中國粉體網訊  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、發展最為迅速的一種無源元件。其中C0G (NP0)類電介質，介電常數和損耗（tanδ<15×10^-4）均比較小，具有最穩定的電氣性能，隨著溫度、頻率、電壓與時間的改變其介電特性基本不發生變化，廣泛應用于對性能穩定性要求高的高頻電路。

在電子與通信信息的高速發展進程中，電子整機在小型化、高可靠性、高性能方面的需求，進一步推動了應用于通信領域的C0G (NP0)高頻熱穩定型MLCC需求量的迅速增加，使得其在未來的一段時間內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，根據李赫德涅凱對數混合定則，B位摻雜少量的Ti⁴⁺，可調節其介電常數溫度系數近0。開發(Sr，Ca)(Zr，Ti)O₃材料體系可獲得在兩端元系統中無法實現的特性，實現C0G類介質材料介電常數系列化，具有生產成本低，強抗還原性、高可靠性等優點，是當前C0G類介質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計容忍因子調控陶瓷微結構的策略，成功制備了正交相和立方相共存的(Sr，Ca)(Zr，Ti)O₃介質陶瓷，大幅提升了材料的品質因數。在正交-立方相變界面處形成的共格相界面，由于應變驅動，共格相界面結構為高有序度的重構超晶格結構，該結構具有較低的晶格振動非簡諧性。最終獲得線性C0G類材料的品質因數為26300GHz，是文獻報道最高值（13600GHz）的兩倍，同時具有近零介電常數溫度系數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、晶格結構a/c與其非化學計量比z的相互關聯圖

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

信息來源：上海硅酸鹽研究所

（中國粉體網編輯整理/山川）

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