RU2751527C1 - Сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария-стронция - Google Patents

Сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария-стронция Download PDF

Info

Publication number
RU2751527C1
RU2751527C1 RU2020134749A RU2020134749A RU2751527C1 RU 2751527 C1 RU2751527 C1 RU 2751527C1 RU 2020134749 A RU2020134749 A RU 2020134749A RU 2020134749 A RU2020134749 A RU 2020134749A RU 2751527 C1 RU2751527 C1 RU 2751527C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
srtio
batio
ferroelectric ceramic
low
electric field
Prior art date
Application number
RU2020134749A
Other languages
English (en)
Inventor
Лариса Андреевна Резниченко
Сидек Вахаевич Хасбулатов
Хизир Амирович Садыков
Константин Петрович Андрюшин
Инна Николаевна Андрюшина
Екатерина Викторовна Глазунова
Светлана Ивановна Дудкина
Никита Анатольевич Болдырев
Илья Александрович Вербенко
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет»
Priority to RU2020134749A priority Critical patent/RU2751527C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2751527C1 publication Critical patent/RU2751527C1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C04B35/468—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on barium titanates
    • C04B35/4682—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on barium titanates based on BaTiO3 perovskite phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C04B35/47—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on strontium titanates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к бессвинцовым сегнетоэлектрическим керамическим материалам с нелинейной зависимостью диэлектрической постоянной от напряженности приложенного электрического поля и может быть использовано для изготовления низкочастотных электронных устройств различного назначения. Материал содержит BaTiO3, SrTiO3и бораты лантаноидов LnBO3при следующем соотношении компонентов, мас.%: BaTiO377,0-75,0; SrTiO319,0-20,0; LnBO34,0-5,0, где Ln - один из редкоземельных элементов группы La, Nd, Pr, Sm. Технический результат изобретения - повышение значения относительной диэлектрической проницаемости до уровня ε/ε0=9400-12100 и коэффициента её управляемости постоянным электрическим полем Т=30-34% в диапазоне низких частот 10-30 кГц. 7 пр., 6 табл.

