專利名稱：納米Ag顆粒-Pb(Zr<sub>0.52</sub>Ti<sub>0.48</sub>)O<sub>3</sub>滲流型復(fù)合陶瓷薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及介電薄膜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種滲流型復(fù)合陶瓷薄膜m3(zr，Ti) O3-Agx (PZT-Ag)的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來介電薄膜材料逐漸成為微電子、材料科學(xué)及固體物理學(xué)等領(lǐng)域的一個(gè)重要 研究熱點(diǎn)，電介質(zhì)薄膜在微電子領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。鋯鈦酸鉛是一種典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料，具有許多優(yōu)異的性能。鋯鈦酸鉛有高的 自發(fā)極化、低的工作溫度、電場(chǎng)的可調(diào)制以及非易失性等特點(diǎn)，在隨機(jī)存儲(chǔ)器方面有著很好 的應(yīng)用潛力，引起越來越多的關(guān)注。同時(shí)，鋯鈦酸鉛還有優(yōu)異的壓電、介電、光電、熱釋電等 性能，在微型電子器件、光數(shù)據(jù)傳輸和熱釋電紅外探測(cè)器等領(lǐng)域也有著極大的應(yīng)用前景。近年來，電子器件對(duì)小型化和高性能化的要求越來越高，如何獲得更高性能的介 電薄膜材料已成為眾多科學(xué)工作者為之努力的一個(gè)目標(biāo)。滲流效應(yīng)被證明是有效地提高材 料介電常數(shù)的很有效的手段。對(duì)于損耗較低、在微電子器件領(lǐng)域具有很大應(yīng)用潛力的鋯鈦 酸鉛薄膜來講，如能在其中引入滲流效應(yīng)，更進(jìn)一步地改善性能，提高介電常數(shù)，則將更好 地滿足器件小型化和高性能化的要求，大大拓展?jié)B流型復(fù)合薄膜的應(yīng)用范圍。已經(jīng)知道，對(duì)薄膜材料，要通過控制薄膜中的金屬相的粒徑達(dá)到納米尺度并使其 含量達(dá)到滲流閾值才能獲得滲流效應(yīng)，也即獲得高介電常數(shù)薄膜材料。基于這種思想，利用 溶膠凝膠法原位形成納米金屬銀顆粒的方法，杜丕一等已經(jīng)在單相的鈦酸鉛薄膜中實(shí)現(xiàn)了 滲流效應(yīng)，并申請(qǐng)了專利ZL200710068236. 9。在這一專利中，是通過在溶膠體系中弓I入絡(luò)合 劑檸檬酸與乳酸，將薄膜在水蒸氣與氫氣混合還原氣氛中進(jìn)行熱處理后成功形成復(fù)合有納 米銀顆粒的滲流型銀-鈦酸鉛復(fù)合薄膜。然而，這種將納米銀顆粒引入到薄膜中的工藝相 對(duì)生產(chǎn)成本較高，在實(shí)際的生產(chǎn)中氫氣存放安全系數(shù)低；再則熱處理工藝繁瑣，生產(chǎn)效率也 相對(duì)較低。因此有必要解決體系中銀的氧化問題以簡(jiǎn)化必須通過還原氣氛才能制備獲得納 米銀的難題。