Ce掺杂0.94MgTiO_(3)-0.06(Ca_(0.8)Sr_(0.2))TiO_(3)陶瓷的制备及微波介电性能

为了提高MgTiO_(3)-(Ca_(0.8)Sr_(0.2))TiO_(3)(MT-CST)微波介质陶瓷的品质因数,通过SEM、XRD、拉曼光谱仪与XPS分析手段,研究了Ce掺杂对MT-CST陶瓷成分晶体结构和微波介电性能的影响.结果表明:高价Ce^(3+)取代Mg^(2+)可使氧空位缺陷得到有效抑制,从而降低了微波介质损耗,可使品质因数得到较大提升.制备的陶瓷具有优异的微波介电性能:介电常数为20.8,品质因数为61000 GHz,谐振频率温度系数为-4.99×10^(-6)/℃.

Li(Al_(1-x)Be_(x))SiO_(4)陶瓷的结构及微波介电性能

采用传统的固相反应法合成了Li(Al_(1-x)Be_(x))SiO_(4)(x=0.005,0.01,0.02,0.03)陶瓷,为了确定Be^(2+)进入晶格后所占据的位置,通过CASTEP提供的第一性原理的密度泛函理论计算了Be^(2+)所占据的LiAlSiO_(4)(LAS)不同位置的缺陷形成能和体系总能量,结果表明,Be^(2+)占据Al位的LAS体系能量最低,最稳定。探究Be^(2+)取代Al^(3+)对Li(Al_(1-x)Be_(x))SiO_(4)(x=0.005,0.01,0.02,0.03)陶瓷的体密度、相组成、烧结特性、微观形貌和微波介电性能的影响。在掺杂Be^(2+)之后,烧结温度从1300℃(x=0)降低到1225℃(x=0.03),同时显著提升了LAS陶瓷的品质因数(Q×f)值和谐振频率温度系数(τf),能有效降低其介电常数。Li(Al_(0.995)Be_(0.005))SiO_(4)陶瓷在1325℃烧结10 h,具有良好的微波介电性能:ε_(r)=3.2,Q×f=44398 GHz,τ_(f)=45.2×10^(-6)℃^(-1)。

MnO_(2)-CuO-TiO_(2)共掺Al_(2)O_(3)陶瓷低温烧结和微波介电性能的研究

作为重要微波介质材料之一,Al_(2)O_(3)陶瓷介电性能优良,在微波电路方面得到广泛应用。但Al_(2)O_(3)陶瓷的烧结温度较高,制备工序需消耗大量能源。低成本降低烧结温度对Al_(2)O_(3)陶瓷的进一步发展具有重要意义。本论文通过MnO_(2)-CuO-TiO_(2)掺杂实现了Al_(2)O_(3)陶瓷的低温烧结,并对其烧结行为和微波介电性能进行了研究。结果表明,MnO_(2)、CuO、TiO_(2)的质量分数分别为0.7%、0.5%、0.8%时,复合掺杂可以大幅降低Al_(2)O_(3)陶瓷的烧结温度,所获陶瓷具有良好的微波介电性能。在烧结温度为1250℃时,Al_(2)O_(3)陶瓷的密度可达3.92 g/cm^(3),介电常数εr=10.02,品质因子与谐振频率的乘积Q×f值为51239 GHz。Ti^(4+)、Mn^(4+)、Cu^(2+)固溶导致Al_(2)O_(3)晶格扭曲活化,以及低共熔物形成是促进Al_(2)O_(3)陶瓷低温烧结的原因。

LiF掺杂对ZnO-TiO_(2)系陶瓷的结构和微波介电性能的影响

微波器件的高频化、片式化和多功能化是通信技术中重要的发展方向,超低损耗(高Q值)的低温烧结微波介质陶瓷是LTCC技术的关键材料,其中ZnO-TiO_(2)系微波介质陶瓷备受关注。通过固相反应法,选用氟化锂(LiF)作为烧结助剂,对ZnO-TiO_(2)系陶瓷进行掺杂烧结。研究LiF对其烧结行为、相热稳定性和微波介电性能的影响。分析表明:一定量的LiF掺杂能够将ZnO-TiO_(2)陶瓷的烧结温度从1100℃降低到1020℃左右;对于不同LiF掺杂量的ZnO-TiO_(2)陶瓷,其物相均为Zn_(2)TiO_(4)尖晶石和TiO_(2)金红石的复合相组成;当掺杂LiF为质量分数1%时,1065℃烧结的陶瓷样品具有最优的微波介电性能:εr=27,Q×f=21300 GHz,τf=43.2×10^(-6)/℃。

