锆酸铅基反铁电多层电容器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锆酸铅基反铁电多层电容器及其制备方法，用于制备锆酸铅基反铁电多层电容器的锆酸铅基反铁电材料的化学通式为(Pb

【技术实现步骤摘要】
锆酸铅基反铁电多层电容器及其制备方法
本专利技术属于电子功能材料与器件
，具体涉及一种锆酸铅基反铁电多层电容器及其制备方法。
技术介绍
人类文明的进步和科学技术的飞速发展在无形中增加了自能源的利用和探索，但是由于能源的大量消耗，能源问题逐渐成为21世纪的人们所面临的主要难题之一。故而增加传统能源在实际应用中的利用率和不断创新去探索新能源代替传统能源逐步成为世界各国研究者的追求目标。其中人们对电子产品方便、简单、快捷的要求，促使相应的电子电路向着集成化、微型化、简洁化发展，给电子元器件设定了新的要求，对于高储能器件和高储能材料的基础性研究首当其冲成为了各大高校、研究机构的研究内容和重点。锆酸铅基反铁电材料是典型的钙钛矿相结构，反铁电到铁电相发生相变时伴随着巨大的相变电流，其方向与外加场强的方向一致，从宏观上去看电荷沿着电场方向移动，当施加反向电压时，铁电体相向反铁体转变此时电荷被储存，这是其作为储能电容的理论基础。电子技术、信息技术和控制技术的发展，以及器件的小型化和集成化趋势对材料提出了新的要求。因此，研制储能材料与新型储能技术是关系到我国电子技术发展的紧迫任务之一。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种锆酸铅基反铁电材料。本专利技术的锆酸铅基反铁电材料，其化学通式为(Pb0.92-xBa0.05La0.02Dyx)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3；其中，x的取值范围为：0＜x≤0.06。根据本专利技术实施例的锆酸铅基反铁电材料，通过在锆酸铅基反铁电材料中掺杂Dy，提高了锆酸铅基反铁电材料的储能密度，提高了储能效率。用掺杂了Dy的锆酸铅基反铁电材料制备的电容器，在外加电场的作用下，会随Dy含量的增加反铁电相越稳定，能够获得较大的反铁电到铁电转变电场(EAFE-FE)，EAFE-FE与铁电到反铁电转变电场(EFE-AFE)的差值ΔE逐渐降低，提高了多层电容器的储能密度和储能效率。本专利技术的另一个目的在于提出所述的锆酸铅基反铁电材料的制备方法，包括如下步骤：S101：将四氧化三铅、氧化钡、氧化镧、氧化镝、氧化锆、氧化锡和氧化钛按照摩尔比(0.92-x)：0.05：0.02：x：0.68：0.27：0.05混合，得到混合物，然后将所述混合物放入球磨罐中，再加入酒精和氧化锆球球磨2h～6h后烘干；S102：将所述步骤S101得到的产物加热至910℃～1100℃并保温2h～6h；S103：将所述步骤S102得到的产物放入球磨罐中，再加入酒精和氧化锆球球磨3h～6h后烘干，得到锆酸铅基反铁电材料。另外，根据本专利技术上述实施例的锆酸铅基反铁电材料的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：作为本专利技术优选的实施方式，在所述步骤S101中，烘干的温度为80℃～100℃，烘干的时间为3h～6h；在所述步骤S103中，烘干的温度为80℃～100℃，烘干的时间为3h～6h；在所述步骤S101中，所述混合物与所述酒精和所述氧化锆球的质量比为1:1.5:1；在所述步骤S103中，所述步骤S102得到的产物与所述酒精和所述氧化锆球的质量比为1:1.5:1；所述氧化锆球的直径为2mm～10mm。本专利技术的另一目的在于提出一种锆酸铅基反铁电厚膜的制备方法。所述的锆酸铅基反铁电厚膜的制备方法，包括如下步骤：S201：将锆酸铅基反铁电材料与甲苯-乙醇溶剂和磷酸三丁酯混合后球磨，得到第一浆料；其中，所述锆酸铅基反铁电材料的重量份数为63份～65份，所述甲苯-乙醇溶剂的重量份数为35份～40份，所述磷酸三丁酯的重量份数为0.5份～1份；S202：向所述第一浆料中加入聚乙二醇、邻苯二甲酸丁酯、PVB、环乙酮，然后球磨得到第二浆料；其中，所述聚乙二醇的重量份数为1.5份～2份，所述邻苯二甲酸丁酯的重量份数为1.5份～2份，所述PVB的重量份数为3份～4份，所述环乙酮的重量份数为0.3份～0.8份，所述甲苯-乙醇溶剂中，甲苯与乙醇的体积比为3：(0.8～1.2)；S203：通过真空除泡法除去所述第二浆料中的气泡，然后通过流延机流延，得到厚度为20μm～80μm的流延膜生带，然后干燥，得到锆酸铅基反铁电厚膜。作为本专利技术的优选的实施方式，在所述步骤S202后，所述步骤S203前，还包括如下步骤：利用冷等静压设备在100MPa～200MPa压强下，保压25min～35min。本专利技术的再一个目的在于提出上述的方法制备得到的锆酸铅基反铁电厚膜。本专利技术的再一个目的在于提出一种锆酸铅基反铁电多层电容器的制备方法。