另外，銀-鋯鈦酸鉛體系存在Zr、Ag、Pb、Ti等多種元素，顯然這是一個(gè)非常復(fù)雜 的體系，難以直接混溶，特別是Zr、Ag、Pb直接混溶時(shí)極易產(chǎn)生沉淀，同時(shí)這幾種原料也不 能在同一種溶劑中混溶，所以需要解決溶膠的配制問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種H3(Zra52Tia48)O3固溶體復(fù)合納米Ag顆粒的滲流型陶 瓷薄膜及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是該納米Ag顆粒-Pb(Zra52Tia48) O3滲流型復(fù)合陶瓷薄膜以多晶鈣鈦礦相陶瓷為基質(zhì)并在該基質(zhì)中分散有納米銀顆粒，所述 多晶鈣鈦礦相陶瓷為Pb (Zra52Tia48)O3,所述納米銀與Pb (Zra52Tia48)O3的摩爾比為0. 2 0. 8:1。本發(fā)明滲流型復(fù)合陶瓷薄膜的制備方法包括如下步驟
(1)在第一乙二醇甲醚溶劑中加入乙酸鉛(Pb(CH3COO)2 ·3Η20)，并加熱溶解后冷卻得到 Pb溶液；
在乙醇溶劑中先加入硝酸鋯，并加熱溶解后冷卻得到ττ溶液； 在第二乙二醇甲醚溶劑中先加入乙酰丙酮和檸檬酸，然后再加入鈦酸四正丁酯，其中 Ti :Zr=0. 48:0. 52，攪拌共混得到Ti溶膠，且乙酰丙酮檸檬酸乙酸鉛=1 1 1 (摩爾);
在乙二醇溶劑中先加入濃硝酸，然后加入硝酸銀，攪拌至溶解得到Ag溶液，所述濃硝 酸與所述乙酸鉛的摩爾比為2:1，所述硝酸銀與所述乙酸鉛的摩爾比為0. 2 0. 8:1 ；
(2)將所述Ag溶液緩慢加入到Ti溶膠中進(jìn)行混和，并攪拌得到Ag-Ti溶膠；
(3)將1 溶液加入到Ag-Ti溶膠中，攪拌得到Ag-Pb-Ti溶膠；
(4)將^ 溶液加入到Ag-Pb-Ti溶膠中，攪拌得到橙黃色透明、穩(wěn)定、澄清的Ag-Pb-(Zr， Ti)溶膠先驅(qū)體；
(5)利用浸漬提拉法，將步驟(4)最終得到的Ag-Pb-( ，Ti)溶膠先驅(qū)體涂覆在ITO/ 玻璃基板上得到濕膜，每涂覆一層后，先將濕膜在紅外燈下干燥，然后在馬弗爐中550°C 620°C和空氣氣氛下煅燒10 15分鐘；最后，將所得薄膜在550°C 620°C和空氣氣氛下熱 處理2 3小時(shí)，獲得所述Pb (Zr0.52Ti0.48) O3-Agx復(fù)合陶瓷薄膜，其中，x=0. 2 0. 8。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用多種溶劑分別溶解各種原料 (乙酸鉛溶解在乙二醇甲醚中，硝酸鋯溶解在乙醇中，硝酸銀溶解在乙二醇中，鈦酸四正丁 酯溶解在乙二醇甲醚中)，然后按一定順序混合的方法成功解決了溶膠先驅(qū)體難以制備的 問題；本發(fā)明中采用檸檬酸和乙酰丙酮為絡(luò)合劑，其中檸檬酸能夠很好地絡(luò)合1 - (Zr, Ti)-0網(wǎng)絡(luò)與Ag+離子，使Ag+在溶膠中能夠得到很好的分散，使Ag在薄膜基體中均勻分布， 防止了 Ag離子在熱處理過程中快速和大規(guī)模團(tuán)聚而形成大顆粒，很好地控制了其尺寸；另 外，檸檬酸與乙酰丙酮在熱分解時(shí)消耗相對(duì)較多的氧，在煅燒時(shí)能夠使得微區(qū)局部范圍內(nèi) 形成還原環(huán)境，阻止Ag被氧化，因此可以在空氣氣氛中進(jìn)行熱處理而得到單質(zhì)銀顆粒，解 決了需在還原氣氛下處理才能制備納米銀復(fù)合薄膜的難題，這簡(jiǎn)化了熱處理工藝，降低了 生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明納米銀復(fù)合鋯鈦酸鉛薄膜的制備方法簡(jiǎn)單可行，成功解決了薄膜所需溶膠 前驅(qū)體的制備及在空氣氣氛下在薄膜中控制形成納米金屬銀顆粒的難題。制備得到了滲流 型1 (Zra52Tia48) O3-Agx復(fù)合薄膜，而Ag/I^b摩爾比為0. 