Description

Область техники
Изобретение относится к бессвинцовым сегнетоэлектрическим керамическим материалам с нелинейной зависимостью диэлектрической постоянной от напряженности приложенного электрического поля и может быть использовано для изготовления электронных устройств с параметрами, которые можно настраивать путем подачи управляющего напряжения постоянного тока, в частности, варикондах, перестраиваемых фильтрах, конденсаторах для радиочастотных применений в мобильной телефонии в диапазоне низких частот 10÷30 кГц.
Уровень техники
Среди перестраиваемых радиочастотных компонентов наиболее распространенными перестраиваемыми диэлектриками являются титанат бария (BaSrTiO3, BST), титанат стронция (SrTiO3), ниобат калия (KNbO3, KNO) и так далее.
Известен сегнетоэлектрический керамический композитный материал на основе титаната бария-стронция с добавками лантаноид содержащих композиций, а также соединений из группы MgO, MgZrO3, MgZrSrTiO3, MgTiO3, MgCO3 (Пьезоэлектрическая керамика: принципы и применение. Пер. с англ. 2003. Минск. ООО «ФУ Аинформ». Под ред. Яна Р. Хандерсона. Стр. 92-94)[1]. Низкий коэффициент управляемости Т=4.44-14.70% относительной диэлектрической проницаемостью постоянным электрическим полем 20 кВ/см, сверхнизкие значения относительной диэлектрической проницаемости ε/ε0=100÷165 не позволяет использовать данный материал в низкочастотных перестраиваемых устройствах.
Известен сегнетоэлектрический керамический нелинейный материал на основе титаната бария-стронция с небольшими добавками (≤ 1 мол. %) MgO и MnO2. Материал имеет ε/ε0 = 8500, Т~ 26 %, tgδ < 1,0 %, (US6350335(B1). H01P1/18; JPC1-7: B32B31/26; H01P11/00, 2002-02-26) [2].
Для указанных применений материал обладает недостаточно высокой перестраиваемостью (Т).
Известен сегнетоэлектрический материал на основе титаната бария-стронция с добавками лантаноидсодержащих композиций, а также цирконатов, станнатов, ниобатов и танталатов различных элементов, например, CaZrO3, BaZrO3, SrZrO3, BaSnO3, CaSnO3, MgSnO3, Bi2O3/2SnO2, MgNb2O6, SrNb2O6, BaNb2O6, MgTa2O6, BaTa2O6 (US 6074971, МПК C04B 35/053; C04B 35/465; (IPC1-7): C04B 35/468; C04B 35/47, 15-06-2000) [3], используемый для изготовления толстопленочных композитов с перестраиваемыми фазами в СВЧ- диапазоне. Недостатками материала, являются низкие значения управляемости, Т = (3,38÷5,41) % и относительной диэлектрической проницаемости ε/ε0~ 89÷200, что позволяет использовать материал только в СВЧ-технике и препятствует его применению в низко- и ультранизкочастотных перестраиваемых устройствах.
Известны бессвинцовые сегнетоэлектрические керамические материалы на основе титанатов бария-стронция, бария-циркония, в том числе, модифицированые различными добавками (US5312790 [4], US5427988 [5], US5486491 [6], US6737179 [7], US8067324 [8], TW200523954 [9], RU2422404 [10]. Общим для всех недостатком, препятствующим их использованию в радиочастотном диапазоне (области очень низких частот), являются низкие диэлектрические проницаемости, значительно меньшие 5000.
Наиболее близким к заявляемому сегнетоэлектрическому керамическому материалу на основе титаната бария-стронция по составу является керамический композитный материал (RU 2293717 С1, МПК С04В 35/465, 20-02-2007) [11], принимаемый за прототип настоящего изобретения и представленный формулой:
(Ba1-xSrx)Ln2Ti4O12, где: 0,2≥х≥0, a Ln - лантаноид из ряда: Nd-Sm,
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
BaTiO3- 40-60
SrTiO3- 20-30
(Ba1-xSrx)Ln2Ti4O12 - остальное.