反应烧结制备Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)微波介质陶瓷及其微波介电性能研究

采用反应烧结法制备了具有超低烧结温度的Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)微波介质陶瓷,研究了烧结温度对Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。XRD表明:在550~650℃范围内,温度对陶瓷的物相组成影响不大;随着烧结温度的升高,Li_(2)Zn_(2)Mo_(3)O_(12)陶瓷的体积密度、相对密度、介电常数(ε_(r))和品质因数(Q×f)均呈先增大后减小的趋势,谐振频率温度系数(τ_(f))在-(70~90)×10^(-6)/℃波动。在625℃烧结2 h获得最大体积密度和相对密度:4.25 g/cm^(3)和96.4%,以及优异的微波介电性能ε_(r)=10.9,Q×f=69459 GHz,τ_(f)=-84×10^(-6)/℃。

Li_(3)Mg_(2)SbO_(5)F_(2)陶瓷微波介电性能研究

采用反应烧结法制备Li_(3)Mg_(2)SbO_(5)F_(2)微波介质陶瓷,并研究烧结温度等条件对其相组成、显微组织和微波介电性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪对所制备Li_(3)Mg_(2)SbO_(5)F_(2)微波介质陶瓷的结构和微波介电性能进行表征。实验结果表明,825℃烧结的Li_(3)Mg_(2)SbO_(5)F_(2)陶瓷发生了部分立方-正交结构相变。Li_(3)Mg_(2)SbO_(5)F_(2)陶瓷的介电常数主要受体密度的影响,而其品质因数受密度和结构相变共同影响。800℃/5 h烧结的Li_(3)Mg_(2)SbO_(5)F_(2)陶瓷具有良好微波介电性能,其介电常数为7.9,品质因数为58 600 GHz,谐振频率温度系数为-53 ppm/℃。

MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-CeO_2系统微晶玻璃的析晶过程与微波介电性能

利用DTA、XRD、SEM及TEM等实验手段,研究了MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-CeO_2系统玻璃的一个典型组成的析晶过程,并讨论了其在相变过程中微波介电性能的变化规律。研究结果表明,作为核化的先导,原始玻璃在晶化之前已经分相;在热处理过程中,金红石晶核首先在约800℃时析出;硅钛铈矿和α-堇青石则先后在约900和1100℃出现,随着热处理温度和晶化程度的提高,材料的微波介电常数不断提高,而介电损耗则不断下降,但热处理温度超过1100℃时,由于α-堇青石相的大量析出,材料的介电常数开始降低,同时由于晶粒的粗化,介电损耗略有升高。由玻璃受控析晶得到的微晶玻璃由针状金红石、颗粒状硅钛铈矿和板条状α-堇青石三种主要晶相构成,在微波频率下(10G),介电常数可在8～11范围内调控,介电损耗可<6×10^(-4),是一种有实用价值的新型微波介质材料。

(1-x)CaTiO_3-xLi_(1/2)Sm_(1/2)TiO_3陶瓷的微波介电性能研究

采用固相法制备了(1-x)CaTiO_3-x(Li_(1/2)Sm_(1/2))TiO_3系列微波介质陶瓷材料,研究了该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能之间的关系.结果表明。在x=0.1～0.9mol范围内,(1-x)CaTiO_3-x(Li_(1/2)Sm_(1/2))TiO_3体系均形成了单一的斜方钙钛矿结构;x=0.1～0.5和x=0.6～0.9组分的最佳烧结温度分别为1250和1300℃;介电常数ε_r,、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值、谐振频率温度系数T_f均随着x的增大而减小.当x=0.7时,1300℃下保温5h烧结得到的材料的微波介电性能为:ε_r=116.5,Qf=3254GHz,T_f=42.43×10^(-6)/℃.