2 0. 8的薄膜的介電常數(shù)均高于 純Pb(Zra52Tia48)O3薄膜，為純PZT薄膜材料的2 3倍，且摩爾比為0. 6的薄膜的介電常 數(shù)為純1 (Zr0.52Ti0.48) O3薄膜介電常數(shù)的3倍多。此外，本發(fā)明也提供了 一種在電介質(zhì)薄膜 中引入顆粒均勻的納米金屬顆粒的新方法，為提高介電薄膜的介電常數(shù)提供了新思路，而 且薄膜的制備工藝簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的市場(chǎng)前景。
圖1是實(shí)施例1在550°C下制備的Pb (Zra52Tia48) O3-A^4復(fù)合陶瓷薄膜的X射線 衍射圖譜；
圖2是實(shí)施例1在550°C下制備的1 (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.4復(fù)合陶瓷薄膜的紫外-可見光吸收光譜；
圖3是實(shí)施例1在550°C下制備的In3(Zra52Tia48)O3-A^l4復(fù)合陶瓷薄膜的電容(介電 常數(shù))隨頻率變化圖譜；
圖4是實(shí)施例2在600°C下制備的1 (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.6復(fù)合陶瓷薄膜的X射線衍射 圖譜；
圖5是實(shí)施例2在600°C下制備的1 (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.6復(fù)合陶瓷薄膜的紫外-可見 光吸收光譜；
圖6是實(shí)施例2在600°C下制備的In3(Zra52Tia48)O3-A^l6復(fù)合陶瓷薄膜的電容(介電 常數(shù))隨頻率變化圖譜；
圖7是實(shí)施例3在620°C下制備的1 (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.2復(fù)合陶瓷薄膜的X射線衍射 圖譜；
圖8是實(shí)施例3在620°C下制備的1 (Zra52Tia48)O3-A^2復(fù)合陶瓷薄膜的紫外-可見 光吸收光譜；
圖9是實(shí)施例3在620°C下制備的In3(Zra52Tia48)O3-A^2復(fù)合陶瓷薄膜的電容(介電 常數(shù))隨頻率變化圖譜；
圖10是實(shí)施例4在600°C下制備的In3(Zra52Tia48)O3-A^l8復(fù)合陶瓷薄膜的X射線衍 射圖譜；
圖11是實(shí)施例4在600°C下制備的Pb (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.8復(fù)合陶瓷薄膜的紫外_可 見光吸收光譜；
圖12是實(shí)施例4在600°C下制備的In3(Zra52Tia48)O3-A^8復(fù)合陶瓷薄膜的電容(介電 常數(shù))隨頻率變化圖譜。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例中，介電常數(shù)可采用平板電容器模型按下式計(jì)算
S
υ = ere0 — a