Керамический композитный материал дополнительно может содержать BaTi4O9 в количестве 1-5%, Nd2O3⋅3TiO2 в количестве 5-25%. Диэлектрические потери значительно уменьшаются даже на сверхвысоких частотах: от 0,0042 до 0,0075 при 11 ГГц, от 0,0001 до 0,0004 при частоте 1 МГц. Это обеспечивает резкое снижение собственных шумов электронных приборов, соответственно, увеличение их чувствительности, а также возможность повышения рабочих частот. Коэффициент Т управляемости диэлектрической проницаемости электрическим полем составляет от 5 до 21% при Е=1,8 В/мкм и температуре окружающей среды t=25°С и от 6 до 44% - при Е=1,8 В/мкм при t=50°С. Увеличение значения Т обеспечивает возможность улучшения перестройки частоты приборов при невысоких управляющих напряжениях. Материал имеет не высокое
ε/ε0 = 550÷760 и предназначен для работы в СВЧ диапазоне.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка сегнетоэлектрического керамического материала на основе титаната бария-стронция (BCT) с высокими значениями относительной диэлектрической проницаемости и коэффициента её управляемости постоянным электрическим полем в диапазоне низких частот 10÷30 кГц, в том числе для применения в радиочастотном диапазоне.
Указанный результат достигается тем, что сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария-стронция включает BaTiO3, SrTiO3 и лантаноид-содержащие добавки.
Согласно изобретения в качестве лантаноид-содержащих добавок использованы бораты лантаноидов LnBO3, при следующем соотношении компонентов, масс. %: BaTiO3 - 77.0÷75.0; SrTiO3 - 19.0÷20.0; LnBO3 - 4.0÷5.0, где Ln - один из редкоземельных элементов группы La, Nd, Pr, Sm.
В табл. 1 приведено сравнение составов материала - прототипа и заявляемого материала.
Таблица 1. Сравнение составов материала - прототипа и заявляемого материала.
Состав, масс. %
Прототип [11]. Заявляемый материал
BaTiO3 40÷60 77.0÷75.0
SrTiO3 20÷30 19.0÷20.0
Лантаноид-содержащая добавка остальное (40÷10) 4.0÷5.0
Технический результат изобретения - повышение ε/ε0 и Т - является следствием предложенного качественно-количественного состава материала, а именно:
1. Выбора на фазовой диаграмме базовой бинарной системы (Ba,Sr)TiO3 области, прилегающей к BaTiO3, ТР которой свойственны повышенные значения ε/ε0 (Lemanov V.V., Smirnova E.P., Syrnikov P.P., and Tarakanov E.A. Phase transitions and glasslike behavior in Sr1-xBaxTiO3 // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. N 5. P. 3151-3157) [12].
2. Введением в состав материала ортоборатов лантаноидов, что приводит, во-первых, к формированию в процессе синтеза и спекания материалов жидкой B-содержащей фазы, «наследуемой» от стеклообразного борного ангидрида, B2O3 (Dantsiger A.Ya., Reznitchenko L.A., Dudkina S.I., RazumovskayaO.N. and ShilkinaL.A. Correlation between the microstructure of ferroelectric ceramics and their chemical and phase compositions, the degree of perfection on the crystal structure and the preparation conditions // Ferroelectrics. 1998. V. 214. P. 255-259. [13], который, в силу особенностей твердофазного синтеза, не полностью входит в реакцию, оставаясь в смеси исходных реагентов и образуя низкоплавкие эвтектики. Это способствует во многих случаях (если не образуются двойные межкристаллитные границы, что мы и наблюдаем в нашем эксперименте) интенсификации рекристаллизационных процессов и, как следствие, росту зёрен. С последним связано повышение ε/ε0 из-за прямой зависимости между средним размером зерна,
Figure 00000001
, и диэлектрической проницаемостью. Ранее нами установлена обратная связь между
Figure 00000002
и δ - однородным параметром деформации, характеризующим величину спонтанной деформации, но так как ε/ε0 ~ 1/δ, получаем ε/ε0 ~
Figure 00000002
. (Фесенко Е.Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М. Атомиздат, 1972. - 247 с.) [14].
