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随着通信工程技术快速发展,人们对电子器件的性能需求越来越高,因此对微波介电陶瓷材料的性能提出了更高的要求。微波介质陶瓷逐渐向更高的工作频率范围(毫米波或者亚毫米波)发展。本文采用传统的固相反应法合成了 BaCu(B2O5)掺杂的CaMgGeO4陶瓷、LiMnPO4陶瓷以及AMoO4(A=Ca,Ba)陶瓷,研究了掺杂和烧结工艺对陶瓷烧结行为以及结构和性能的影响并探究了白钨矿结构陶瓷声子特性与本征性能。本文采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼散射(Raman)和傅里叶远红外(FTIR)光谱手段深入剖析了陶瓷的结构、介电性能以及两者之间的关系。(1)采用传统的固相反应法制备了具有橄榄石结构的CaMgGeO4(CMG)陶瓷,其在1300℃/6h时致密并具有优异介电性能(εr=6.83,Q×f=125,432 GHz,f=14.9 GHz)。深入探究了 BaCu(B2O5)(BCB)掺入对CMG陶瓷的烧结行为、晶体结构和介电性能的影响。研究发现BCB可以有效降低CMG陶瓷的烧结温度(Ts),当BCB的含量为16 wt.%时,Ts可以降低到875℃。含有8 wt.%BCB的CMG陶瓷在940℃下烧结6h时表现出优异的介电性能(εr=7.01,Q×f=73,962 GHz,f=14.8 GHz)。可以发现,随着BCB含量的增加,拉曼模式11向较低的波数移动,这与介电常数的变化趋势相反,而模式11的FWHM值与Q ×f值呈负相关。另外,随着BCB的增加,填充率的变化趋势类似于Q ×f值的变化。填充率的降低意味着振动空间的增加,并可能使非共振增加,进而降低了 Q ×f值。另外,该陶瓷与银电极的化学相容性良好,这意味着CMG陶瓷在LTCC的应用领域中有着广阔的前景。(2)通过固态反应方法,在不同温度下制备了适合低温烧结的LiMnPO4(LMP)微波介电陶瓷,其具有橄榄石结构。在750℃下烧结的LMP陶瓷具有出色的介电性能:εr=7.82,Q ×f=29,189 GHz(f=12.7 GHz)。利用拉曼光谱和红外反射光谱分析了晶格振动特性。基于红外反射光谱,建立了四参数半量子模型(4-P),计算了微波介电性能,其与实测值相似。LMP的模式9(归因于[PO4]3-四面体)的拉曼位移与P-O键长的变化具有相反的趋势。随着温度的升高,填充率与Q ×f值呈正相关,同时,键长和介电常数也呈正相关。即,建立了LMP陶瓷的结构-性质关系作为烧结温度的函数。(3)分别在1150℃/4h和1100℃/3h的烧结条件下获得纯相CaMoO4和BaMoO4陶瓷(相对密度均>95%)。AMoO4(A=Ca,Ba)陶瓷具有四方白钨矿结构(空间群为I41/a)。低波数范围内的拉曼模式与[MoO4]四面体相对A处阳离子的振动有关。内部模式v3(Eg)和v4(Bg)对应于[MoO4]四面体元素的内部振动。用4-P模型拟合红外光谱,对AMoO4(A=Ca,Ba)的介电响应的主要贡献来自Eu模式,即Ca/Ba-O键的平移振动。另外,通过K-K变换独立获得的振动参数与基于4-P模型的拟合结果吻合得很好,证实了拟合结果的可靠性。