其中C為測(cè)試獲得的電容值，單位為F，ε 0=8. 853X 10-12F/m,、為相對(duì)介電常數(shù)，無 量綱，為真空電容率4為上電極面積，J為薄膜的厚度。由于制備的薄膜的厚度基本相同， 而電極的面積也相同，所以電容與相對(duì)介電常數(shù)是成正比的，電容的變化可以間接表明介 電常數(shù)的變化，故介電常數(shù)的變化可用電容變化來代替。另夕卜，在1 (Zra52Tia48) O3-Ag體系的紫外可見吸收光譜中，410nm附近的吸收峰是 由納米銀顆粒的表面等離子共振造成的，所以在以下實(shí)施例中，薄膜的紫外可見吸收光譜 中在410nm附近存在吸收峰則說明薄膜中分散有納米銀顆粒。實(shí)施例1 =Pb(Zra52Tia48)O3-A^l4復(fù)合薄膜的制備 具體制備步驟如下
(1)在乙二醇甲醚溶劑I中加入乙酸鉛(Pb(CH3COO)2 · 3吐0)，并加熱溶解后冷卻得到 Pb溶液；
在乙醇溶劑中先加入硝酸鋯，并加熱溶解后冷卻得到ττ溶液；
在乙二醇甲醚溶劑II中先加入乙酰丙酮和檸檬酸，然后再加入鈦酸四正丁酯，其中Ti 48:0. 52，攪拌共混得到Ti溶膠，且乙酰丙酮檸檬酸乙酸鉛=1:1:1 (摩爾)； 在乙二醇溶劑中先加入濃硝酸，然后加入硝酸銀，攪拌至溶解得到Ag溶液，所述濃硝 酸與所述乙酸鉛的摩爾比為2:1，所述硝酸銀與所述乙酸鉛的摩爾比為0.4:1 ；
(2)將所述Ag溶液緩慢加入到Ti溶膠中進(jìn)行混和，并攪拌得到Ag-Ti溶膠；
(3)將1 溶液加入到Ag-Ti溶膠中，攪拌得到Ag-Pb-Ti溶膠；
(4)將^ 溶液加入到Ag-Pb-Ti溶膠中，攪拌得到橙黃色透明、穩(wěn)定、澄清、濃度為 0. lmol/L 的 Ag-Pb- (Zr，Ti)溶膠先驅(qū)體；
(5)利用浸漬提拉法，將步驟(4)最終得到的Ag-Pb-( ，Ti)溶膠先驅(qū)體涂覆在ITO/ 玻璃基板上得到濕膜，每涂覆一層后，先將濕膜在紅外燈下干燥，然后在馬弗爐中550°C和 空氣氣氛下煅燒10分鐘；三層薄膜全部涂覆完成后，再將所得薄膜在550°C和空氣氣氛下 熱處理2小時(shí)，獲得H3(Zra52Tia48)O3-A^4復(fù)合薄膜。如圖1所示，本實(shí)施例得到的In3(Zra52Tia48)O3-A^l4復(fù)合薄膜的X射線衍射圖譜 表現(xiàn)出陶瓷I3MZra52Tia48)O3的鈣鈦礦相多晶特征衍射峰，說明該陶瓷基體為多晶鈣鈦礦 相 Pb (Zr0.52Ti0.48) O3。如圖2所示，本實(shí)施例得到的W3(Zra52Tia48)O3-A^l4復(fù)合薄膜在410nm附近存在 吸收峰，這說明1 (Zr0.52Ti0.48) O3基質(zhì)中分散有納米銀顆粒。由圖3所示的電容頻譜可知，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，1 (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.4復(fù)合 薄膜的電容都比純鋯鈦酸鉛薄膜的高。在低頻范圍內(nèi)，純鋯鈦酸鉛薄膜的電容約為5pF， Pb (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.4復(fù)合薄膜的電容約為1 lpF，為純鋯鈦酸鉛薄膜的2倍多。實(shí)施例2 =Pb (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.6 復(fù)合薄膜的制備
(1)在乙二醇甲醚溶劑I中加入乙酸鉛(Pb(CH3COO)2· 3吐0)，并加熱溶解后冷卻得到 Pb溶液；
在乙醇溶劑中先加入硝酸鋯，并加熱溶解后冷卻得到ττ溶液； 在乙二醇甲醚溶劑II中先加入乙酰丙酮和檸檬酸，然后再加入鈦酸四正丁酯，其中Ti 48:0. 52，攪拌共混得到Ti溶膠，且乙酰丙酮檸檬酸乙酸鉛=1:1:1 (摩爾)； 在乙二醇溶劑中先加入濃硝酸，然后加入硝酸銀，攪拌至溶解得到Ag溶液，所述濃硝 酸與所述乙酸鉛的摩爾比為2 1，所述硝酸銀與所述乙酸鉛的摩爾比為0. 6 1 ；
