二维钙钛矿材料、包括其的介电材料和多层电容器制造技术

二维钙钛矿材料、包括其的介电材料和多层电容器。所述二维钙钛矿材料包括：包括层叠的具有正电荷的第一层和具有负电荷的第二层的层状金属氧化物、从所述层状金属氧化物剥落的单层纳米片、多个所述单层纳米片的纳米片层叠体、或其组合，其中所述二维钙钛矿材料以大于或等于约80体积％的量包括具有二维晶体结构的第一相，基于100体积％的所述二维钙钛矿材料，和所述二维钙钛矿材料由化学式1表示。

【技术实现步骤摘要】
二维钙钛矿材料、包括其的介电材料和多层电容器对相关申请的交叉引用本申请要求于2017年3月31日提交的韩国专利申请No.10-2017-0042201的优先权、以及由其产生的所有权益，将其内容全部引入本文中作为参考。
公开了二维钙钛矿材料、包括其的介电材料、和多层电容器。
技术介绍
作为具有大的容量的小型电容器的多层陶瓷电容器(MLCC)是通过如下获得的电子器件：交替地层叠介电陶瓷成分和内部电极并且将其同时焙烧。根据对于电子器件的提供小的尺寸、薄膜、和更大的容量的持续要求，仍然存在对于开发与常规的多层陶瓷电容器结构相比具有进一步更小的尺寸和更大的薄度、以及更大的容量的电容器的不断增加的需求。另外，呈现出良好的介电特性的介电材料的粒间(晶粒间)绝缘型电容器可在具有导电性或半导电性(半导体性)的晶粒例如导电或半导电晶粒之间形成粒间绝缘层，因此所述粒间绝缘型电容器可具有比包括整个相对厚的陶瓷层作为介电层的常规多层陶瓷电容器大的表观相对电容率(介电常数)，并且小型化和更大的容量可为可能的。粒间绝缘型电容器的表观相对电容率趋向于与粒间绝缘层的颗粒尺寸大体成正比并且与粒间绝缘层的厚度成反比。然而，随着粒间绝缘层的厚度减小，粒间绝缘层的相对电容率也减小，并且粒间绝缘层可具有在于如下的问题：考虑到或者考虑粒间绝缘型电容器的相对电容率，粒间绝缘层的厚度可保持在预定范围内。
技术实现思路
实施方式提供即使在具有几纳米到几十纳米的厚度的区域中也具有大的相对电容率的二维钙钛矿材料。实施方式提供通过包括所述二维钙钛矿材料而具有改善的容量特性以及实现小型化和薄膜的介电材料、以及多层电容器。根据实施方式，二维钙钛矿材料包括：包括层叠的具有正电荷的第一层和具有负电荷的第二层的层状金属氧化物、从所述层状金属氧化物剥落的单层纳米片、所述单层纳米片的纳米片层叠体、或其组合，其中所述二维钙钛矿材料包括约80体积％或更多的具有二维晶体结构的第一相，基于100体积％的所述二维钙钛矿材料，和所述二维钙钛矿材料由化学式1表示。化学式1X[A11(n-m-1)A12mBnO(3n+1)]在化学式1中，X包括H、Li、Na、K、Rb、Cs、阳离子化合物、或其组合，A11和A12各自包括具有+2至+3价的金属元素，其中A12具有比A11大的离子半径，B包括Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、W、Mo、Cr、Sn、或其组合，n≥3，m>0，和n-m≠1。所述二维钙钛矿材料可由化学式2a表示。化学式2aX[A21(n-m-1)BamBnO(3n+1)]在化学式2a中，X和B与在化学式1中相同，A21包括Be、Mg、Ca、Sr、Pb、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、或其组合，n≥3，和0<m≤1。所述二维钙钛矿材料可由化学式2b表示。化学式2bX[Sr(n-m-1)A32mBnO(3n+1)]在化学式2b中，X和B与在化学式1中相同，A32包括Ba、Pb、或其组合，n≥3，和0<m≤1。所述二维钙钛矿材料可由化学式2c表示。化学式2cX[A41(2-m)A42mB3O10]在化学式2c中，X和B与在化学式1中相同，A41和A42各自包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、或其组合，其中A42具有比A41大的离子半径，和0<m≤1。