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随着物联网、大数据以及5G网络的快速发展,相继推动着微波通讯技术向高频化、频率可调化的方向发展,对微波元器件的低成本化、小型化、集成化以及模块化的要求越来越高,低介电常数、高品质因数和谐振频率温度系数近零的新型微波介质陶瓷的合成与制备成为人们研究的重点。为了开发新型低介电常数微波介质陶瓷,本文通过传统固相法制备了黄长石结构M’2M"Ge2O7(M’=Ba,Sr;M"=Mg,Zn)和硅锌矿微波介质陶瓷,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和振动光谱分析探究其物相组成、晶体结构、微观形貌和致密度等对微波介电性能的影响。主要研究结果包括:(1)Ba2M"Ge2O7(M"=Mg,Zn)都属于四方黄长石结构,空间群为P-421m(113)。在最佳烧结温度1280℃时,Ba2MgGe2O7为纯相,微波介电性能为?r~7.76,Q?f~20700GHz,?f~-55ppm/℃。通过加入正谐振频率温度系数的TiO2,制备Ba2MgGe2-xTixO7系列微波介质陶瓷,调节谐振频率温度系数近零,在x=0.6时,谐振频率温度系数为-18.5ppm/℃,进一步增大Ti的含量会出现BaTi2O5第二相。Ba2ZnGe2O7陶瓷的最佳烧结温度为1180℃,其微波介电性能为?r~9.0,Q?f~13950GHz,?f~-75ppm/℃。X射线衍射Rietveld结构精修、SEM以及拉曼光谱结果都证实存在少量的第二相BaZnGeO4。(2)Sr2M"Ge2O7(M"=Mg,Zn)陶瓷同属于四方黄长石纯相。Sr2M"Ge2O7(M"=Mg,Zn)分别在1330℃和1290℃烧结时,具有最佳的微波介电性能:?r~8.56和8.81,Q?f~28800GHz和35700GHz,?f~-70.5ppm/℃和-84.4ppm/℃。两种陶瓷都可以与CaTiO3形成复合陶瓷,实现了谐振频率温度系数的调控。(3)通过传统固相法,在980~1220℃之间烧结制备了一系列硅锌矿Zn2Ge1+xO4(-0.1?x?0.2)陶瓷。通过XRD、拉曼光谱、SEM、以及远红外反射光谱等方法探究了Ge非化学计量比对物相组成、晶体结构、致密性、微观形貌以及微波介电性能的影响。实验结果表明,当x?0时,存在ZnO第二相,当x=0.02时,可以制备纯相Zn2GeO4;x?0.05时,存在第二相GeO2,表明适当增加Ge的含量有利于抑制第二相;当x=0.1时有最佳的微波介电性能:εr~7.09,Q×f~112700GHz,?f~-51ppm/oC。远红外反射光谱表明Zn2GeO4的理论品质因数为215234GHz,说明存在气孔、第二相、致密度等外在因素影响,恶化了Zn2GeO4样品的介电性能。可以通过优化制备工艺降低外在因素对介电性能的影响,进一步提高Zn2GeO4的微波介电性能。