(2)將所述Ag溶液緩慢加入到Ti溶膠中進(jìn)行混和，并攪拌得到Ag-Ti溶膠；
(3)將1 溶液加入到Ag-Ti溶膠中，攪拌得到Ag-Pb-Ti溶膠；
(4)將^ 溶液加入到Ag-Pb-Ti溶膠中，攪拌得到橙黃色透明、穩(wěn)定、澄清、濃度為 0. lmol/L 的 Ag-Pb- (Zr，Ti)溶膠先驅(qū)體；
(5)利用浸漬提拉法，將步驟(4)最終得到的Ag-Pb-( ，Ti)溶膠先驅(qū)體涂覆在ITO/ 玻璃基板上得到濕膜，每涂覆一層后，先將濕膜在紅外燈下干燥，然后在馬弗爐中600°C和 空氣氣氛下煅燒13分鐘；四層薄膜全部涂覆完成后，再將所得薄膜在600°C和空氣氣氛下 熱處理3小時(shí)，獲得In3(Zra52Tia48)O3-A^6復(fù)合薄膜。如圖4所示，本實(shí)施例得到的I3MZra52Tia48)O3-A^16復(fù)合薄膜的X射線衍射圖譜 表現(xiàn)出陶瓷I3MZra52Tia48)O3的鈣鈦礦相多晶特征衍射峰，說明該陶瓷基體為多晶鈣鈦礦 相 Pb (Zr0.52Ti0.48) O3。如圖5所示，本實(shí)施例得到的W3(Zra52Tia48)O3-A^l6復(fù)合薄膜在410nm附近存在吸收峰，這說明1 (Zr0.52Ti0.48) O3基質(zhì)中分散有納米銀顆粒。由圖6所示的電容頻譜可知，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，1 (Zra52Tia48) O3-Ag0.6復(fù)合薄 膜的電容都比純鋯鈦酸鉛薄膜的高。在低頻范圍內(nèi)，純鋯鈦酸鉛薄膜的電容約為30pF， Pb (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.6復(fù)合薄膜的電容約為95pF，為純鋯鈦酸鉛薄膜的3倍多。實(shí)施例3 Pb (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.2 復(fù)合薄膜的制備
(1)在乙二醇甲醚溶劑I中加入乙酸鉛(Pb(CH3COO)2· 3吐0)，并加熱溶解后冷卻得到 Pb溶液；
在乙醇溶劑中先加入硝酸鋯，并加熱溶解后冷卻得到ττ溶液； 在乙二醇甲醚溶劑II中先加入乙酰丙酮和檸檬酸，然后再加入鈦酸四正丁酯，其中Ti 48:0. 52，攪拌共混得到Ti溶膠，且乙酰丙酮檸檬酸乙酸鉛=1:1:1 (摩爾)； 在乙二醇溶劑中先加入濃硝酸，然后加入硝酸銀，攪拌至溶解得到Ag溶液，所述濃硝 酸與所述乙酸鉛的摩爾比為2:1，所述硝酸銀與所述乙酸鉛的摩爾比為0. 2:1 ；
(2)將所述Ag溶液緩慢加入到Ti溶膠中進(jìn)行混和，并攪拌得到Ag-Ti溶膠；
(3)將1 溶液加入到Ag-Ti溶膠中，攪拌得到Ag-Pb-Ti溶膠；
(4)將^ 溶液加入到Ag-Pb-Ti溶膠中，攪拌得到橙黃色透明、穩(wěn)定、澄清、濃度為 0. lmol/L 的 Ag-Pb- (Zr，Ti)溶膠先驅(qū)體；
(5)利用浸漬提拉法，將步驟(4)最終得到的Ag-Pb-( ，Ti)溶膠先驅(qū)體涂覆在ITO/ 玻璃基板上得到濕膜，每涂覆一層后，先將濕膜在紅外燈下干燥，然后在馬弗爐中620°C和 空氣氣氛下煅燒15分鐘；五層薄膜全部涂覆完成后，再將所得薄膜在620°C和空氣氣氛下 熱處理3小時(shí)，獲得H3(Zra52Tia48)O3-A^2復(fù)合薄膜。