3. Усиления сегнетомягкости твердых растворов, признаками которой являются повышенные ε/ε0 на фоне укрупненного зёренного ландшафта (что наблюдается в нашем случае), характеризующейся, прежде всего, большей подвижностью доменов, в том числе, под действием постоянного электрического поля.
Классификация электромагнитных волн по частотным диапазонам соответствует следующим диапазонам частот: высокие частоты (ВЧ) - (3.0÷30.0) МГц; очень высокие частоты (ОВЧ) - (30.0÷300.0) МГц; средние частоты (СЧ) - (300.0÷3000.0) кГц; низкие частоты (НЧ) - (30.0÷300.0) кГц; очень низкие частоты (ОНЧ) - (3.0÷30.0) кГц.
Для работы перестраиваемых устройств в диапазоне низких частот 10÷30 кГц сегнетоэлектрическиие материалы должны обладать высокими значениями относительной диэлектрической проницаемости ε/ε0 = 5000÷15000 и коэффициентов управляемости постоянным электрическим полем, Т, более 25 %.Это следует из выражений, связывающих величины ε/ε0, С (ёмкость преобразователя), Ri (ёмкостное сопротивление преобразователя),: С = εε0S/t, Ri = 1/ωC, где ε0 - диэлектрическая постоянная вакуума, равная 8,85·10-12 Ф/м; S - площадь плоской поверхности преобразователя, t - его толщина, ω - круговая частота (или 2πƒ, f - частота переменного электрического поля); - после преобразований трансформирующихся в ε/ε0 = 14.4·t·C/D2 , где D - диаметр дискового преобразователя, или ε/ε0 = К⋅С, где К - коэффициент, зависящий от размеров преобразователя: К=1 и ε/ε0 = С, если толщина (t) преобразователя равна 0,12 см, а его диаметр (D) равен 1,2 см. При условии согласования преобразователя с нагрузкой (Ri = Rн) (обычно реализуемое в выпускаемой промышленностью радиоэлектронной аппаратуре выходное сопротивление Rн ~ 1000 Ом для низких частот) для диапазонов очень низких (ОНЧ) (3,0÷30,0 Гц) и низких (НЧ) частот (30,0÷300,0 кГц) должны быть реализованы значения ε/ε0 (или С), приведенные в табл. 2, 3.
Таблица 2. Очень низкие частоты (при Rн = Ri = 1000 Ом).
ƒ, кГц 3 10 15 20 25 30
ε/ε0 (или С, пФ) 53050 15915 10610 7957 6366 5308
Таблица 3. Низкие частоты (при Rн = Ri = 1000 Ом).
ƒ, кГц 30 60 90 120 150 180 250 300
ε/ε0 (или С, пФ) 5308 2652 1768 1326 1062 884 636 530
Видно, что на частотах (10.0÷30.0) кГц необходимы значения ε/ε0 ≈ 5000÷15000 для снижения сопротивления преобразователя, что улучшает его согласование с нагрузкой. Высокая управляемость величиной относительной диэлектрической проницаемости постоянным электрическим полем обеспечивает расширение необходимого диапазона рабочих частот.
Пример конкретного выполнения
Общим в нижеследующих примерах 1-7 является следующее.
Сегнетоэлектрический керамический материала на основе титаната бария-стронция изготавливался методом двухстадийного твердофазного синтеза с последующими механоактивацией синтезированных дисперсно-кристаллических порошков и их спеканием по обычной керамической технологии. В качестве исходных реагентов использовались BaCO3 - «особочистый» («осч», с содержанием основного вещества 99,99 %), SrCO3 - «чистый для анализа» («чда», 99,00 %), TiO2 - «чистый» («ч», 98,20 %), из которых изготавливались BaTiO3, SrTiO3, LnBO3 («осч»), (Ln - один из редкоземельных элементов группы La, Nd, Pr, Sm), которые смешивались в заданных соотношениях в течение 6 час. Затем осуществлялся синтез полученных механических смесей, сбрикетированных в дисковые образцы, путем их двукратного обжига с промежуточным помолом синтезированного продукта. Температуры обжига при синтезе Тсинт.1,2 = 1525K, длительности изотермических выдержек τсинт.1,2 = 4 ч. После размола синтезированного продукта его подвергают механоактивации в планетарной мельнице марки «АГО-2» в течение 0,33 ч. Дальнейшее спекание образцов в виде столбиков ∅12 мм, высотой 15÷18 мм осуществляли при Тсп.= 1775К, τсп = 2ч.
