(57)【要約】本発明は、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物であって、Ｍ＝Ｌａ−Ｌｕ、Ｙ、Ｂｉ、またはそれらの混合物である、組成物を提供する。これらの組成物は、約１ｋＨｚから約１ＭＨｚの周波数範囲にわたって、高誘電率および低損失を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物であって、Ｍは、Ｌａ−Ｌｕ、Ｙ、Ｂｉ、またはそれらの混合物である、組成物。
【請求項２】
式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物であって、ＭはＬａ−Ｌｕである、組成物。
【請求項３】
式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物であって、ＭはＹである、組成物。
【請求項４】
式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物であって、ＭはＢｉである、組成物。
【請求項５】
Ｍは、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｙ、またはＢｉである、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
ＭはＬａである、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
ＭはＳｍである、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
ＭはＧｄである、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
ＭはＤｙである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
ＭはＹｂである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
誘電体を提供する方法であって、前記誘電体として、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物を提供することを含んでなり、Ｍは、Ｌａ−Ｌｕ、Ｙ、Ｂｉ、またはそれらの混合物である、方法。
【請求項１２】
Ｍは、ＹまたはＢｉである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
誘電体材料を有するキャパシタを含む電子デバイスであって、前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、Ｍは、Ｌａ−Ｌｕ、Ｙ、Ｂｉ、またはそれらの混合物である、電子デバイス。
【請求項１４】
誘電体材料を有するキャパシタを含む電子デバイスであって、前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、ＭはＬａ−Ｌｕである、電子デバイス。
【請求項１５】
前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、Ｍは、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｙ、またはＢｉである、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項１６】
前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、ＭはＬａである、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項１７】
前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、ＭはＳｍである、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項１８】
前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、ＭはＧｄである、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項１９】
前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、ＭはＤｙである、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項２０】
前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、ＭはＹｂである、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項２１】
前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、ＭはＹである、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項２２】
前記誘電体材料が、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物からなり、ＭはＢｉである、請求項１３に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００１年１０月１２日に出願された米国仮特許出願第６０／３２８，７５８号の利益を請求する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の新規の組成物であって、Ｍは、Ｌａ−Ｌｕ、Ｙ、Ｂｉ、またはそれらの混合物である、組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
キャパシタンスを増加させるための誘電体材料の使用は、周知であり、長い間、用いられている。既知のキャパシタ誘電体は、２つのカテゴリーに分類される。誘電体の１つのカテゴリーは、比較的温度に依存しない誘電率を有するが、誘電率の値が低く、たとえば、５〜１０である。電気磁器および雲母などの材料が、このカテゴリーに分類される。誘電体の別のカテゴリーは、非常に高い誘電率、たとえば、１０００以上を有するが、それらは、非常に周波数に依存する。一例が、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
