介电材料类型 应用及发展
高温储能聚合物介电材料简介及发展趋势

高温储能聚合物介电材料简介及发展趋势高温储能聚合物介电材料是一种具有优异介电性能和高温稳定性的材料,其在高温储能领域具有重要的应用前景。
本文将从高温储能聚合物介电材料的特点、应用和发展趋势等方面进行详细阐述。
一、高温储能聚合物介电材料的特点1.高温稳定性高温储能聚合物介电材料具有良好的高温稳定性,能够在较高温度下保持良好的介电性能,适用于高温储能设备的工作环境。
2.低能耗高温储能聚合物介电材料具有较低的能耗,能够在电场的作用下快速充放电,具有较高的储能效率。
3.良好的介电特性高温储能聚合物介电材料具有良好的介电特性,能够在高温下保持稳定的介电常数和介电损耗角正切,适用于高频高压的储能应用。
4.可塑性高温储能聚合物介电材料具有良好的可塑性,能够通过成型加工得到各种形状和尺寸的储能元件,适用于多种储能设备的需求。
二、高温储能聚合物介电材料的应用1.高温电力电子器件高温储能聚合物介电材料可用于制造各种高温电力电子器件的介电层,如高温电容器、高温电感等,能够在高温环境下稳定工作,提高电力电子设备的可靠性和稳定性。
2.高温储能电池高温储能聚合物介电材料可用于制造高温储能电池的隔膜和电解质,能够在高温环境下保持较高的电导率和较低的电解液损耗,提高储能电池的循环寿命和安全性。
3.高温储能电容器高温储能聚合物介电材料可用于制造高温储能电容器的介电层,能够在高温环境下保持较高的介电常数和较低的介电损耗,提高电容器的储能密度和功率密度。
4.其它高温储能设备高温储能聚合物介电材料还可用于其它各种高温储能设备的隔电层、介电层等,提高设备的储能效率和可靠性。
三、高温储能聚合物介电材料的发展趋势1.新型介电材料的研发随着高温储能领域的快速发展,对新型高温储能聚合物介电材料的需求日益增加,未来将有更多的新型材料涌现,例如新型聚合物、纳米复合材料等,以满足不同高温储能设备的需求。
2.多功能化发展未来的高温储能聚合物介电材料不仅要具有良好的高温稳定性和介电性能,还需具备多种功能,如自修复功能、抗氧化功能、防火功能等,以满足复杂高温储能环境的需求。
电子器件中的介电材料研究和应用

电子器件中的介电材料研究和应用近年来,电子器件的发展已经成为了现代科技发展的重要组成部分。
各种电子器件的诞生良多离不开电子器件中的介电材料的研究和应用。
本篇文章将重点讲述电子器件中的介电材料研究和应用。
一、介电材料的概念介电材料,也叫绝缘材料,是一类能够阻止电荷自由运动的材料。
它们具有很高的阻抗和极低的电导率。
介电材料通常用来作为电容器的电介质,在电输送系统中防止电切割并且还用于防止电流泄漏,提高电器的安全性。
二、介电材料的种类介电材料种类繁多,主要分为有机介电材料和无机介电材料两类,下面分别进行介绍。
1. 有机介电材料有机介电材料主要包括聚合物和聚合物复合材料两类。
聚合物作为重要的有机高分子材料之一,具有较高的介电常数和机械强度。
通过添加适当的填充物,可能进一步提高其介电性能。
此外,氟聚合物具有优良的抗腐蚀性、介电性能和耐热性,因此在半导体器件和航空航天等领域广泛应用。
2. 无机介电材料无机介电材料通常分为氧化物、氮化物、硅酸盐和卤化物等,其中氧化物是最常用的一种。
氧化铝、氧化钛和氧化锆等氧化物介电材料在电容器制造、互连和储存中都有着广泛的应用。
氮化硅、氮化铝等氮化物介电材料在高频电子器件中有着很好的应用,被称为半导体制造业领域的“黑马”。
三、介电材料的应用1. 电容器电容器是应用介电材料最广泛的电子器件之一,主要用于存储电荷和调节电压等。
通过控制选择不同介电常数的介电材料,可以使电容器具有不同的性能和特性。
例如,在低频电路中,采用介电常数较低的陶瓷介电材料来制造电容器,而在高频电路中则使用介电常数较高的聚酰亚胺(PI)介电材料。
此外,随着科技的发展,高电容密度和低电阻的电容器已经成为了电子设备、汽车和太阳能电池等领域的热门选项。