Оптимальные технологические регламенты, обеспечивающие беспримесность, экспериментальную плотность, близкую к теоретической, и целостность керамик, выбирали на серии проб каждого состава, варьируя температуры, длительности и кратности обжигов.
После спекания керамические заготовки подвергались механической обработке (резке по плоскости, шлифовке по плоским поверхностям и торцам) с целью получения измерительных образцов ∅10 мм и высотой 1.0 мм. Перед последующей их металлизацией (нанесением электродов) образцы прокаливались при температуре Тпрок. = 770 K в течение 0.5 ч для удаления остатков органических веществ и обезжиривания поверхностей с целью повышения адгезии металлического покрытия с керамикой. Электроды наносили на плоские поверхности путем двукратного вжигания серебросодержащей пасты при температуре 1070 K в течение 0.5 ч.
Относительную диэлектрическую проницаемость, ε/ε0, и её управляемость, Т, постоянным электрическим полем определяли с помощью измерительного стенда на базе LCR-метра Agilent 4263B при комнатной температуре, при этом Т рассчитывали по формуле [ε/ε0(Е) - ε/ε0(0)]/ε/ε0(0), где ε/ε0(Е) - относительная диэлектрическая проницаемость при воздействии постоянного электрического поля, а ε/ε0(0) - в его отсутствии (Колпаков А.Г. Усиление управляемости композиционного диэлектрика. // Прикладная механика и техническая физика. 2008. Т. 42, № 5. С. 143-152) [15].
Пример 1.
Соотношение компонентов (мас. %):
BaTiO3 - 79.0; SrTiO3 - 18.0; LaBO3 - 3.0.
Пример 2.
Соотношение компонентов (масс. %):
BaTiO3 - 78.0; SrTiO3 - 18.5; LaBO3 - 3.5.
Пример 3.
Соотношение компонентов (масс. %):
BaTiO3 - 77.0; SrTiO3 - 19.0; LaBO3 - 4.0.
Пример 4.
Соотношение компонентов (масс. %):
BaTiO3 - 76.0; SrTiO3 - 19.5; LaBO3 - 4.5.
Пример 5.
Соотношение компонентов (масс. %):
BaTiO3 - 75.0; SrTiO3 - 20.0; LaBO3 - 5.0.
Пример 6.
Соотношение компонентов (масс. %):
BaTiO3 - 74.0; SrTiO3 - 20.5; LaBO3 - 5.5.
Пример 7.
Соотношение компонентов (масс. %):
BaTiO3 - 73.0; SrTiO3 - 21.0; LaBO3 - 6.0.
Аналогичное соотношение компонентов выбрано для приготовления материалов с другими РЗЭ (Nd, Pr, Sm).
В табл. 4 приведены значения ε/ε0 и Т в зависимости от состава разработанного материала, в табл. 5 - характеристики оптимальных составов предлагаемого материала, а в табл. 6 - их сравнение с характеристиками материала-прототипа [11].
Данные, приведенные в табл. 4-6, подтверждают преимущества предлагаемого сегнетоэлектрического керамического материала по сравнению с материалом-прототипом, а именно, повышение относительной диэлектрической проницаемости, ε/ε0, и её управляемости, Т, постоянным электрическим полем, соответственно, до значений 6900÷13200 и (30.0÷34.4) %. Полученные экспериментальные данные (табл. 4-6) свидетельствуют о том, что сегнетоэлектрический керамический материал предлагаемого состава обладает оптимальными, с точки зрения решаемой технической задачи, характеристиками в указанном интервале величин концентраций.
Таким образом, положительный эффект предлагаемого материала обусловлен его качественно-количественным составом, что подтверждают также примеры №№ 1, 2, 6, 7 (табл. 4), демонстрирующие ухудшение свойств за пределами предлагаемой области концентрации компонентов. Нарушение этих пределов приводит, как видно из табл. 4, к уменьшению ε/ε0 и Т.
Указанные в табл. 5 оптимальные электрофизические параметры предлагаемого сегнетоэлектрического керамического материала определяют его основное назначение - использование для создания перестраиваемых низкочастотных устройств.
