Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция



Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция
Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция
Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция

 


Владельцы патента RU 2571478:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) (RU)

Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция предназначен для получения сегнетоэлектрических материалов и может быть использован в области радиоэлектронной промышленности, например, в качестве конденсаторов малых линейных размеров. Шихта для получения сегнетоэлектрического материала состава Ba0,8Sr0,2TiO3 включает нитрат бария, нанокристаллический диоксид титана и нитрат калия, а также дополнительно содержит нитрат стронция при следующем соотношении компонентов, мол. %: Ba(NO3)2 10-16; Sr(NO3)2 2,5-4,0; TiO2 12,5-20; ΚNO3 60-75. Исходные порошки смешивают, отжигают при температуре 600°С и промывают дистиллированной водой, удаляя нитрат калия. Полученные ультра- и наноразмерные порошки сегнетоэлектрического материала позволят уменьшить линейные размеры элементов микроэлектроники при сохранении их электрофизических характеристик. Кроме того, достигается снижение энергоемкости процесса получения сегнетоэлектрического материала за счет понижения температуры, сокращения времени синтеза, отсутствия дополнительных этапов промежуточного и финального помола. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к композициям, предназначенным для получения сегнетоэлектрических материалов, и может быть использовано в области радиоэлектронной промышленности для уменьшения линейных размеров элементов, например конденсаторов малых линейных размеров, создаваемых на основе титаната бария, без потери функциональных параметров.

Известны составы композиций для получения сегнетоэлектрических о материалов, направленные на повышение диэлектрической проницаемости материалов путем повышения однородности состава для получения сегнетоэлектрических материалов, см. патент РФ №2374207. Это достигается тем, что состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала, включающий оксид висмута, диоксид титана, дополнительно содержит хлорид лантана и нитрат калия при следующем соотношении компонентов, мол. %:

Bi2O3 - 17,4-22,8;

LaCl3 - 8,71-11,4;

TiO2 - 32,7 - 42,7;

ΚΝO3 - 23,1-41,2.

Известно получение ультра- и нанодисперсных сегнетоэлектрических порошковых материалов на основе титаната бария (с размером частиц 20-500 нм), см. патент РФ №2356838. Это достигается тем, что состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала, включающий нитрат бария, отличается тем, что дополнительно содержит аморфный гидроксид титана и нитрат калия при следующем соотношении компонентов, мол. %:

Ba(NO3)2 - 10,0-16,7;

Ti(OH)2 - 10,0-16,7;

ΚΝO3 - 66,6-80,0.

Данное техническое решение выбрано нами в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа является невозможность получить сегнетоэлектрический материал с низкой диэлектрической проницаемостью, что затрудняет его использование в ряде элементов микроэлектроники.

Задачей изобретения является снижение диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрического материала при сохранении нанодисперсности материала и остальных важных для микроэлектроники электрофизических характеристик.

Сущность изобретения заключается в следующей совокупности существенных признаков, обеспечивающей получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Согласно изобретению состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция, включающий нитрат бария, нанокристаллический диоксид титана и нитрат калия, характеризуется тем, что он дополнительно содержит нитрат стронция при следующем соотношении компонентов, мол. %:

Ba(NO3)2 - 10-16;

Sr(NO3)2 - 2,5-4,0;

TiO2 - 12,5-20;

ΚΝO3 - 60-75.

Технический результат, проявляющийся при реализации совокупности существенных признаков заявленного решения, заключается в снижении диэлектрической проницаемости получаемого материала вследствие добавления в композицию стронция и выбранного состава композиции. Снижение диэлектрической проницаемости титаната бария-стронция происходит за счет добавления к материалу с высокой диэлектрической проницаемостью (титанат бария с ε=1000-1400) материала, имеющего малую диэлектрическую проницаемость, а именно титаната стронция с ε=90-350, причем упомянутые титанат бария и титанат стронция содержатся в таких количествах, которые обеспечивают низкую диэлектрическую проницаемость, малый тангенс потерь и высокую настраиваемость керамического сегнетоэлектрического композитного материала.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена дифрактограмма титаната бария-стронция Ba0,8Sr0,2TiO3.

Дифрактограмма синтезированного материала свидетельствует о том, что получен титанат бария-стронция, а уширение рефлексов на дифрактограмме свидетельствует о том, что частицы порошка находятся в ультрадисперсном состоянии.