2. 互连互连是指用于连接芯片之间或芯片和电路板之间的人工连接。
由于物理尺寸的限制,半导体芯片直接相互连接并不现实。
介电材料作为重要的隔离和保护材料,可以被用来制造芯片之间的互连。
介电材料类型应用及发展

介电材料类型应用及发展介电材料是一种在外电场作用下,能够在自由电荷移动的同时保持电中性的材料。
它们在电力领域、电子器件和通信等领域有着广泛的应用。
随着技术的发展,介电材料的类型不断增加,其应用也在不断扩展和深化。
首先,介电材料可以根据其结构和成分分为有机介电材料和无机介电材料两类。
有机介电材料由有机分子组成,具有较高的分子极化率和介电常数,可以用于制备高性能的电容器和介电体。
无机介电材料则通常由离子晶格组成,如氧化物、氮化物和硅酸盐等。
这些材料具有优良的绝缘性能、介电常数和介电损耗等特点,广泛应用于真空设备、磁选设备、传感器和电子陶瓷等方面。
其次,介电材料的应用领域非常广泛。
首先,它们在电力系统中被广泛使用。
高介电常数的介电材料,如聚丙烯酰胺、聚苯乙烯和聚醚醚酮等,可被用作电容器介电体,用于电路板、电源以及电力系统中的电容器。
其次,介电材料也广泛应用于电子器件。
例如,无机介电材料氧化锆可以用作电解质材料,用于制备固态氧化物燃料电池和固态氧化物电容。
有机介电材料则常被用于光电器件中。
此外,介电材料还可用于传感器、隔音材料和光纤等领域。
最后,介电材料的发展方向主要包括以下几个方面。
首先,材料的高频性能是一个研究的热点。
传统的介电材料在高频应用中存在着损耗大、功率低、排除移相失真等问题,因此需要研发更高性能的介电材料以满足新的应用需求。
其次,材料的微观结构和分子极性也是研究的重点。
通过调控介电材料的结构和分子极性,可以改善其介电性能,提高材料的性能指标。
此外,多相复合介电材料也是一个研究的方向,通过粒子和基质的复合,可以制备具有更高介电常数和更低损耗的材料。
综上所述,介电材料是一类具有独特电学性质的材料,在电力系统、电子器件和通信等领域具有广泛的应用。
随着技术的发展,介电材料的类型不断增加,其应用也在不断扩展和深化。
未来的研究方向包括高频性能、微观结构和分子极性的调控,以及多相复合介电材料的研究。
电介质材料及其在高频电子技术中的应用研究

电介质材料及其在高频电子技术中的应用研究随着科技的不断发展,电子技术的应用越来越广泛、更加复杂。
在高频电子技术中,电介质材料的应用广泛,这些材料在通信、雷达、计算机和无线电等方面发挥着重要作用。
本文旨在介绍电介质材料的种类和特性,以及在高频电子技术中的相关应用研究。
一、电介质材料的种类及特性电介质是指一类无法导电的材料,具有高强度和低介电常数。
电介质材料的种类很多,常见的包括瓷器、陶瓷、玻璃、树脂、聚乙烯、聚氨酯、PTFE等。
这些材料的特性如下:1. 介电常数介电常数是指材料在电场下的相对介电性。
电介质材料的介电常数低,是因为它们中的电荷能够分布并维持各自的位置,而不会流动。
2. 损耗损耗是指电磁波通过材料时会损失能量。
电介质材料的损耗通常较低,使其在高频应用中非常受欢迎。
3. 抗电击穿电击穿是指电场强度超过材料的破裂电场强度时,导致材料中产生介电击穿,并使其导电。
电介质材料的特殊构造使其拥有很高的抗电击穿性能。
二、电介质材料的应用研究1. 电容器电容器是一种储存电能的装置,由两个导体之间的电介质隔开。
电容器的介质材料通常是瓷器或高分子材料。
电容器可应用于许多高频电子设备中,如调频电视机、无线电传输等。
2. 滤波器滤波器用于滤除杂波和不需要的信号。
电介质材料的低损耗和高频特性使其可作为滤波器中非常重要的组成部分。
3. 反射器反射器是通过反射电磁波而进行的高频电子系统组件。
电介质材料的抗电击穿和高介电常数使其成为反射器中的理想介质材料。
4. 天线天线的作用是将电能转换为电磁波或将电磁波转换为电能。