所述的锆酸铅基反铁电多层电容器的制备方法，包括如下步骤：S301：通过切片机将锆酸铅基反铁电厚膜切片，然后通过丝网印刷法在所述切片上印刷电极，再将多层所述印刷有电极的切片重叠后热压，得到多层膜；S302：将所述多层膜在500℃～600℃温度下保温5h～6h，然后在800℃～1000℃温度下保温1h～3h，得到锆酸铅基反铁电多层电容器。作为本专利技术的优选的实施方式，在所述步骤S301中，所述切片的面积为2.25cm2，所述电极的面积为0.225cm2。作为本专利技术的优选的实施方式，在所述步骤S301中，多层所述印刷有电极的切片为10层。本专利技术的再一个目的在于提出上述的方法制备得到的锆酸铅基反铁电多层电容器。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是本专利技术提供的锆酸铅基反铁电多层电容器的XRD图谱；图2是本专利技术提供的锆酸铅基反铁电多层电容器在300kV/cm下的P-E图谱；图3是本专利技术提供的反铁电到铁电的转变电场以及电滞宽度随Dy含量变化的图谱；图4是本专利技术提供的锆酸铅基反铁电多层电容器的能密度和储能效率随着Dy含量变化图谱。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例1实施例1提出了一种(Pb0.90Ba0.05La0.02Dy0.02)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3多层电容器，所述的(Pb0.90Ba0.05La0.02Dy0.02)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3多层电容器的制备方法包括如下步骤：(一)(Pb0.90Ba0.05La0.02Dy0.02)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3材料的制备(1)将四氧化三铅，氧化钡，氧化镧，氧化镝，氧化锆，氧化锡和氧化钛按照摩尔比0.90：0.05：0.02：0.02：0.68：0.27：0.05混合，得到混合物，然后将所述混合物放入球磨罐中，再根据混合物、氧化锆球和酒精的质量比为1:1.5:1加入酒精和氧化锆球，以500转/分转速球磨2h使其均匀混合，然后将其放入干燥箱中以80℃下保温4h烘干，其中，所述氧化锆球的直径为2mm。(2)将步骤(1)得到的产物置于坩埚内，然后将坩埚放入马弗炉，在910℃下保温4h预烧结。(3)将步骤(2)得到的产物放入球磨罐中，根据步骤(2)得到的产物、氧化锆球和酒精的质量比为1:1.5:1加入酒精和氧化锆球，以500转/分转速球磨2h使其充分研磨，然后将将其放入干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锆酸铅基反铁电材料，其特征在于，所述锆酸铅基反铁电材料的化学通式为(Pb

【技术特征摘要】
1.一种锆酸铅基反铁电材料，其特征在于，所述锆酸铅基反铁电材料的化学通式为(Pb0.92-xBa0.05La0.02Dyx)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3；其中，x的取值范围为：0＜x≤0.06。2.权利要求1所述的锆酸铅基反铁电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S101：将四氧化三铅、氧化钡、氧化镧、氧化镝、氧化锆、氧化锡和氧化钛按照摩尔比(0.92-x)：0.05：0.02：x：0.68：0.27：0.05混合，得到混合物，然后将所述混合物放入球磨罐中，再加入酒精和氧化锆球球磨2h～6h后烘干；S102：将所述步骤S101得到的产物加热至910℃～1100℃并保温2h～6h；S103：将所述步骤S102得到的产物放入球磨罐中，再加入酒精和氧化锆球球磨3h～6h后烘干，得到锆酸铅基反铁电材料。3.根据权利要求2所述的锆酸铅基反铁电材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S101中，烘干的温度为80℃～100℃，烘干的时间为3h～6h；在所述步骤S103中，烘干的温度为80℃～100℃，烘干的时间为3h～6h；在所述步骤S101中，所述混合物与所述酒精和所述氧化锆球的质量比为1:1.5:1；在所述步骤S103中，所述步骤S102得到的产物与所述酒精和所述氧化锆球的质量比为1:1.5:1；所述氧化锆球的直径为2mm～10mm。4.一种锆酸铅基反铁电厚膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S201：将权利要求1所述的锆酸铅基反铁电材料与甲苯-乙醇溶剂和磷酸三丁酯混合后球磨，得到第一浆料；其中，所述锆酸铅基反铁电材料的重量份数为63份～65份，所述甲苯-乙醇溶剂的重量份数为35份～40份，所述磷酸三丁酯的重量份数为0.5份～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝喜红，陈立明，李雍，孙宁宁，张奇伟，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15