如圖7所示，本實(shí)施例得到的I3MZra52Tia48)O3-A^12復(fù)合薄膜的X射線衍射圖譜 表現(xiàn)出陶瓷I3MZra52Tia48)O3的鈣鈦礦相多晶特征衍射峰，說明該陶瓷基體為多晶鈣鈦礦 相 Pb (Zr0.52Ti0.48) O3。如圖8所示，本實(shí)施例得到的W3(Zra52Tia48)O3-A^l2復(fù)合薄膜在410nm附近存在 吸收峰，這說明1 (Zr0.52Ti0.48) O3基質(zhì)中分散有納米銀顆粒。由圖9所示的電容頻譜可知，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，1 (Zra52Tia48) O3-Ag0.2復(fù)合薄 膜的電容都比純鋯鈦酸鉛薄膜的高。在低頻范圍內(nèi)，純鋯鈦酸鉛薄膜的電容約為30pF， Pb(Zra52Tia48)O3-A^l2復(fù)合薄膜的電容約為60pF，為純鋯鈦酸鉛薄膜的2倍左右。實(shí)施例4 Pb (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.8 復(fù)合薄膜的制備
(1)在乙二醇甲醚溶劑I中加入乙酸鉛(Pb(CH3COO)2· 3吐0)，并加熱溶解后冷卻得到 Pb溶液；
在乙醇溶劑中先加入硝酸鋯，并加熱溶解后冷卻得到ττ溶液； 在乙二醇甲醚溶劑II中先加入乙酰丙酮和檸檬酸，然后再加入鈦酸四正丁酯，其中Ti 48:0. 52，攪拌共混得到Ti溶膠，且乙酰丙酮檸檬酸乙酸鉛=1:1:1 (摩爾)； 在乙二醇溶劑中先加入濃硝酸，然后加入硝酸銀，攪拌至溶解得到Ag溶液，所述濃硝 酸與所述乙酸鉛的摩爾比為2 1，所述硝酸銀與所述乙酸鉛的摩爾比為0. 8 1 ；
(2)將所述Ag溶液緩慢加入到Ti溶膠中進(jìn)行混和，并攪拌得到Ag-Ti溶膠；
(3)將1 溶液加入到Ag-Ti溶膠中，攪拌得到Ag-Pb-Ti溶膠；
(4)將^ 溶液加入到Ag-Pb-Ti溶膠中，攪拌得到橙黃色透明、穩(wěn)定、澄清、濃度為0. lmol/L 的 Ag-Pb- (Zr，Ti)溶膠先驅(qū)體；
(5)利用浸漬提拉法，將步驟(4)最終得到的Ag-Pb- ( ，Ti)溶膠先驅(qū)體涂覆在ITO/ 玻璃基板上得到濕膜，每涂覆一層后，先將濕膜在紅外燈下干燥，然后在馬弗爐中600°C和 空氣氣氛下煅燒10分鐘；五層薄膜全部涂覆完成后，再將所得薄膜在600°C和空氣氣氛下 熱處理2. 5小時(shí)，獲得Pb (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.8復(fù)合薄膜。如圖10所示，本實(shí)施例得到的1 (Zr0.52Ti0.48) O3-Ag0.8復(fù)合薄膜的X射線衍射圖譜 表現(xiàn)出陶瓷I3MZra52Tia48)O3的鈣鈦礦相多晶特征衍射峰，說明該陶瓷基體為多晶鈣鈦礦 相 Pb (Zr0.52Ti0.48) O3。如圖11所示，本實(shí)施例得到的1 (Zra52Tia48) O3-Ag0.8復(fù)合薄膜在410nm附近存在 吸收峰，這說明1 (Zr0.52Ti0.48) O3基質(zhì)中分散有納米銀顆粒。由圖12所示的電容頻譜可知，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，H3(Zra52Tia48)O3-A^8復(fù)合 薄膜的電容都比純鋯鈦酸鉛薄膜的高。在低頻范圍內(nèi)，純鋯鈦酸鉛薄膜的電容約為30pF， Pb(Zra52Tia48)O3-A^l8復(fù)合薄膜的電容約為85pF，為純鋯鈦酸鉛薄膜的3倍左右。
權(quán)利要求