电介质材料的高频特性和机械强度使其成为天线中的优质材料。
5. 晶振晶振是将机械振动通过晶体的振动来产生电磁波进行的振荡器。
电介质材料的高品质因数、稳定性和低损耗等特性使其成为晶振的绝佳材料。
三、总结电介质材料是高频电子技术中非常重要的材料之一。
这些材料具有低介电常数、高机械强度和抗电击穿等特性,使其在电容器、滤波器、晶振、反射器和天线等应用中得到广泛使用。
介电材料的合成及应用

介电材料的合成及应用介电材料是一类在电场中具有良好绝缘性质并能储存电荷的材料。
它们被广泛应用于电子学、电力电子、传感器、光学器件等领域。
本文将介绍介电材料的合成以及应用的相关研究进展。
一、非晶介电材料的合成非晶介电材料由于其均质性、宽带隙和低损耗等特性,在微波和毫米波频段具有广泛应用。
传统晶体材料的合成方法是在高真空下用气态反应来制备单晶。
但是非晶材料因为没有明确的晶界,容易产生同质异相晶化,因此不容易制备。
过去几十年,非晶材料的合成技术已经获得了长足发展。
目前,主要的非晶合成方法包括熔体淬火、物理气相沉积、溅射沉积、电化学沉积等。
其中,熔体淬火是最常用的制备非晶材料的方法。
熔体淬火的原理是将化学组成恰当的金属或合金直接加热到高温状态,然后迅速冷却,使其形成非晶态。
二、介电材料在电子学中的应用在电子学中,介电材料被广泛应用于电容、电感、滤波器、天线、波导等设备中。
电容是电子学中最基本的元器件之一,它由一对导体之间的介质隔离层构成。
介电常数是决定电容值大小的重要因素。
由于介电材料具有较高的介电常数和低的损耗,使得电容器具有更高的容量和更低的能量损耗。
因此,介电材料是电容器的重要材料之一。
在滤波器中,介电材料也发挥着重要的作用。
滤波器的作用是滤掉某些频率的信号,只允许某些频率的信号通过。
滤波器由单个或多个电容器和电感器组成,其性能取决于所用材料的介电常数和电导率。
介电材料的低衰减和高介电常数使得滤波器具有更佳的性能。
三、介电材料在光学器件中的应用在光学器件中,介电材料也发挥着重要作用,比如说光纤、太阳能电池、LED 等。
光纤是一种可以传输光信号的高速传输线路,它是由一根薄玻璃纤维组成的。
因为玻璃是一种具有非常高的折射率和介电常数的介电材料,玻璃纤维可以在不损失能量的情况下,将光信号传输几十公里的距离。
太阳能电池是将光能转换为电能的重要装置。
太阳能电池中主要使用的是无定形硅、硫化镉和多晶硅等介电材料。
介电材料的性质及应用

介电材料的性质及应用介电材料是电子学领域中非常重要的一类材料,具有一些独特的物理和化学性质,因此在多个领域得到了广泛的应用。
本文将介绍介电材料的性质及其应用。
一、介电材料的定义及分类介电材料也叫绝缘体,是指在电场作用下,在其内部不会通过电流的半导体材料。
它们属于非金属材料,具有高电阻、低导电率、不导电和电介质性质。
根据Dielectric Constant的数值大小,介电材料可以分为高介电常数介电材料和低介电常数介电材料。
通常来说,介电常数大于10的材料属于高介电常数介电材料,介电常数小于10的材料属于低介电常数介电材料。
二、介电材料的性质介电材料的性质是其被应用的重要因素,以下是一些重要的介电性质。
1. 介电常数介电常数是介电材料最重要的性质之一,定义为在介电材料中测量两个金属电极间的电容时,在真空电容下测得的电容与介电材料电容之比。
介电常数较高的介电材料可以在电容器中存储更多的电荷,具有更大的储能能力。
2. 损耗角正切介电材料的损耗角正切(TAN)是指材料中电流与电场之间的相位差。
通常来说,TAN越小,说明介电材料越适合高频应用,因为它的信号传输衰减更小。
3. 介电强度介电强度是介电材料所能承受的最大电压,超过这个电压材料会失去绝缘能力而烧毁。
介电强度越大,材料的耐压能力更强。
4. 抗弯曲和力学强度某些介电材料需要具有非常高的机械强度以便应对各种形式的机械应力。
这个性质通常被称为抗弯曲和力学强度。