Предлагаемый сегнетоэлектрический керамический материал обеспечивает целевой результат, не вызывает трудностей при изготовлении, предполагает использование основных (доступных) материалов (реактивов) и стандартного оборудования, соответствующего промышленному методу обычной керамической технологии без использования, например, дорогостоящего метода горячего прессования.
Источники информации:
1. Пьезоэлектрическая керамика: принципы и применение. Пер. с англ. 2003. Минск. ООО «ФУ Аинформ». Под ред. Яна Р. Хандерсона. Стр. 92-94.
2. US6350335(B1), H01P1/18; JPC1-7: B32B31/26; H01P11/00, опубл. 26.02.2002.
3. US6074971, МПК C04B 35/053; C04B 35/465; (IPC1-7): C04B 35/468; C04B 35/47, опубл. 15.06.2000.
4. US5312790, МПК C04B 35/117; C04B 35/46; C04B 35/465; C04B 35/49; H01Q 1/38;H01Q 3/36; (IPC1-7): C04B 35/46, опубл. 17.05.1994.
5. US5427988, МПК C04B 35/117; C04B 35/46; C04B 35/465; C04B 35/49; H01Q1/38; H01Q3/36; (IPC1-7): C04B 35/46, опубл. 27.06.1995.
6. US5486491, C04B 35/117; C04B 35/46; C04B 35/465; C04B 35/49; H01Q1/38; H01Q3/36; (IPC1-7): C04B 35/49, опубл. 23.01.1996.
7. US6737179, МПК C04B 35/04; C04B 35/465; C04B 35/468; C04B 35/47, опубл. 18.05.2004.
8. US8067324, МПК C04B 35/04; C04B 35/465; C04B 35/468; C04B 35/47, опубл. 29.11.2011.
9. TW200523954, МПК C04B 35/04; C04B 35/465; C04B 35/468; C04B 35/47, опубл. 16.07.2005.
10. RU2422404, МПК С04В 35/465, опубл. 27.06.2011.
11. RU 2293717 С1, МПК С04В 35/465, опубл. 20.02.2007 - прототип.
12. Lemanov V.V., Smirnova E.P., Syrnikov P.P., and Tarakanov E.A. Phase transitions and glasslike behavior in Sr1-xBaxTiO3 // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. N 5. P. 3151-3157.
13. Dantsiger A.Ya., Reznitchenko L.A., Dudkina S.I., Razumovskaya O.N. and ShilkinaL.A. Correlation between the microstructure of ferroelectric ceramics and their chemical and phase compositions, the degree of perfection on the crystal structure and the preparation conditions // Ferroelectrics. 1998. V. 214. P. 255-259.
14. Фесенко Е.Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М.: Атомиздат, 1972. - 247 с.
15. Колпаков А.Г. Усиление управляемости композиционного диэлектрика. // Прикладная механика и техническая физика. 2008. Т. 42, № 5. С. 143-152.
Таблица 4. Электрофизические характеристики: относительная диэлектрическая проницаемость (ε/ε0) и коэффициент управляемости (Т) предлагаемого материала в зависимости от состава.
№№ п/п Состав материала,
масс.%		 Электрофизические характеристики материала: ε/ε0 и Т для составов с LnBO3 (Ln=Nd, La, Sm, Pr)
BaTiO3 SrTiO3 LnBO3 NdBO3 LaBO3 SmBO3 PrBO3
ε/ε0 Т, % ε/ε0 Т, % ε/ε0 Т, % ε/ε0 Т, %
1 79.0 18.0 3.0 9200 18,4 9000 18,1 8500 17,6 8200 17,6
2 78.0 18.5 3.5 9400 20,0 9100 19,5 8700 19,5 8100 19,2
3 77.0 19.0 4.0 12000 31,8 11400 30,8 10500 30,0 9400 30,0
4 76.0 19.5 4.5 12200 34,4 12400 30,0 13200 30,0 6900 30,4
5 75.0 20.0 5.0 12100 32,3 12050 31,6 11700 30,6 7500 30,3
6 74.0 20.5 5.5 10200 19,3 9800 18,5 8800 17,2 7400 17,1
7 73.0 21.0 6.0 10100 18,7 10000 18,4 9900 16,5 8200 15,0
Таблица 5. Электрофизические характеристики оптимальных составов
предлагаемого материала*.
№№ п/п* ε/ε0 Т, %
NdBO3 LaBO3 SmBO3 PrBO3 NdBO3 LaBO3 SmBO3 PrBO3
3 12000 11400 10500 9400 31.8 30.8 30.0 30.0
4 12200 12400 13200 6900 34.4 30.0 30.0 30.4
5 12100 12050 11700 7500 32.3 31.6 30.6 30.3
* - Номера примеров соответствуют приведенным в табл. 4.
Таблица 6. Сравнение электрофизических характеристик ε/ε0 и Т, полученных
в материале-прототипе [11] и в предлагаемом материале.
Материалы Электрофизические характеристики
ε/ε0 Т, %
Материал-прототип [11] 485÷760 5.0÷21.0
Предлагаемый материал 6900÷13200 30.0÷34.4

