0, 0 ≦
The dielectric composition according to claim 1, wherein the dielectric composition has a composition range represented by z ≦ 0.5.
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