Заявляемый состав может быть получен следующим способом. В качестве реагентов используют промышленные порошковые материалы химической чистоты Ва(NO3)2, Sr(NO3)2, KNO3. Состав компонентов в реакционной композиции отвечает соотношению 11,4 Ba(NO3)2-2,9 Sr(NO3)2-14,3 TiO2-71,4 ΚΝO3 мол. %. Нанокристаллический оксид титана ТiO2 предварительно получают путем обменных реакций из раствора хлорида титана.

Компоненты, взятые в указанной пропорции, смешивают в произвольной последовательности и растирают в ступке. Для получения материала композицию помещают в тигель и отжигают в воздушной атмосфере при температуре 600°С в течение 40-90 минут. Нитрат калия является водорастворимой солью и после термообработки удаляется из композиции путем промыва дистиллированной водой. Продукт реакции Ва0,8Sr0,2TiO3 сушится при температуре порядка 100°С в течение 120 минут. Полученный материал представляет собой рассыпчатый мелкокристаллический порошок, не требующий дополнительного размола в шаровых мельницах. Дифрактограмма полученного материала полностью исчерпывается пиками титаната бария Ва0,8Sr0,2TiO3. На чертеже показана дифрактограмма титаната бария-стронция Ba0,8Sr0,2TiO3, синтезированного с использованием оптимального состава композиции при температуре 600°С. Время синтеза - 1 ч.

Обоснование границ содержания компонентов заявленной композиции представлено в таблице 1.

Примечание: составы 1-3 на границе заявленных интервалов, состав 2 - в их середине.

Составы композиций с содержанием нитрата калия менее 60 мол. % не могут быть использованы, так как размеры полученных частиц довольно велики 0,5-1 мкм.

Составы с содержанием нитрата калия свыше 75 мол. % использовать экономически нецелесообразно, так как степень разбавления реакционной композиции становится достаточно высокой и увеличивается расход реагента ΚΝO3, при этом уменьшается выход продукта реакции (титаната бария-стронция).

Таким образом, заявляемый состав для получения ультра- и наноразмерных сегнетоэлектрических материалов позволит уменьшить линейные размеры элементов микроэлектроники при сохранении их электрофизических характеристик. Кроме того, достигается снижение энергоемкости процесса получения сегнетоэлектрического материала за счет понижения температуры, сокращения времени синтеза, отсутствия дополнительных этапов промежуточного и финального помола.

Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция, включающий нитрат бария, нанокристаллический диоксид титана и нитрат калия, характеризующийся тем, что он дополнительно содержит нитрат стронция при следующем соотношении компонентов, мол. %:
Ba(NO3)2 - 10-16;
Sr(NO3)2 - 2,5-4,0;
TiO2 - 12,5-20;
KNO3 - 60-75.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения керамических материалов на основе карбида вольфрама (WC), а также к технологии искрового плазменного спекания для получения керамических нанокомпозитов, обрабатываемых электрофизическими и электрохимическими методами, и может быть использовано в различных областях науки и техники.

Изобретение относится к композиционным керамическим материалам конструкционного назначения и способу его получения. Материал может быть использован для изготовления высокопрочных изделий, преимущественно в медицинской области в качестве эндопротезов суставов.

Изобретение относится к инструментальной промышленности, в частности к обработке металлов резанием, и может быть использовано при изготовлении режущих керамических пластин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам изготовления периклазовых клинкеров для производства огнеупорных материалов. Способ изготовления периклазового клинкера, содержащего 90-98% MgO, включает кальцинацию природного магнезита при температуре 900-1050оС, помол кальцинированного магнезита, его брикетирование и обжиг брикета.

Изобретение относится к технологии конструкционной керамики и может быть использовано для изготовления износостойких изделий, используемых в качестве подшипников, нитеводителей, водителей для проволоки, шаровых клапанов в устройствах для перекачки суспензий, а также в качестве деталей бумагоделательных машин.

Изобретение относится к способам изготовления керамических изделий из нанопорошков диоксида циркония и может быть использовано в машиностроении, химической промышленности и медицине для получения конструкционных и функциональных материалов.

Изобретение относится к технологии керамических материалов конструкционного назначения и может быть использовано для изготовления пористых изделий для высокотемпературной теплоизоляции или теплозащиты, носителей катализаторов и фильтров очистки жидких и газовых сред.