キャパシタンスが誘電率に比例するので、高誘電率材料が望ましい。電子回路内で受入れ可能に機能するために、誘電体は、最小周波数依存を示す誘電率を有さなければならない。また、できるだけ小さい損失係数または消散係数を有することが望ましい。本発明の材料は、それらの要求を満たす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、式Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２の組成物であって、Ｍは、Ｌａ−Ｌｕ、Ｙ、Ｂｉ、またはそれらの混合物である、組成物を提供する。これらの組成物は、１ｋＨｚから１ＭＨｚの周波数範囲にわたって、高誘電率および低損失を有し、また、位相器、整合ネットワーク、発振器、フィルタ、共振器、および、インターデジタル３層キャパシタと、共面導波管と、マイクロストリップとを含んでなるアンテナなどの電子デバイス内のキャパシタに特に有用である。
【０００６】
発明の詳細な記述
本発明の組成物、Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２は、最小周波数依存および低損失で高誘電率を必要とする電子デバイスにおいて利点をもたらす誘電特性を有し、ここで、Ｍは、Ｌａ−Ｌｕ、Ｙ、Ｂｉ、またはそれらの混合物である。「Ｌａ−Ｌｕ」を、原子番号５７から７１の全ランタニド（希土）元素と定義する。
【０００７】
本発明の組成物は、次の手順によって合成することができる。出発材料の化学量論量を、完全に混合する。出発材料Ｍ２Ｏ３（Ｍは、Ｌａ−Ｌｕ、Ｙ、Ｂｉ、またはそれらの混合物である）、ＣｕＯ、ＴｉＯ２、およびＮａ２ＣＯ３が、好ましい。出発材料の混合粉末を、約９００℃で、約１２時間、か焼する。か焼粉末を、再粉砕し、プレスして、約１２．７ｍｍ直径／１〜２ｍｍ厚さのディスクにする。このディスクを、空気中、約９５０℃で、２４時間、焼結する。か焼工程および焼結工程の両方において、温度上昇の速度は、室温（すなわち、約２０〜２５℃）からか焼または焼結温度まで、約２００℃／時間である。温度低下の速度は、か焼または焼結温度から室温まで、約１５０℃／時間である。
【０００８】
本発明のＮａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２相はすべて、立方晶ペロブスカイト関連Ｉｍ３構造に結晶化する。
【０００９】
ディスクサンプルに対して、誘電測定を行うことができる。ディスク形状サンプルの面を、微細グリットサンドまたはエメリーペーパーで、研磨する。銀塗料電極を、それらの面に付与し、約７０〜１００℃で乾燥させる。キャパシタンスおよび誘電損失測定は、ヒューレット−パッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ）４２７５Ａおよび４２８４Ａ  ＬＣＲブリッジを使用する２端子方法によって、約２５℃の温度で、約１ｋＨｚから約１ＭＨｚの周波数範囲にわたって、行うことができる。キャパシタンス（Ｃ）および消散係数は、ブリッジから直接読む。誘電率（Ｋ）は、ピコファラッド単位の測定キャパシタンス（Ｃ）から、関係Ｋ＝（１００＊Ｃ＊ｔ）／（８．８５４＊Ａ）から、計算され、ここで、ｔは、ｃｍ単位のディスク形状サンプルの厚さであり、Ａは、ｃｍ２単位の電極の面積であり、＊は、乗算を示す。
【００１０】
本発明の有利な効果は、以下に説明されるように、一連の実施例によって示される。実施例が基いている、本発明の実施形態は、例示にすぎず、本発明の範囲を限定しない。
【実施例】
【００１１】
実施例１〜７
実施例１〜７の組成物Ｎａ０．５Ｍ０．５Ｃｕ３Ｔｉ４Ｏ１２を、次の手順を用いて作り、ここで、Ｍは、それぞれ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｂｉ、およびＹである。各実施例について、出発酸化物Ｎａ２ＣＯ３、Ｍ２Ｏ３、ＣｕＯ、およびＴｉＯ２の適切な量を、化学量論比に従って、重量計量し、めのう乳鉢内で、完全に混合した。使用された出発材料のグラム量は、表１に示されている。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
各実施例において、混合粉末を、約９００℃で、１２時間、か焼した。か焼粉末を、再粉砕し、プレスして、１２．７ｍｍ直径／１−２ｍｍ厚さのディスクにした。このディスクを、空気中、約９５０℃で、２４時間、焼結した。か焼工程および焼結工程の両方において、温度を、室温からか焼または焼結温度に、約２００℃／時間の速度で上昇させ、温度を、か焼または焼結温度から室温に、約１５０℃／時間の速度で低下させた。
【００１４】
Ｘ線粉末回折パターンを、シーメンス（Ｓｉｅｍｅｎｓ）Ｄ５０００回折計で記録した。データは、全サンプルが立方晶灰チタン石（ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）関連Ｉｍ３構造に結晶化したことを示した。測定された格子パラメータは、表２に記載されている。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
ディスクサンプルを研磨して、平坦で均一な表面を生じさせ、銀塗料で電極化した（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｄ）。塗装サンプルを、約７０〜１００℃で、一晩、乾燥させた。キャパシタンスおよび損失正接測定を、室温で、ＨＰ−４２８４Ａ  ＬＣＲメータを使用して、１ｋＨｚから１ＭＨｚの周波数範囲にわたって、行った。約２５℃（２９８Ｋ）の温度および約１０５Ｈｚの周波数で測定された誘電率および損失データが、表２に記載されている。誘電率は高く、損失係数は低い。実施例２、４、６、および７のサンプルについて、約１０３Ｈｚから約１０６Ｈｚの周波数の範囲にわたる誘電率および損失係数の変化が、図１に示されている。誘電率および損失係数は、周波数の大きさ変化の３オーダにわたって、最小周波数依存を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例２、４、６、および７の組成物の誘電率および損失係数の変化を示す。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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