1.一種納米Ag顆粒-H3(Zra52Tia48)O3滲流型復(fù)合陶瓷薄膜，其特征是該復(fù)合陶瓷 薄膜以多晶鈣鈦礦相陶瓷為基質(zhì)并在該基質(zhì)中分散有納米銀顆粒，所述多晶鈣鈦礦相陶瓷 為 Pb (Zr0.52Ti0.48) O3,所述納米銀與 Pb (Zr0.52Ti0.48) O3 的摩爾比為 0. 2 0. 8 1。
2.—種權(quán)利要求1的滲流型復(fù)合陶瓷薄膜的制備方法，其特征是，包括如下步驟(1)在第一乙二醇甲醚溶劑中加入乙酸鉛(Pb(CH3COO)2 ·3Η20)，并加熱溶解后冷卻得到 Pb溶液；在乙醇溶劑中先加入硝酸鋯，并加熱溶解后冷卻得到ττ溶液；在第二乙二醇甲醚溶劑中先加入乙酰丙酮和檸檬酸，然后再加入鈦酸四正丁酯，其中 Ti :Zr=0. 48:0. 52，攪拌共混得到Ti溶膠，且乙酰丙酮檸檬酸乙酸鉛=1 1 1 (摩爾);在乙二醇溶劑中先加入濃硝酸，然后加入硝酸銀，攪拌至溶解得到Ag溶液，所述濃硝 酸與所述乙酸鉛的摩爾比為2:1，所述硝酸銀與所述乙酸鉛的摩爾比為0. 2 0. 8:1 ；(2)將所述Ag溶液緩慢加入到Ti溶膠中進(jìn)行混和，并攪拌得到Ag-Ti溶膠；(3)將1 溶液加入到Ag-Ti溶膠中，攪拌得到Ag-Pb-Ti溶膠；(4)將^ 溶液加入到Ag-Pb-Ti溶膠中，攪拌得到橙黃色透明、穩(wěn)定、澄清的Ag-Pb-(Zr， Ti)溶膠先驅(qū)體；(5)利用浸漬提拉法，將步驟(4)最終得到的Ag-Pb-( ，Ti)溶膠先驅(qū)體涂覆在ITO/ 玻璃基板上得到濕膜，每涂覆一層后，先將濕膜在紅外燈下干燥，然后在馬弗爐中550°C 620°C和空氣氣氛下煅燒10 15分鐘；最后，將所得薄膜在550°C 620°C和空氣氣氛下熱 處理2 3小時(shí)，獲得所述Pb (Zr0.52Ti0.48) O3-Agx復(fù)合陶瓷薄膜，其中，x=0. 2 0. 8。
全文摘要
本發(fā)明公開一種納米Ag顆粒-Pb(Zr0.52Ti0.48)O3滲流型復(fù)合陶瓷薄膜及其制備方法。該復(fù)合陶瓷薄膜以多晶鈣鈦礦相陶瓷為基質(zhì)并在該基質(zhì)中分散有納米銀顆粒，多晶鈣鈦礦相陶瓷為Pb(Zr0.52Ti0.48)O3，納米銀與Pb(Zr0.52Ti0.48)O3的摩爾比為0.2～0.8:1。本發(fā)明首先制備這種復(fù)合薄膜所需的含有Ag-Pb-Zr-Ti源的溶膠先驅(qū)體，再運(yùn)用浸漬提拉法在ITO/玻璃基板上涂覆并在空氣氣氛下燒結(jié)制備薄膜。溶膠先驅(qū)體中的Ti源、Zr源、Pb源、Ag源分別為鈦酸四正丁酯、硝酸鋯、三水合乙酸鉛、硝酸銀，絡(luò)合劑為乙酰丙酮與檸檬酸，溶劑為乙二醇甲醚、乙二醇和乙醇。本發(fā)明解決了在空氣氣氛下熱處理制備小尺度納米銀顆粒并保證其在Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-Agx薄膜中的分散性的難題，而且薄膜制備溫度較低；實(shí)現(xiàn)了滲流效應(yīng)，薄膜的介電常數(shù)較純鋯鈦酸鉛薄膜高出2~3倍。
文檔編號(hào)C23C20/08GK102060529SQ201110024309
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2011年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月22日
發(fā)明者宋晨路, 張溪文, 徐剛, 杜丕一, 沈鴿, 王宗榮, 程逵, 翁文劍, 胡濤, 趙高凌, 韓高榮, 馬寧 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)