高介电聚合物_无机复合材料研究进展 (2).pdf

高介电聚合物/无机复合材料研究进展/申玉芳等#29#

高介电聚合物/无机复合材料研究进展*
申玉芳1,2,邹正光1,李含1,龙飞1,吴一1

(1桂林工学院有色金属材料及其加工新技术省部共建教育部重点实验室,桂林541004;2广西大学化学化工学院,南宁530004)

摘要随着电子工业的飞速发展,电子器件小型化、高速化成为一种主导发展趋势。采用高介电材料制备的
器件尺寸仅为传统振荡器和介质相的1/K,使得高介电材料成为电子材料行业一个重要的发展领域。高介电钙钛
矿型无机陶瓷材料与可加工性强的聚合物材料两相复合材料结合了两相各自的优势,比如聚合物相的低温(200e)
可加工性与机械强度以及陶瓷相的高介电性,成为高介电复合材料的研究热点之一。综述了高K聚合物/无机复合
材料的研究进展,介绍了其高介电理论、材料制备方法及发展动向。
关键词高K复合材料介电常数CCTOBT

ResarchAdvancesinHigh-Dielectric-ConstantPolymer/InorganicComposites
SHENYufang1,2,ZOUZhengguang1,LIHan1,LONGFei1,WUYi1

(1KeyLaboratoryofNonferrousMaterialsandNewProcessingTechnologyofMinistryofEducation,Guilin
UniversityofTechnology,Guilin541004;2SchoolofChemicalandChemistry,GuangxiUniversity,Nanning530004)

AbstractTherapidgrowthofmixed-signalintegratedcircuitsisdrivingtheneedsofmultifunctionandminia-
turizationofthecomponentinelectronicindustry.Inturn,itrequiresadevelopmentofnewmaterialswithhighdielec-
tricconstant(calledhighKdielectrics)thatwouldcombinethehighdielectricconstantvaluesintrinsictoferroelectric
ceramicmaterials(esp.perovskite-basedinorganicmaterials)withlow-temperature(200e)processabilityandme
chanicalrobustnessofpolymers.Adetailedreviewofrecentprogressinstudyonhigh-dielectric-constantpolymer-
inorganiccompositesisgiveninthispaper.Thehigh-Kmechanismsandpreparationmethodsofthecompositesarea-l
sodiscussed,withsomesuggestionsgiven.
KeywordshighKcomposites,dielectricconstant,CCTO,BT

1964年Intel的摩尔指出:晶体管集成度将会每18个月增大器件的饱和驱动电流,在保持其他参数不变的情况下,
增加1倍,这就是著名的摩尔定律[1]。一直到今天,该定律需要采用具有较高介电常数的栅介质材料。
仍然主导着半导体工业集成电路的发展进度。纵观微电子一般而言,单组分材料很难同时具有优良的介电性能和
技术发展史可以看出,电子器件的小型化及高速化是该领域力学性能。大多聚合物是良好的绝缘体,且具有可加工性、
飞速发展的主要驱动力,通常,电子系统中无源元件所占份力学强度高的优势,但介电常数普遍偏低(通常室温下为2~
额高达70%,电容器占无源元件的60%之多,而用高介电材10),仅少数纯聚合物材料介电常数超过10(如偏二氟乙烯
[2][5,6]
料制备的器件尺寸仅为传统振荡器和介质相的1/K,因K=12),但都远远低于铁电陶瓷材料的介电常数。如聚
此,高介电常数(K)材料的发展将成为制约电子器件微型化、酯(PET)薄膜广泛应用于传统的有机薄膜电容器中,但其介
高速化的关键因素,同样,具有高介电常数(高K)的新型介电常数较低,储能密度有限;而聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜虽
电材料的开发势必成为电子材料行业一个重要的研究发展介电常数较高,但介质损耗过大。无机材料铁电陶瓷虽然具
领域。比如,电子工业中使用的高储能电容器要求具有高介有很高的介电常数(高达2000),但又存在脆性大、