粉体的球磨方式对 Li_(1.0)Nb_(0.6)Ti_(0.5)O_3锂铌钛陶瓷烧结 行为及微波介电性能的影响

通过 X 射线衍射、扫描电镜等分析手段结合介电性能测试结果,探讨了不同球磨方式(普通球磨及砂磨)制备的粉体对 Li_(1.0)Nb_(0.6)Ti_(0.5)O_3 (LNT)锂铌钛陶瓷的烧结行为、微观结构及微波介电性能的影响。用砂磨的方式粉碎粉体,获得了粒度分布均匀且分散性很好的粉体,在一定程度上降低了LNT 陶瓷的烧结温度。另外,通过砂磨粉碎的粉体烧结而得到的陶瓷样品密度、相对介电常数(εr)及机械品质因数与谐振频率的乘积(Q×f)均高于普通球磨工艺制备的。结果表明:在1050 ℃烧结的陶瓷其具有相对优异的微波介电性能,εr =69.9,Q×f =5 887 GHz,谐振频率温度系数τf =28.3×10–6/℃。

氮化硅多孔陶瓷的制备及微波介电性能研究

通过添加成孔剂,采用反应烧结工艺制备出具有不同气孔率的氮化硅多孔陶瓷。采用阿基米德法、三点弯曲法测试了材料的密度、气孔率及抗弯强度。用XRD及扫描电镜对相组成和显微结构进行了研究,用谐振腔法测试了该氮化硅陶瓷在9360 MHz频率的微波介电特性。结果表明,随着试样中气孔率的增加,试样的介电常数下降;在Si粉中添加α-Si3N4粉后,虽能提高氮化率,改善组织结构,但外加Si3N4和基体生产的Si3N4存在活性差异,两者结合不紧密,使强度降低;加入α-Si3N4粉使晶相组成中Si2ON2的含量降低,能够改善试样的介电性能。

莫来石陶瓷的制备及其微波介电性能研究

用 Si O2 溶胶和 Al2 O3 溶胶以及分析纯 Si O2 和 Al2 O3 粉末 ,采用热压烧结法制备了莫来石陶瓷。研究了莫来石陶瓷的微波介电特性与烧结致密度、烧结助剂 Mg O以及测试频率之间的关系。结果表明 ,烧结条件对莫来石陶瓷致密度和介电常数有很大影响 ,其中以热压温度对莫来石陶瓷烧结致密度和复介电常数的影响最大。烧结条件不同时 ,可以得到一系列具有不同复介电常数的莫来石陶瓷。添加烧结助剂 Mg O后 ,莫来石陶瓷复介电常数的实部和虚部均有所升高。在 8～1 2 GHz频率范围内 ,莫来石陶瓷的复介电常数没有表现出明显的频散效应。

Sr^(2+)置换改性Ca_(0.25)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.75)TiO_3陶瓷的微波介电性能研究

采用固相法制备了(Ca1-xSrx)0.25(Li1/2Sm1/2)0.75TiO3(CSLST-x)(x=0～1/10)系列微波介质陶瓷材料,研究不同含量的Sr2+含量对该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能影响。在x=1/22～1/10范围内,Sr2+的掺杂不会改变晶体的结构;在1175～1200℃烧结时,相同烧结温度下随着Sr2+含量的增加,介电常数εr增大,无载品质因数与谐振频率乘积Qf值降低;置换离子Sr2+的添加使该体系的烧结温度降低了近200℃,并保持良好的微波介电性能。其中,x=1/16的CSLST陶瓷在1200℃烧结,保温5h时具有较好的微波介电性能:εr=97.2,Qf=2490GHz,τf=14.74ppm/℃。

B_2O_3-CuO-Li_2CO_3对CSLST陶瓷微波介电性能影响的研究

研究了添加5%B2O3-CuO基础上再添加不同含量的Li2CO3复合烧结助剂对(Ca0.9375Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3(CSLST)陶瓷的烧结行为及微波介电性能的影响。研究结果表明:添加复合烧结助剂的陶瓷烧结后其晶相仍呈斜方钙钛矿结构。在不劣化微波介电性能的条件下,陶瓷的烧结温度可降至950℃,随Li2CO3含量的增加,添加复合烧结助剂的CSLST陶瓷的体积密度和介电常数εr逐渐降低。当Li2CO3添加量为0.5%时,在950℃保温5 h,所制得的陶瓷具有优良的微波介电性能:εr=84.7,Qf=1929 GHz,τf=28.76×10-6/℃。

(Ba_(1-x)Sr_x)La_4Ti_4O_(15)(x=0.8～0.95)陶瓷的微结构及微波介电性能研究

采用固相反应法制备了（Ba1-xSrx）La4Ti4O15（x=0.8~0.95）复合体系微波介质陶瓷,并对其进行物相组成、晶体结构分析以及微波介电性能的研究.研究结果表明,（Ba1-xSrx）La4Ti4O15陶瓷主晶相为SrLa4Ti4O15,并伴随有第二相SrLa8Ti9O15.SEM观察表明,Ba0.2Sr0.8La4Ti4O15陶瓷内部微观结构致密,晶粒尺寸在10~20μm之间,晶界清晰.随着x值逐渐增大,（Ba1-xSrx）La4Ti4O15陶瓷中晶粒形态发生变化,气孔增多.在x=0.8时,（Ba1-xSrx）La4Ti4O15陶瓷具有优良的微波介电性能,即εr=40.86,Q×f≈62806 GHz,τf=20×10 6/℃.随着Ba2＋的含量逐渐增加,该陶瓷的介电常数εr单调上升,品质因子Q×f值增加,说明适量的Ba2＋替代Sr2＋能改善陶瓷的微波介电性能.

Ba_(1-x)Mg_xAl_2Si_2O_8晶体结构与微波介电性能的研究

采用固相烧结法,按化学计量比Ba_(1-x)Mg_xAl_2Si_2O_8(x=0,0.05,0.1,0.15,0.3,0.5)制备样品,考察不同MgO含量对BaO-Al_2O_3-SiO_2系介电材料晶体结构及微波介电性能的影响。结果表明,MgO可以降低烧结温度,促进六方相转变为单斜相,当添加量x≥0.15时,相转变可以达到100%。当x≤0.15时,适量的MgO可以有效地促进单斜钡长石晶粒的长大。在0.05≤x≤0.1范围内,随着MgO含量的增加,单斜钡长石衍射峰增强,晶粒尺寸增大,密度、介电常数与τf均随MgO含量的增加而增大。在x=0.1,烧结温度为1400℃时,可获得综合性能相对较好的单斜钡长石,其介电性能ε_r=6.44,Q×f=16461 GHz,τ_f=–30.6×10^(-6) K^(-1)。

固溶率因子R对(Pb,Ca,La)(Fe,Nb)O_3陶瓷微波介电性能的影响

研究了A位La3+ 的电荷平衡取代 [(Pb0 .5Ca0 .5) 1 -xLa2x/3] (Fe0 .5Nb0 .5)O3和电荷非平衡取代 (非化学计量化合物 ) [(Pb0 .5Ca0 .5) 1 -xLax]·(Fe0 .5Nb0 .5)O3+δ(PCLFN)系统的微波介电性能。研究结果表明 ,实际的取代式是 [(Pb0 .5Ca0 .5) 1 -xLa2x/3+R( 1 -x) ] (Fe0 .5Nb0 .5)O3+δ,其中R是固溶率因子 ,它影响着A位La3+ 取代陶瓷的微波介电性能。当R >0时 ,A位的电荷平衡取代 [(Pb0 .5Ca0 .5) 1 -xLa2x/3] (Fe0 .5Nb0 .5)O3将增加其介电损耗 ,x =0 .0 5～ 0 .10时 ,Qf <80 0GHz。A位的电荷非平衡取代 [(Pb0 .5Ca0 .5) 1 -xLax] (Fe0 .5Nb0 .5)O3+δ却能改善其微波介电性能 ,这是因为过剩的La3+ 与 (Pb ,Ca) 2 + 的固溶度能够消除氧空位。当x≤ 0 .0 2时 ,能够形成单相的钙钛矿相 ,随着La3+ 取代量的增加 ,过剩的La3+ 将导致形成第二相焦绿石相 ,且第二相的量正比于过剩的La3+ 量。介电常数K随x增加而下降是由于焦绿石相随x增加的结果。当x =0 .0 2～ 0 .0 75 ,[(Pb0 .5Ca0 .5) 1 -xLax] (Fe0 .5Nb0 .5)O3+δ陶瓷有很好的微波介电性能 ,介电常数K >10 0 ,Qf值为 5 5 2 5～ 610 5GHz ,频率温度系数αf 为 7× 10 - 6 ～ 15 .7× 10 - 6 /℃ ,当x =0 .10时 ,Qf值达到极大值 64 82GHz。