所述第一相可为Dion-Jacobson相。X可包括所述阳离子化合物，和所述阳离子化合物可包括(C1至C16烷基)铵化合物、(C1至C16烷基)胺化合物、或其组合。所述阳离子化合物可包括四甲基铵化合物、四乙基铵化合物、四丙基铵化合物、四丁基铵化合物、甲基胺化合物、乙基胺化合物、丙基胺化合物、丁基胺化合物、或其组合。所述层状金属氧化物的第一层可包括质子、碱金属离子、或其组合。所述单层纳米片可包括从所述层状金属氧化物剥落的第二层。所述单层纳米片可包括附着至所述第二层的表面的所述阳离子化合物。所述单层纳米片的厚度可小于或等于约10纳米(nm)，和所述单层纳米片的平均纵向直径可为约10nm-约100微米(μm)。所述二维钙钛矿材料在1千赫兹(kHz)下可具有大于或等于约200的相对电容率。根据实施方式，介电材料包括：多个包括半导体或导电材料的晶粒；和在所述晶粒之间的晶界绝缘层；其中所述晶界绝缘层覆盖所述晶粒的至少一个的表面的至少一部分并且包括二维钙钛矿材料，所述二维钙钛矿材料由化学式1表示并且包括约80体积％或更多的具有二维晶体结构的第一相，基于100体积％的所述二维钙钛矿材料化学式1X[A11(n-m-1)A12mBnO(3n+1)]。在化学式1中，X包括H、Li、Na、K、Rb、Cs、阳离子化合物、或其组合，A11和A12各自包括具有+2至+3价的金属元素，其中A12具有比A11大的离子半径，B包括Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、W、Mo、Cr、Sn、或其组合，n≥3，m>0，和n-m≠1。所述二维钙钛矿材料可包括：包括层叠的具有正电荷的第一层和具有负电荷的第二层的层状金属氧化物、从所述层状金属氧化物剥落的单层纳米片、所述单层纳米片的纳米片层叠体、或其组合。所述二维钙钛矿材料可覆盖所述晶粒的整个表面。所述阳离子化合物可包括(C1至C16烷基)铵、(C1至C16烷基)胺化合物、或其组合。所述二维钙钛矿材料可以约10体积％-约100体积％的量存在，基于100体积％的所述晶界绝缘层。所述晶粒可包括钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、锆酸铅、锆钛酸铅(钛酸锆酸铅)、或其组合。根据实施方式，多层电容器包括：包括内部电极和介电层的层叠体结构，其中所述介电层包括介电材料，所述介电材料包括多个包括半导体或导电材料的晶粒和在所述晶粒之间的晶界绝缘层，所述晶界绝缘层覆盖所述晶粒的至少一个的表面的至少一部分，和所述晶界绝缘层包括二维钙钛矿材料，所述二维钙钛矿材料由化学式1表示并且包括约80体积％或更多的具有二维晶体结构的第一相，基于100体积％的所述二维钙钛矿材料化学式1X[A11(n-m-1)A12mBnO(3n+1)]在化学式1中，X包括H、Li、Na、K、Rb、Cs、阳离子化合物、或其组合，A11和A12各自包括具有+2至+3价的金属元素，其中A12具有比A11大的离子半径，B包括Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、W、Mo、Cr、Sn、或其组合，n≥3，m>0，和n-m≠1。所述内部电极和所述介电层各自的至少两个层可交替和层叠。所述介电层可具有小于约500nm的厚度和大于或等于约4,000的相对电容率。由于根据实施方式的二维钙钛矿材料的相对电容率即使在其厚度减小时也不减小到低于预定的水平，因此当使用所述二维钙钛矿材料作为介电材料时，所述二维钙钛矿材料可以超薄膜提供介电材料。因此，它可克服对比性粒间绝缘型电容器、多层电容器等的局限。