三、介电材料的应用介电材料被广泛应用于电子学、电力学和通讯学等领域。
1. 电容器电容器是电子器件中广泛使用的元器件之一,介电材料在其中的应用非常重要。
介电常数高的介电材料可以在电容器中存储更多电荷,提高储能能力,因此,介电常数大的介电材料通常用作高容量电容器。
2. 电缆在现代电信和信息技术应用中,信号的传输质量对网络性能有很大影响。
使用低损耗的介电材料可以尽量减少信号传输信号弱化。
一些低损耗介电材料,如聚四氟乙烯(PTFE)和聚酰亚胺(PI),被广泛应用于微波传输和通信电缆中。
高温储能聚合物介电材料简介及发展趋势

高温储能聚合物二电材料是先进储能系统开发的关键组成部分。
这些材料有可能大大提高能源储存技术的效率和可靠性,使技术对向更可持续的可再生能源未来过渡至关重要。
近年来,人们越来越重视开发高温储能聚合物二电材料。
这些材料比传统能源储存材料具有若干关键优势,包括能源密度提高,热稳定性提高,以及二电特性增强。
这导致该领域的研发活动增加,大力强调新型聚合物材料的设计和合成,具有非凡的高温性能。
开发高温储能聚合物二电材料的主要挑战之一是需要实现高能密度与热稳定性之间的平衡。
这需要仔细设计和优化聚合物结构,以确保它们在高温下安全运行,而不损害其储能能力。
这一领域的研究侧重于开发新的聚合物化学,以及纳入功能添加剂和填充剂,以提高材料的热电特性。
另一个关键的研究领域是探索新的加工技术,以便能够大规模生产高温能量储存聚合物二电材料。
这包括开发可伸缩的合成方法,以及设计先进的加工技术,以便能够将这些材料制造成实际的能量储存装置。
材料加工的改进对于高温能源储存聚合物电离材料的商业化至关重要,因为这些材料将有利于在工业规模上高效和具有成本效益地生产这些材料。
除材料和加工开发外,还大力重视将高温储能聚合物二电材料纳入下一代储能系统。
这包括开发新设备架构和包装技术,以最大限度地提高这些材料在现实世界应用中的性能和可靠性。
人们越来越重视开发先进的特征鉴定和测试技术,以评估这些材料在高温和高压条件下的长期稳定性和性能。
展望未来,高温能源储存聚合物电离材料的前途充满希望。
随着研究和开发工作的继续,预计这些材料将在推进能源储存技术方面发挥中心作用,从而能够广泛部署可持续能源解决方案。
随着对高温能源储存材料的需求持续增长,研究人员、工业界和政府利益攸关方之间将有更多的机会进行合作,以加快这些先进材料的商业化和广泛采用。
通过应对关键技术挑战和利用全球能源储存界的集体专门知识,高温能源储存聚合物电离材料无疑将在塑造能源储存的未来方面发挥关键作用。
聚合物基复合材料在高介电材料方面的应用与发展

聚合物基复合材料在高介电材料方面的应用与发展姓名:*** 班级:高分子化学与物理学号:****摘要:高介电常数聚合物具有优异的介电性和柔韧性,可以制备高容量有机薄膜电容器等无源器件,近年来受到广泛关注。
本文概述了目前高介电聚合物基复合材料的主要问题,论述了铁电陶瓷-聚合物型、氧化物-聚合物型、碳纳米管-聚合物型、金属导电颗粒-聚合物型、全有机高分子聚合物型等高介电复合材料的国内外研究进展。
并指出提高介电常数、储能密度,减小介电损耗,降低制备成本是未来发展的方向。
关键词:高介电常数复合材料聚合物填料介电损耗正文:随着信息技术的发展,作为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、动态随机存储器(DRAM)以及印刷线路板(PWB)上电容器的介质材料迅速减薄,逼近其物理极限。
随着器件特征尺寸的不断缩小,当线宽小于0.1μm,栅氧化物层厚度开始逐渐接近原子间距。
此时,受隧道效应的影响,栅极漏电流将随氧化层厚度的减小呈指数增长。
漏电流的急剧增加造成MOS器件关态时的功耗增加,对器件的集成度、可靠性和寿命都有很大影响,因此研究新型高介电介质材料成为当今信息功能材料以及微电子领域的前沿课题。