Изобретение относится к производству термостойких изделий из керамических материалов, которые могут иметь электротехническое назначение. Технический результат изобретения - улучшение физико-механических свойств изделий и возможность изготовления изделий сложной формы Композицию из порошка нитрида кремния с добавками оксидов металлов из группы: Al2O3, Y2O3, MgO, взятых в количествах Al2O3 2-6 мас.%, Y2O3 не более 9 мас.%, MgO не более 6 мас.% от массы шихты (общее количество добавок составляет не более 17% от массы шихты) подвергают механоактивации в среде этанола, высушивают смесь, проводят холодное одноосевое прессование в закрытой пресс-форме при давлении 50-100 МПа.

Изобретение относится к технологии плотно спеченных керамических материалов конструкционного назначения и может быть использовано для изготовления изделий, сочетающих высокие показатели прочности с повышенными термомеханическими свойствами и элементы ударопрочной защиты.

Изобретение относится к многослойному пьезоэлектрическому элементу, содержащему слои пьезоэлектрического материала и электроды, включая в себя внутренний электрод, при этом слои пьезоэлектрического материала и электроды укладываются поочередно; каждый слой пьезоэлектрического материала содержит в качестве основного компонента оксид металла типа перовскита, представленный с помощью общей формулы (1), и марганец, включенный в состав оксида металла типа перовскита (Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3, где 1,00≤a≤1,01, 0,02≤x≤0,30, 0,020≤y≤0,095 и y≤x (1); и содержание марганца на металлической основе по отношению к 100 весовым частям оксида металла типа перовскита составляет 0,02 весовые части или более и 0,40 весовых частей или менее.
Изобретение может быть использовано при изготовлении пигментов для белых красок и покрытий, в том числе для терморегулирующих покрытий. Для получения порошков твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3 порошки карбоната бария BaCO3, карбоната стронция SrCO3 и диоксида титана TiO2 смешивают в необходимом количестве весовых частей.

Изобретение относится к получению сырья для производства керамических изделий с положительным температурным коэффициентом электрического сопротивления (ПТК-керамики) методом инжекционного формования.

Изобретение относится к области получения сложных оксидных материалов, в частности к получению титанатов щелочноземельных металлов или свинца, частично замещенных железом, и может быть использовано для производства материалов газовых сенсоров, работающих при высоких (выше 1000°C) температурах, а также материалов, обладающих важными для практического использования электрическими, магнитными, оптическими и магнитооптическими характеристиками.
Изобретение относится к области материалов для устройств, работающих на сегнето- и пироэлектрическом эффекте. .

Изобретение относится к низкотемпературным стеклокерамическим материалам и может быть использовано в электронной технике СВЧ. .

Изобретение относится к области электроники, более конкретно к пироэлектрическим материалам для неохлаждаемых приемников инфракрасного излучения диапазона 8-14 мкм.
Изобретение относится к области электронной техники, а именно к способу изготовления нагревательных терморезисторов с положительным температурным коэффициентом сопротивления.
Изобретение относится к области электронной техники, в частности к составам и способам получения керамических резистивных материалов. .

Изобретение относится к производству материалов для электронной техники и может быть использовано в технологии производства изделий микроволновой и СВЧ-техники. .
Изобретение относится к способам получения керамических материалов на основе оксида алюминия и может быть использовано в медицине при производстве имплантатов, металлургии, радиотехнике, энергетике и теплотехнике. Технический результат заключается в получении плотного керамического материала, обладающего высокими физико-механическими характеристиками и удовлетворяющего медицинским требованиям для производства имплантатов. Для синтеза алюмомагнезиальной шпинели смешивают оксид алюминия с карбонатом магния в стехиометрическом соотношении и обжигают при режимах, обеспечивающих шпинелеобразование. Из порошка шпинели и оксида алюминия готовят суспензию, диспергируют, подвергают распылительной сушке с получением пресс-порошка со сферическими гранулами, формуют заготовки и обжигают при температуре 1550-1650°C. Для получения керамики используют смесь алюмомагнезиальной шпинели и оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %: алюмомагнезиальная шпинель в пересчёте на оксид магния 0,1-0,3, оксид алюминия - остальное. 1 пр.
Наверх