Claims (4)

  1. Сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария-стронция, содержащий BaTiO3, SrTiO3 и лантаноидсодержащие добавки, отличающийся тем, что в качестве лантаноидсодержащих добавок использованы бораты лантаноидов LnBO3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. BaTiO3 – 77,0-75,0;
  3. SrTiO3 – 19,0-20,0;
  4. LnBO3 – 4,0-5,0, где Ln – один из редкоземельных элементов группы La, Nd, Pr, Sm.
RU2020134749A 2020-10-22 2020-10-22 Сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария-стронция RU2751527C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134749A RU2751527C1 (ru) 2020-10-22 2020-10-22 Сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария-стронция

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134749A RU2751527C1 (ru) 2020-10-22 2020-10-22 Сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария-стронция

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2751527C1 true RU2751527C1 (ru) 2021-07-14

Family

ID=77019825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134749A RU2751527C1 (ru) 2020-10-22 2020-10-22 Сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария-стронция

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751527C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6908960B2 (en) * 1999-12-28 2005-06-21 Tdk Corporation Composite dielectric material, composite dielectric substrate, prepreg, coated metal foil, molded sheet, composite magnetic substrate, substrate, double side metal foil-clad substrate, flame retardant substrate, polyvinylbenzyl ether resin composition, thermosettin
RU2293717C1 (ru) * 2005-09-05 2007-02-20 Елизавета Аркадьевна Ненашева Керамический композитный материал
US20100071179A1 (en) * 2008-09-24 2010-03-25 Ngk Insulators, Ltd. Method for producing cyrstallographically oriented ceramic
RU2422404C1 (ru) * 2007-11-26 2011-06-27 Елизавета Аркадьевна Ненашева Керамический сегнетоэлектрический композитный материал с малыми диэлектрическими потерями

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6908960B2 (en) * 1999-12-28 2005-06-21 Tdk Corporation Composite dielectric material, composite dielectric substrate, prepreg, coated metal foil, molded sheet, composite magnetic substrate, substrate, double side metal foil-clad substrate, flame retardant substrate, polyvinylbenzyl ether resin composition, thermosettin
RU2293717C1 (ru) * 2005-09-05 2007-02-20 Елизавета Аркадьевна Ненашева Керамический композитный материал
RU2422404C1 (ru) * 2007-11-26 2011-06-27 Елизавета Аркадьевна Ненашева Керамический сегнетоэлектрический композитный материал с малыми диэлектрическими потерями
US20100071179A1 (en) * 2008-09-24 2010-03-25 Ngk Insulators, Ltd. Method for producing cyrstallographically oriented ceramic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liou et al. Dielectric characteristics of doped Ba1− xSrxTiO3 at the paraelectric state
Valant et al. Ag (Nb, Ta) O3-based ceramics with suppressed temperature dependence of permittivity
US6936559B2 (en) Tunable devices incorporating cacu3ti4o12
EP3358039A1 (en) Dielectric thin film, capacitor element, and electronic component
Roberts et al. Dielectric properties of barium titanium niobates
Muhsen et al. Structure refinement and impedance analysis of Ba 0.85 Ca 0.15 Zr 0.10 Ti 0.90 O 3 ceramics sintered in air and nitrogen
Laishram et al. Enhanced dielectric loss of Mg doped Ba0. 7Sr0. 3TiO3 ceramics
US8067324B2 (en) Low dielectric loss ceramic ferroelectric composite material
Abd El-razek et al. Effect of grain size on the dielectric properties of lanthanum-doped PbTiO3 perovskite ceramics
Zaitouni et al. Structural, dielectric, ferroelectric and tuning properties of Pb-free ferroelectric Ba0. 9Sr0. 1Ti1-xSnxO3
Chen et al. Effects of sintering temperature on the dielectric and piezoelectric properties of Sr additive Sm-modified PbTiO3 ceramics
RU2751527C1 (ru) Сегнетоэлектрический керамический материал на основе титаната бария-стронция
EP2164819A1 (en) Ceramic dielectric formulation for broad band uhf antenna
JP2020152630A (ja) 低い誘電損失を有する誘電体の製造方法及びそれによって製造される誘電体
Huang et al. Structure, dielectric and impedance properties of BaTiO 3–Bi (Y 0.5 Yb 0.5) O 3 lead-free ceramics
KR101013762B1 (ko) 전계 가변형 ＢＳＴ-Ｐｂ계 파이로클로어 복합 유전체박막과 제조방법
EP0767466B1 (en) Compensation of the temperature coefficient of the dielectric constant of barium strontium titanate
Kumari et al. Enhancement in the dielectric properties of Sm doped BaTiO3 bulk ceramics
CN1438199A (zh) 高介电常数陶瓷及其制备方法
US6890875B2 (en) Tunable devices incorporating BiCu3Ti3FeO12
CN1275902C (zh) 铌酸盐微波介电陶瓷及其制备方法
CN1179915C (zh) 高频介电陶瓷材料及其制备方法
CN1472171A (zh) 铌酸盐高频介电陶瓷及其制备方法
JP4541692B2 (ja) 誘電体磁器組成物
JPH087651A (ja) 高周波用誘電体組成物