MgTiO3基射频高Q陶瓷材料的研究

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射频高Q陶瓷是目前制造高频微波元件和高频多层陶瓷电容器的首选材料。面对频段紧缺、信息容量大的问题,相应的材料必须具备合适的介电常数、高频下较高的品质因数和趋近于零的τ值。MgTiO3因其具有很高的Qf值(160000GHz)和丰富的原料而引起我们的关注。但是MgTiO3也存在着介电常数较低(εr=17)和τ值呈较大的负值(τf=-55ppm/℃)的缺点,而且它的烧结温度高(1380℃),不仅达不到与Cu、Ni电极共烧的标准,对Ag/Pd电极要求也很高。针对这些情况,本文首先采用Zn在A位取代部分Mg,Sn置换B位的Ti,利用ZnO的助熔改善烧结,降低成瓷温度,借助SnO2抑制晶粒过分生长,共同作用下得到MZTS陶瓷。当x=0.05时,在1240℃烧结4h具有较好的微波介电性能:εr=16.34,Qf=103626GHz(6.967GHz),τf=-25ppm/℃。接着,确定ZnO的含量后,添加具有高ε(r181)和高τ(f991ppm/℃)的Ca0.8Sr0.2TiO3来提高(Mg0.95Zn0.05)(Ti0.95Sn0.05)O3的介电常数,并进一步调节τf值,使其趋近于零。随着Ca0.8Sr0.2TiO3含量的增加,体系相结构发生变化,MgTi2O5出现在晶相中,但晶粒结合的更紧密,样品的εr逐渐增大,Qf值不断的减小,τf值先减小后增大。当x=0.04时,96MZCST在1230℃烧结4h具有最佳的微波介电性能:εr=19.62, Qf=52030GHz(6.62GHz),τf=-3.51ppm/℃。最后,本文尝试使用(La0.44Sr0.33)TiO3来调节(Mg0.95Zn0.05)TiO3陶瓷的τf值和介电常数,并研究其结构和性能,期望开发出一系列新的适用的复合材料。陶瓷主晶相为(Mg0.95Zn0.05)TiO3和(La0.44Sr0.33)TiO3,第二相(Mg0.95Zn0.05)Ti2O5的出现增加了材料的介电损耗,并且烧结温度升高时,它的含量增加。随着(La0.44Sr0.33)TiO3掺入量的增加,样品的εr逐渐增大,Qf值不断减小,τf值先减小后增大。当x=0.10时,90MZLST陶瓷在1285℃烧结2h获得较好的微波介电性能:εr=22.17,Q=48471GHz (6.72GHz),τ=–7.99ppm/℃。
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