【摘 要】
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无线通讯技术在不断地更迭,5G网络与多种新技术的联合发展对人们当下的生活提供了极大地便利,这离不开基础的材料研发和应用。由介质陶瓷制备的各种通讯相关器件在各个领域得到了广泛的应用,同时也面临着新时代更高要求的挑战。因而,作为基础核心材料,新型微波介质陶瓷的研发和应用受到了更多的关注和重视。本文选择Li2Mg3TiO6体系为基础材料,以固相法分别在其Ti位和Mg位进行了(Al0.5Nb0.5)4+离
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无线通讯技术在不断地更迭,5G网络与多种新技术的联合发展对人们当下的生活提供了极大地便利,这离不开基础的材料研发和应用。由介质陶瓷制备的各种通讯相关器件在各个领域得到了广泛的应用,同时也面临着新时代更高要求的挑战。因而,作为基础核心材料,新型微波介质陶瓷的研发和应用受到了更多的关注和重视。本文选择Li2Mg3TiO6体系为基础材料,以固相法分别在其Ti位和Mg位进行了(Al0.5Nb0.5)4+离子和Zn2+离子的掺杂置换,并制备了Li2Mg3Ti1-x(Al0.5Nb0.5)xO6和Li2(Mg1-yZny)3Ti1-x(Al0.5Nb0.5)xO6介质陶瓷。随后对其添加烧结助剂进行降温烧结制备了Li2(Mg1-yZny)3Ti1-x(Al0.5Nb0.5)xO6+Ba Cu B2O5介质陶瓷。根据掺杂量的多少,本文从陶瓷的致密度,物相变化,晶体结构,键价理论,堆积系数以及烧结动力学等方面对上述陶瓷进行了研究,并获得了其与陶瓷介电性能的一些依赖性。通过固相法在Li2Mg3TiO6的Ti位掺杂置换的Li2Mg3Ti1-x(Al0.5Nb0.5)xO6介质陶瓷,在实验范围内均为岩盐立方结构的单一物相。通过对其进行P-V-L化学键键价理论的分析以及各类与键性质相关参数的计算发现,(Al0.5Nb0.5)4+掺杂提高了离子极化率,增大了晶格能,化学键价得到提高,热膨胀系数随掺杂量增加而降低,这些改变共同作用改善了Li2Mg3TiO6陶瓷的介电性能,实现了品质因子的提高,介电常数的增加,以及温漂和烧结温度的降低。(Al0.5Nb0.5)4+掺杂量为x=0.09时获得最佳介电性能（1360℃保温4小时,εr=13.86,Q×f=141210 GHz,τf=-25.9 ppm/℃）。在此基础上,同样采用固相法进一步在其Mg位进行Zn2+的掺杂置换。掺杂量低于0.08时,陶瓷为单一晶相,过量掺杂导致杂相生成恶化介电性能,适量的Zn2+离子掺杂可以进一步提高综合介电性能并降低烧结温度。当Zn2+掺杂量为y=0.08时,在1320℃保温4小时的Li2(Mg0.92Zn0.08)3Ti0.91(Al0.5Nb0.5)0.09O6陶瓷具有综合最佳的介电性能,εr=14.51,Q×f=158120 GHz,τf=-13.0 ppm/℃。本文还在上述基础上向Li2(Mg0.92Zn0.08)3Ti0.91(Al0.5Nb0.5)0.09O6介质陶瓷中添加Ba Cu B2O5做了降温烧结探索。研究表明,Ba Cu B2O5的加入会给体系引入杂相,陶瓷中也会产生液相。虽然烧结温度随Ba Cu B2O5的含量增加迅速降低,能够实现降温烧结,但也伴随着品质因子和温度稳定性的下降。降温烧结的陶瓷在1060℃保温4小时可以获得最佳综合性能,εr=14.22,Q×f=31054 GHz,τf=-15.9 ppm/℃。
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