附图说明通过参照附图进一步详细地描述其示例性实施方式，本公开内容的以上和其它优点和特征将变得更加明晰，其中：图1示意性地显示，在根据实施方式的二维钙钛矿材料中X为碱金属，图2示意性地显示，在根据实施方式的二维钙钛矿材料中，碱金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二维钙钛矿材料，包括包括层叠的具有正电荷的第一层和具有负电荷的第二层的层状金属氧化物、从所述层状金属氧化物剥落的单层纳米片、多个所述单层纳米片的纳米片层叠体、或其组合，其中所述二维钙钛矿材料包括80体积％或更多的具有二维晶体结构的第一相，基于100体积％的所述二维钙钛矿材料，和所述二维钙钛矿材料由化学式1表示化学式1X[A11(n‑m‑1)A12mBnO(3n+1)]其中，在化学式1中，X包括H、Li、Na、K、Rb、Cs、阳离子化合物、或其组合，A11和A12各自包括具有+2至+3价的金属元素，其中A12具有比A11大的离子半径，B包括Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、W、Mo、Cr、Sn、或其组合，n≥3，m>0，和n‑m≠1。

【技术特征摘要】
2017.03.31 KR 10-2017-00422011.二维钙钛矿材料，包括包括层叠的具有正电荷的第一层和具有负电荷的第二层的层状金属氧化物、从所述层状金属氧化物剥落的单层纳米片、多个所述单层纳米片的纳米片层叠体、或其组合，其中所述二维钙钛矿材料包括80体积％或更多的具有二维晶体结构的第一相，基于100体积％的所述二维钙钛矿材料，和所述二维钙钛矿材料由化学式1表示化学式1X[A11(n-m-1)A12mBnO(3n+1)]其中，在化学式1中，X包括H、Li、Na、K、Rb、Cs、阳离子化合物、或其组合，A11和A12各自包括具有+2至+3价的金属元素，其中A12具有比A11大的离子半径，B包括Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、W、Mo、Cr、Sn、或其组合，n≥3，m>0，和n-m≠1。2.如权利要求1所述的二维钙钛矿材料，其中所述二维钙钛矿材料由化学式2a表示：化学式2aX[A21(n-m-1)BamBnO(3n+1)]其中，在化学式2a中，X和B与在化学式1中相同，A21包括Be、Mg、Ca、Sr、Pb、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、或其组合，n≥3，和0<m≤1。3.如权利要求1所述的二维钙钛矿材料，其中所述二维钙钛矿材料由化学式2b表示：化学式2bX[Sr(n-m-1)A32mBnO(3n+1)]其中，在化学式2b中，X和B与在化学式1中相同，A32包括Ba、Pb、或其组合，n≥3，和0<m≤1。4.如权利要求1所述的二维钙钛矿材料，其中所述二维钙钛矿材料由化学式2c表示：化学式2cX[A41(2-m)A42mB3O10]其中，在化学式2c中，X和B与在化学式1中相同，A41和A42各自包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、或其组合，其中A42具有比A41大的离子半径，和0<m≤1。5.如权利要求1所述的二维钙钛矿材料，其中所述第一相为Dion-Jacobson相。6.如权利要求1所述的二维钙钛矿材料，其中X包括阳离子化合物，和所述阳离子化合物包括(C1至C16烷基)铵化合物、(C1至C16烷基)胺化合物、或其组合。7.如权利要求6所述的二维钙钛矿材料，其中所述阳离子化合物包括四甲基铵化合物、四乙基铵化合物、四丙基铵化合物、四丁基铵化合物、甲基胺化合物、乙基胺化合物、丙基胺化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁度源，卢钟旭，梁大珍，郭灿，金亨俊，李宇镇，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR