Li_2ZnTi_3O_8基微波介质陶瓷的研究进展

Li_2ZnTi_3O_8陶瓷是一种固有烧结温度低的新型微波介质陶瓷,具有较高的品质因数和近零的谐振频率温度系数。主要论述了近年来Li_2ZnTi_3O_8陶瓷制备方法、离子置换改性、氧化物掺杂改性以及低温共烧等方面的研究进展,指出了目前Li_2ZnTi_3O_8陶瓷研究中存在的问题及今后的发展趋势。

Li_2ZnTi_3O_8微波介质陶瓷烧结工艺的研究

采用传统固相反应法制得Li2ZnTi3O8微波介质陶瓷,研究了主要烧结工艺参数对所制陶瓷的物相组成、显微组织及微波介电性能的影响。结果表明:经900℃预烧并在1 075℃保温4 h所得陶瓷试样只含有单一的Li2ZnTi3O8相;另外,其显微组织均匀,气孔等缺陷较少,相对密度达到98.5%,且具有良好的介电性能:εr=26.6,Q·f=75 563 GHz,τf=–12.4×10–6/℃。

Li2ZnTi3O8掺杂对0.7CaTiO3-0.3NdAlO3微波介质陶瓷低温烧结及介电性能的影响

采用固相合成法制备0.7CaTiO3-0.3NdAlO3微波介质陶瓷,研究添加不同含量的Li2ZnTi3O8,在不同的烧结温度下,对其烧结特性和微波介电性能的影响。结果表明,掺入Li2ZnTi3O8烧结温度降低了150℃;Li2ZnTi3O8不同添加量下,其介电常数随烧结温度升高而增大,但增加不明显;而随着添加量的增加,其介电常数也随之增大。品质因素随着烧结温度升高而升高,随着Li2ZnTi3O8添加量的增大而降低。添加1 wt%Li2ZnTi3O8的陶瓷样品在1400℃烧结,性能最佳,介电常数达到46,品质因素可达到25000 GHz。

LBSCA玻璃对微波介电陶瓷Li_2ZnTi_3O_8性能的影响

Li_2ZnTi_3O_8(LZT)陶瓷具有很好的微波介电性能,但其烧结温度较高(1 150℃),与低温共烧陶瓷(LTCC)工艺不兼容。该文通过掺杂低熔Li2O-B2O3-SiO2-CaO-Al_2O_3(LBSCA)玻璃来降低Li_2ZnTi_3O_8陶瓷的烧结温度,并详细研究了LBSCA掺杂量对材料体系物相结构、微观形貌、致密化程度及微波介电性能的综合影响。研究结果发现,当LBSCA的质量分数为1.5%,并在900℃低温烧结时可表现出优异的微波介电性能,即相对介电常数εr=23,品质因数与频率的乘积Q×f=39 762,密度ρ=3.59g/cm3,频率温度系数τf=-13.75×10-6/℃,能很好地应用于LTCC技术领域。

H_3BO_3掺杂Li_2ZnTi_3O_8陶瓷的微波介电性能

采用传统的固相烧结工艺制备了H3BO3掺杂的Li2ZnTi3O8陶瓷。研究了H3BO3掺杂量对所制Li2ZnTi3O8陶瓷的烧结特性、相成分、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:H3BO3对于所制陶瓷相成分没有影响,仅为单一的Li2ZnTi3O8相;H3BO3能够将Li2ZnTi3O8陶瓷的烧结温度降低200℃左右,同时没有显著损害该陶瓷的微波介电性能;当H3BO3掺杂量为质量分数2.0%时,950℃烧结的Li2ZnTi3O8陶瓷微波具有良好的介电性能:εr=25.99,Q.f=54 926GHz,τf=-12.17×10–6/℃。

Ca_(0．3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0．7)TiO_3微波介质陶瓷的低温烧结研究

采用传统陶瓷制备工艺,制备了掺杂Na_2O-CaO-B_2O_3(NCB)氧化物的Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3(CLST)陶瓷,研究了NCB掺杂量与晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能的关系.研究结果表明:复合氧化物NCB掺杂量在1wt%～15wt%范围内没有杂相生成,晶相仍呈斜方钙钛矿结构.随着NCB添加量的增加,陶瓷致密化温度和饱和体积密度降低,介电常数ε~r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值也呈下降趋势,频率温度系数T_f向正方向增大.NCB氧化物掺杂能有效地将CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降低至900℃.添加12.5wt%NCB的CLST陶瓷在低温900℃烧结5h仍具有良好的微波介电性能:ε_r=73.7,Qf=1583GHz,T_f=140.1×10^(-6)/℃,满足高介多层微波器件的设计要求.

ZBS玻璃对0.6Li_2ZnTi_3O_8-0.4Li_2TiO_3陶瓷微波介电性能及烧结特性的影响

采用固相烧结法制备0. 6Li_2ZnTi_3O_8-0. 4Li_2TiO_3陶瓷,并研究了ZBS (ZnO-B2O3-SiO2)掺杂对0. 6Li_2ZnTi_3O_8-0. 4Li_2TiO_3陶瓷的相组成、致密度、微观形貌及微波介电性能的影响。结果表明,0. 6Li_2ZnTi_3O_8-0. 4Li_2TiO_3+xZBS陶瓷中仅存在Li_2ZnTi_3O_8和Li_2TiO_3相。随着x的增加,其致密化温度逐渐降低,相对介电常数εr和品质因子Q·f均先增加后减小,谐振频率温度系数τ_f基本不变。当x为1%(质量分数)时,0. 6Li_2ZnTi_3O_8-0. 4Li_2TiO_3+1%ZBS陶瓷在900℃烧结4 h后具有良好的微波介电性能:εr=25. 4,Q·f=88640 GHz,τ_f=-1×10^(-6)℃^(-1),且与Ag具有良好的化学相容性。

Al_2O_3掺杂对微波介质陶瓷Ca_(0.16)Sr_(0.04)Li_(0.4)Nd_(0.4)TiO_3烧结特性和微波介电性能的影响

采用固相反应法在1300℃烧结4 h得到了致密的具有钙钛矿结构的Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3微波介质陶瓷。通过X射线衍射仪、扫瞄电子显微镜和矢量网络分析仪系统的研究了不同含量Al2O3掺杂对Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3(CSLNT)陶瓷的烧结行为、晶体结构、显微形貌以及微波介电性能的影响。结果表明,对于CSLNT+xwt%Al2O3陶瓷,随着Al2O3掺杂量的增加,介电常数(εr)有轻微的降低,而温度系数(τf)有所增加;由于第二相的出现导致了品质因子(Q·f)先增后减。当Al2O3掺杂量为2wt%时,其介电性能最佳的致密化烧结温度为1200℃,此时具有最佳的微波介电性能:εr=112.6,Q·f=1698 GHz和τf=31.9 ppm/℃。

(Ba_(1-y)Sr_y)_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷的结构及性能

研究了(Ba1-ySry)6-3xSm8+2xTi18O54(x=2/3,0.0≤y≤0.5)微波介质陶瓷的晶体结构和性能。结果表明:用锶取代钡形成了钨青铜结构的固溶体相,随着锶取代量的增加,晶格常数线性降低;同时,介电常数增大,在y=0.5时获得最大值(80.95);介电损耗在y=0.3达到了最低值(0.000 16)。频率温度系数随着锶取代量的增加由负变正。

Pr取代对Ba_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷结构和介电性能的影响

以Ba6-3xSm8+2xTi18O54(x=2/3)微波介质陶瓷为基础,通过不同量的Pr取代实验,探讨Pr取代后对陶瓷的结构和介电性能影响。结果表明:在Pr取代Sm后,陶瓷的最佳烧结温度为1390℃。在Pr取代的范围内,取代后的陶瓷基本保持了以钨青铜结构的Ba6-3x(Sm1-yPry)8+2xTi18O54固溶体为主的相。并且发现材料的介电常数和介电损耗在Pr取代量为0.2mol时获得了最佳,分别为78.08和0.0001,频率温度系数由负向正变化。

Ca_(1-x)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_xTiO_3体系微波介质陶瓷的低温烧结研究

采用传统陶瓷制备工艺,制备了添加10wt%NCB(Na2O-CaO-B2O3)复合氧化物的Ca1-x(Li1/2Sm1/2)xTiO(3x=0.700-0.875)(CLST-x)体系陶瓷,研究了添加NCB后CLST-x体系的晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能与组成关系。研究结果表明,添加复合氧化物NCB后,CLST-x体系各组成主晶相仍呈斜方钙钛矿结构,没有其它杂相。添加10wt%NCB后,CLST-x体系陶瓷均可在950℃下烧结致密,在此温度下材料具有较佳的微波介电性能,其中CLST-0.875陶瓷在950℃保温5h烧结后具有良好的微波介电性能:εr=63.6,Qf=1591GHz,τf=0ppm/℃,可满足高介多层微波器件的设计要求。

微波基板用陶瓷材料Li_2Mg_(1-x)Zn_xTi_3O_8微波性能研究

通过传统固相反应法制得三元系尖晶石结构的Zn掺杂的Li_2Mg_(1-x)Zn_xTi_3O_8(LMT)陶瓷。讨论了Zn掺杂对Li_2MgTi_3O_8陶瓷试样的相结构、显微结构及微波介电性能的影响。当Zn掺杂量为0.06时,Li_2Mg_(0.94)Zn_(0.06)Ti_3O_8陶瓷试样在1 075℃烧结4h可获得良好的显微结构与微波性能,其中介电常数适中(ε_r≈26.58),品质因数较高((Q×f)≈44 800GHz),谐振频率温度系数趋近于0(τ_f≈1.9μ℃^(-1))。该研究得到的陶瓷材料具有良好的微波介电性能,可作为无机填充材料运用于微波复合介质基板材料的研制中。

添加剂在Ba6-3xR8＋2xTi18O54微波介质陶瓷中的应用

总结了近年来有关添加剂对Ba6-3xR8＋2xTi18O54（R为稀土元素）陶瓷结构和性能的影响等方面的研究进展。针对该系列陶瓷的结构特点．主要介绍了添加剂离子分别固溶取代结构中A1、A2和B住离子时对材料结构和性能的影响，并评述了多种离子复合添加的优越性及改性机理．最后指出了今后添加剂研究的发展方向。

BaCu(B_2O_5)的添加对Li_2MgTi_3O_8微波介质陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备Li2MgTi3O8微波介质陶瓷,研究了BaCu(B2O5)(简称BCB)的添加对Li2MgTi3O8微波介质陶瓷的烧结性能及介电特性的影响。结果表明:BCB作为低熔点氧化物烧结助剂,可有效降低所制陶瓷烧结温度,而且可以调节τf近零。当添加质量分数3%的BCB,900℃烧结所制陶瓷的综合微波介电性能最佳:εr=27.2,Q.f=48 200 GHz,τf=0.4×10-6/℃。该陶瓷与Ag电极具有化学兼容性,是理想的LTCC候选材料。

Li_2Zn_2Mo_3O_(12)微波介质陶瓷的烧结工艺研究

采用传统固相反应法制备了Li_2Zn_2Mo_3O_(12)微波介质陶瓷,利用XRD、SEM和矢量网络分析仪,系统研究了主要烧结工艺参数对该材料物相组成、显微组织和微波介电性能的影响。结果表明:经540℃预烧后在630℃保温2 h烧结的陶瓷形成了单一的Li_2Zn_2Mo_3O_(12)相,显微组织较均匀,相对密度达到95.6%,具有良好的综合介电性能:ε_r=10.6,Q·f=57 893 GHz,τf=–66×10^(–6)/℃。

预烧温度对CaO-Li_2O-Sm_2O_3-TiO_2微波介质陶瓷介电性能的影响

用固相反应法制备了CaO—Li2O—Sm2O3-TiO2（CLST）微波介质陶瓷。通过改变预烧温度（1000～1200℃）研究其对CLST微波介质陶瓷介电性能的影响。研究过程中，对预烧粉体与烧结陶瓷进行XRD与SEM分析，对陶瓷的介电性能εr、Q、τf，进行了测试。结果表明，预烧温度对CLST微波介质陶瓷介电性能有较大影响，在预烧温度1150℃，烧结温度1340％时可获得较好的介电性能：εr=112，Q=845，τf=52×10^-6／℃.

H_3BO_3对Li_2Zn_3Ti_4O_(12)微波介质陶瓷低温烧结与微波介电性能的影响

采用传统固相反应法制备了添加H_3BO_3助烧剂的Li_2Zn_3Ti_4O_(12)(LZT)陶瓷,分别通过XRD、SEM、排水法及网络分析仪等方法研究了不同H_3BO_3添加量对所得陶瓷的物相、微观形貌、烧结特性与微波介电性能的影响。结果表明在LZT陶瓷中添加3wt%H_3BO_3可有效降低烧结温度,在900℃/2 h烧结条件下可以获得高致密性及优异的微波介电性:ρ=4.15 g/cm^3,εr=17.916,Q×f=61200 GHz,τf=-52.87×10^(-6)/℃。

掺杂SrCO3对Ba4(Sm0．2Nd0．8)9．33Ti18O54微波介质陶瓷性能的影响

研究SrCO3掺杂对Ba4(Sm0.2Nd0.8)9.33Ti18O54(BSNT)材料相组成、微观结构和介电性能的影响。采用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征BSNT掺杂SrCO3后陶瓷的相组成和微观结构。结果表明:SrCO3掺杂量低于4%时,SrCO3与BSNT陶瓷共熔而不产生第二相。同时发现随着SrCO3掺杂量的增加,介电常数εr和谐振频率温度系数τf近似线性增加。在BSNT陶瓷中掺杂SrCO3可以得到τf近乎于0。掺杂4%的SrCO3在1 360℃下烧结3 h,可得到介电性能最佳的BSNT陶瓷(εr=83.4,Qf=8.47 THz(4.67 GHz),τf=-2.1×10-6℃-1)。

V_2O_5和Li_2CO_3共掺杂对Mg_4Nb_2O_9陶瓷烧结行为及微波介电性能的影响

采用固相法,制备了Mg4Nb2O9(MN)微波介质陶瓷,研究了V2O5和Li2CO3共掺杂对Mg4Nb2O9陶瓷烧结行为、相结构、显微结构和微波介电性能的影响.结果表明,采用1.5%V2O5和1.5%Li2CO3共掺杂,能够将Mg4Nb2O9(1 350℃)陶瓷的烧结温度降至925℃,且有助于Mg4Nb2O9单相的形成.3.0%(V2O5,Li2CO3)共掺杂样品在925℃空气中烧结5 h可获得良好的微波介电性能(介电常数为13.7,品质因数为77 975 GHz).

复合烧结助剂对Ca_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)TiO_3微波介质陶瓷低温烧结与性能研究

研究了以Ca0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3(CLST-0.7)为基料,复合添加10wt%CaO-B2O3-SiO2(CBS)、4wt%Li2O-B2O3-SiO2-CaO-Al2O3(LBSCA)和0～2wt%CuO氧化物为烧结助剂的微波介质陶瓷的低温烧结行为及微波介电特性。结果表明:随着CuO添加量的增加,陶瓷体积密度、介电常数εr、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值,都呈先增加后降低,频率温度系数τf呈降低的趋势。添加10wt%CBS、4.0wt%LBSCA和1.0wt%CuO的CLST-0.7微波介质陶瓷,在900℃烧结5h具有较佳的微波介电性能:εr=67.31,Qf=2197GHz,τf=40.28ppm/℃。