介电材料按介电常数的高低分为高介电和低介电两个方向。
高介电材料主要应用于栅极介质材料、储能材料等领域,低介电材料主要用来制备电子封装材料。
笔者所在的课题组近年来在聚酰亚胺低介电复合材料方面取得了一系列研究成果。
高介电常数材料根据用途主要分为钙钛矿相氧化物和金属或过渡金属氧化物,前者用于DRAM以及PWB上的电容介质材料,后者用于MOSFET栅极的绝缘介质材料。
近年来,聚合物基高介电材料成为微电子行业研究的热点之一,选择合适的聚合物基体,可以在PWB上快速大规模地制备高电容嵌入式微电容器,这种微电容器可以保证集成电路的高速运行。
此外,利用聚合物基高介电材料具备的特殊物理特性,可制备具有特殊性能的新型器件[1]。
1 电介质及其极化机理[2]电介质是指在电场下能在电介质材料内部建立极化的一切物质。
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介电材料的类型、应用及发展杨文博(西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055)摘要介电材料(dielectric material),又称电介质,是电的绝缘材料。
介电材料主要包括电容器介质材料和微波介质材料两大体系。
其中用作电容器介质的介电材料,要求材料的电阻率高,介电常量大,在整个介电材料中占有很大比重。
它可分为有机和无机两大类,其种类繁多。
近年来,新型陶瓷介电材料获得快速发展,其中独石电容器是典型的代表。
随着微波器件的小型化、轻量化、高可靠性化,微波介质材料有了很大发展,并成为新兴的重要介电材料。
介电材料分类应用及发展是本课题研究的主要内容。
关键词:介电材料,电容器,复合材料,陶瓷AbstractDielectric materials, also known as dielectric and Electric insulating materials. Dielectric material including dielectric materials for microwave dielectric materials and two systems.Used as a capacitor dielectric material, requiring the high resistivity of the material, the dielectric constant, dielectric material as a whole accounts for a large proportion. It can be divided into two big categories of organic and inorganic, its range. In recent years, the rapid development of new ceramic dielectric materials, multilayer ceramic capacitors is a typical representative. Microwave device miniaturization, light weight, high reliability of microwave dielectric materials have greatly developed, and become an important emerging dielectric materials. Classification, application and development of dielectric materials is the main content of this study.Key Words: Dielectric, capacitors, composite material, ceramic0 引言 电介质材料可用于控制/存储电荷及电能,在现代电子及电力系统中具有重要的战略地位。