钨酸盐类陶瓷微波介电性能

研究了钨酸盐AWO4(A=Ca,Sr,Ba,Zn,Mg)系列陶瓷材料的微结构、烧结性能以及微波介电性能。AWO4具有黑钨矿和白钨矿两种结构。无论白钨矿还是黑钨矿,其相对介电常数rε和介电品质因素Q×f值都随着阳离子A2+半径的增大而减小,谐振频率温度系数τf绝对值增大。白钨矿结构的CaWO4具有较好的微波性能:rε=10.0,Q×f=50.842 THz,τf=-50×10-6/℃。

(1-x)Ba(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xBaSnO_3陶瓷的微波介电性能(英文)

用传统陶瓷制备方法制备了(1-x)Ba(Mg1/3Nb2/3)O3-xBaSnO3[0.0≤x≤0.3,(1-x)BMN-xBS]体系微波介质陶瓷,研究了该陶瓷的微观结构和微波介电性能。用X射线衍射仪研究陶瓷的晶体结构。用扫描电镜观察陶瓷的显微结构。用网络分析仪测试陶瓷的微波介电性能。结果表明:晶格常数c和a均随x值的增加而增加;晶格常数比(c/a)随x值的增加而减小。当x≥0.1时,1:2有序衍射峰消失。陶瓷的平均晶粒尺寸在0.7～2μm之间。随x值的增加,陶瓷的相对介电常数(εr)和谐振频率温度系数(τf)呈线性减小;品质因数与谐振频率的乘积(Qf)呈非线性变化。当x=0.15时,Qf达到最大值,为86200GHz。当x=0.3时,在此体系中可以获得τf接近零的微波介质陶瓷Ba(Sn0.3Mg0.233Nb0.467)O3,其微波介电性能如下:εr=26.1;Qf=42500GHz;τf=4.3×10-6/℃。

分体圆柱谐振腔法用于金刚石膜微波介电性能测试的研究

针对金刚石膜微波介电损耗低、厚度薄带来的微波介电性能测试难点,研制了一台分体圆柱谐振腔式微波介电性能测试装置。利用不同直径的蓝宝石单晶样品,用上述装置对低损耗薄膜类样品微波介电性能的测试能力及样品直径对测试结果的影响进行了实验研究。在此基础上,使用分体圆柱谐振腔式微波介电性能测试装置对微波等离子体化学气相沉积法和直流电弧等离子体喷射法制备的高品质金刚石膜在Ka波段的微波介电性能进行了测试比较。测试结果表明,由Raman光谱、紫外-可见光谱等分析证明品质较优的微波等离子体化学气相沉积法制备的金刚石膜具有更高的微波介电性能,其相对介电常数和微波介电损耗值均低于直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石膜。

BaM、BaCoTiM、BaZnTiM的柠檬酸溶胶-凝胶合成及其微波介电性能、磁性能研究

采用柠檬酸sol gel工艺,以柠檬酸铁、碳酸钡、硝酸钴、硝酸锌、钛酸四丁酯以及柠檬酸等为原料合成了BaFe12O19、Ba(CoTi)xFe12-2xO19、Ba(ZnTi)xFe12-2xO19(x=0.2、0.6、1.0)铁氧体。采用XRD、SEM对其相成分和显微结构进行研究。并对其复介电常数、复磁导率在1MHz～6GHz下的变化规律进行了研究。结果表明3种铁氧体的复介电常数随微波测试频率的增加而变小,其磁导率虚部随测试频率的变化曲线上显示出非常明显的由畴壁共振引起的共振峰,该共振峰随铁氧体粉末热处理温度的升高移向低频。