人们对介电材料的研究最初是从无机压电陶瓷材料开始的,无机压电陶瓷材料具有高介电常数和高热电稳定性,但其脆性大、加工温度较高。
随着信息和微电子工业的飞速发展对半导体器件微型化、集成化、智能化、高频化和平面化的应用需求增加,越来越多的电子元件,如介质基板、介质天线、嵌入式薄膜电容等,既要介电材料具备优异的介电性能,又要其具备良好的力学性能和加工性能。
因此,单一的无机介电材料已经不能满足上述要求。
具有高介电性能的有机功能电介质材料可用于制备高储能密度介质,在脉冲率及电子封装技术等军/民用领域有着引人瞩目的实用前景[1,2]。
近年来,人们通过以聚合物为基体,引入高介电常数或易极化的纳米尺度的无机颗粒或者其它有机物形成聚合物基复合介电材料。
无机颗粒与基体间的界面结构把不同材料结合为一个整体,并且对整体的性能产生重要的影响。
然而,无机颗粒材料在聚合物体系中易发生团聚,在聚合物中分散不均匀,宏观上出现相分离现象,严重影响了复合材料的加工性能和介电性能。
因此,无机颗粒材料和聚合物的界面状态显得尤为重要,无机颗粒的表面修饰为解决上述问题提供了可能[3]。
1介电材料的类型1.1按性能分类介电材料高介电材料 低介电材料 介电材料固态介电材料 液态介电材料 气态介电材料 (铁电陶瓷材料、聚合物材料) (SiLK 、FOx 、MSQ 、Nanoglass )(空气、N 2、He 、O 2、H 2、CH 4) (苯、CCl 4、汽油、煤油、乙醇) (金刚石、硫磺、聚氯乙烯、晶体)1.3按性质分类2 介电材料的应用在电工技术中,电介质主要用作为电气绝缘材料,故电介质亦称为电绝缘材料。
随着科学技术的发展,发现一些电介质具有与极化过程有关的特殊性能。
如不具有对称中心的晶体电介质,在机械力的作用下能产生极化,即压电性;不具有对称中心,而具有与其他方向不同的唯一的极轴晶体存在自发极化,当温度变化能引起极化,即具有热释电性;当自发极化偶极矩能随外施电场的方向而改变,它的极化强度与外施电场的关系曲线与铁磁材料的磁化强度与磁场的关系曲线极为相似,即具有电滞曲线(铁电性)。
具有压电性、热释电性、铁电性的材料分别称为压电材料、热释电材料、铁电材料。
这些具有特殊性能的材料统称为功能材料。
它是电介质的一个重要组成部分。
可用作机械、热、声、光、电之间的转换,在国防、探测、通信等领域具有极为重要的用途[4]。
2.1低介电材料应用随着ULSI 器件集成度的提高,纳米尺度器件内部金属连线的电阻和绝缘介质层的电容所形成的阻容造成的延时、串扰、功耗就成为限制器件性能的主要原因,微电子器件正经历着一场材料的重大变革;除用低电阻率金属(铜)替代铝,即用低介电常数材料取代普遍采用的SiO 2(K :3.9-4.2)作介质层[5]。
对其工艺集成的研究,已成为半导体ULSI 工艺的重要分支。
这些低k 材料必须要具备以下性质:在电性能方面:要有低损耗和低泄露电流;在机械性能方面:要有稳定性和低收缩性。
2.1.1有机低k 材料有机低k 材料种类繁多,性质各异,其中以聚合物低k 居多,重点介绍聚酰亚胺(PI )。
聚甲酰胺是一类以酰亚胺环为结构特征的高性能聚合物材料,介电常数为3.4左右,掺入氟,或将纳米尺寸的空气分散在聚酰亚胺中,介电常数可以降至2.3~2.8。
介电损耗角正切值为10~3,介电强度为1~3MV/cm,体电阻率为1017Ω·cm 。
这些性能在一个较大的温度范围和频率范围内仍能保持稳定。
聚酰亚胺薄膜具有耐高低温特性和耐辐射性、优良的电气绝缘性、粘结性介电材料 有机介电材料 无机介电材料 (苯、PVDF 、聚酰胺PA )(金刚石、硫磺、铁电陶瓷材料)及机械性能。
聚酰亚胺复合薄膜还具有高温自封粘的特点。
聚酰亚胺低k材料目前已广泛应用于余宇航、电机、运输工具、常规武器、车辆、仪表通信、石油化工等工业部门。
它可作耐高温柔性印刷电路基材,也可作为扁平电路、电线、电缆、电磁线的绝缘层以及用作各种电机的绝缘等。
2.1.2无机低k材料典型的无机低k材料有无定型碳氮薄膜、多晶硼氮薄膜、氟硅玻璃等。
无定型碳氮薄膜aCNx,在1MHz频率下介电常数值可降至1.9。
并且它比一般aCNx具有更高的电阻率。
用C2H2和N2作为原料气体,硅作为衬底,电子回旋加速器共振等离子区制备的aC:N的介电常数在1MHz下能达到2。
得到改善的无定型碳氮薄膜常作为平板显示器的电子发射器材料的候选者等。
利用PACVD技术合成的多晶硼氮薄膜k值能达到2.2。
进一步研究发现,C 原子的加入能有效地降低k值。
这种薄膜具有一定的机械强度和化学稳定性,有很高的热传导率和较宽的能带隙(6eV),在场强为0.9MV/cm时,其泄漏电流值为5.7×10-8A/cm2,并且有希望进一步减小。
除了用作互连介质外,它在电子和光电子器件的应用上也是一种很有前途的材料,如场发射器。
氟硅玻璃是一种低k材料,能扩大SiO2的化学气相沉积过程,在普通玻璃中加入氟,提高了填充能隙同时降低了介电常数。
这种材料的性能在很大程度上由其加工条件和原料物质决定,它的介电常数随着氟元素比例增加能在4.2~3.2变化。
2.2高介电材料应用电容器主要采用高介电材料,要求材料的电阻率高,介电常量大电容器是电子、电力工业中一种常用的电子、电器元器件,它的用途十分广泛、电容器是储存从电路中得到的电荷的器件,它可以使信号的波动趋于平滑,积蓄电荷使电路的其余部分免遭破坏,储存的电荷供以后分配、使用,甚至还可以改变电信号的频率,电容器的设计原则是使电荷储存在两个导体之间的极化材料(介电材料)中。
对介电材料的要求是必须容易极化,同时还必须有很高的电阻率和介电强度,以防止电荷在两个导体板之间通过。
这种限制电流不能在两个导体之间通过的作用和绝缘材料的作用一样,从这个意义上说,介电材料是一类特殊的绝缘材料,它又有绝缘材料不具备的储存电荷的功能,能够储存电荷是介电材料的主要功能,因此,它必须是具有很高介电常数的一种材料。
2.2.1纸质介电材料纸电容器:它是由不合杂质的超薄纸与铝箔一起卷绕成芯子,焊外部引出线后装入外壳中,然后再用经过脱气的石蜡或绝缘油进行防潮封装制成。
它具有容量大,使用温度高,价格低等特点。
由于纸是纤维素组成,它含有0H基。
OH基团使电容器具有较高的介电常数。
但是由于0H基的存在也较易吸潮。
在电场的作用下,它相对整个分子键而转动产生结构极化效应。
因而适用于高压、高能量领域,但不适用于高频领域。
具体的应用范围如:发报机、车辆控制设备、通信机、计算机、制冷机、冷冻机、电风扇、洗衣机等产品中。
2.2.2塑料薄膜介电材料塑料薄膜电容器是以各种塑料薄膜为介电材料。
其生产工艺和纸电容器相似,包括塑料薄膜和金属箔缠绕成芯子,焊外部引出线,浸蜡密封等几个工序。
它具有比纸电容器的介电常数更大,而且无吸湿性等特点。
所以绝缘电阻大,体积也比纸电容器小,可靠性高。
大量用于工业测量仪器、工业计量仪器、计算机以及电视机、发电机、音响等家用电器设备中。
2.2.3陶瓷质介电材料陶瓷电容器虽然静电电容范围较小,但是由于电子计算机,电视摄像机及汽车、钟表等机电一体化,特别是集成电路的发展,陶瓷电容器得到了很大的发展。
陶瓷电容器的制造方法是将上面所提到的如二氧化钻、钻酸盐、钮酸盐、铬酸盐等原料,按一定配比制成电介质材料后,再将它加工成所需的形状和尺寸,烧结成陶瓷,然后在陶瓷的两面涂附金属电极,焊接引出端线,涂绝缘层。
目前这种制造工序已有相当部分可以实行自动化生产。
为了扩大陶瓷电容器的电容量范围,现已开发出了半导体陶瓷电容器,这种电容器开发成功可制造出适合晶体管低压电路所需的小型大容量陶瓷电容器,由于半导体陶瓷电容器扩大了陶瓷电容器的电容量,因而能够同有机薄膜电容器。