随着通信技术的飞速发展,具有高效、微型、高稳定性的器件需求越来越大,电介质陶瓷材料作为电子元器件的关键材料,面临着严峻的考验。近些年来,我们国家在电子工业相关的家电、汽车、通信、军事等领域极速发展,这些领域对电介质材料的需求也日益剧增。并且,随着5G通信的普及以及对6G通信的展望对电介质陶瓷材料提出了更高的要求。CaCu₃Ti₄O₁₂（CCTO）具有超高介电常数,优良的温度稳定性,在频率10²-10⁵Hz范围内介电常数保持恒定的介电特性,因此本工作首先研究了巨介电常数的CCTO电介质陶瓷。CCTO电介质陶瓷在射频范围内只能用于1MHz频率以内,随频率增加介电常数开始快速衰减。然而,目前的通信信道有向着高频率发展的趋势,引导着我们也研究了NiTiNb₂O₈微波电介质陶瓷,NiTiNb₂O₈陶瓷在高频具有较高的介电常数,两者可以互补特长实现射频段高介电材料应用的覆盖。本论文基于CCTO陶瓷和NiTiNb₂O₈陶瓷为研究对象。具体工作如下:（1）探讨不同离子位置掺杂对CCTO陶瓷性能的影响,通过测试CCTO禁带宽度探索了晶界处的肖特基势垒对CCTO陶瓷性能的影响。通过La³⁺离子掺杂取代CCTO晶格A位的Ca²⁺离子和Cu²⁺离子,研究发现La³⁺离子掺杂在A₁位替代Ca²⁺离子要比A₂位替代Cu²⁺离子的烧结温度低,拥有高的介电常数和较低的介电损耗。通过Sr²⁺离子对CCTO陶瓷的掺杂,探索了CCTO陶瓷晶粒半导体特性与晶粒大小对CCTO陶瓷的性能影响。Sr²⁺离子掺杂导致CCTO陶瓷的禁带宽度增加,通过晶界处的肖特基势垒模型分析,随Sr²⁺离子掺杂含量的增加,CCTO陶瓷的介电常数相应减小,晶界阻抗也会增加。与纯的CCTO对比,Sr²⁺离子掺杂导致CCTO陶瓷的介电常数增加,晶界阻抗减小。SEM分析可以解释为,晶界处形成的肖特基势垒是CCTO形成超高介电常数的重要原因,同时La³⁺、Sr²⁺离子掺杂的CCTO陶瓷中,晶粒大小的变化将严重影响CCTO陶瓷的介电性能。（2）探索了F^-离子掺杂形成氧缺陷对CCTO性能的影响,降低CCTO陶瓷的介电损耗。F^-离子掺杂后的CCTO陶瓷晶粒尺寸相对减小,晶界阻抗增加,CCTO陶瓷的介电损耗降低。通过电模量的建模分析,计算出CCTO陶瓷介电驰豫的活化能,该活化能高低与晶界处的势垒高度相关,F^-离子的掺杂增加了CCTO陶瓷晶界处的势垒高度,导致晶界阻抗增加,说明CCTO晶界是一类热活化的驰豫过程。优化F^-掺杂量为x=0.8时,CCTO陶瓷的介电损耗在5KHz时降低为0.05。（3）掺杂优化NiTiNb₂O₈陶瓷的介电性能,降低烧结温度。首先,通过Zn²⁺离子取代NiTiNb₂O₈中的Ni²⁺离子合成了Ni_1-xZn_xTiNb₂O₈陶瓷,随Zn²⁺离子取代含量的增加,Ni_1-xZn_xTiNb₂O₈介电常数会逐渐降低,品质因数Q×f值有所升高,谐振频率温度系数逐渐降低。其次,采用B₂O₃-ZnO（BZ）玻璃对Ni_0.3Zn_0.7TiNb₂O₈陶瓷进行了低温烧结助熔研究,添加3 wt%的BZ玻璃,Ni_0.3Zn_0.7TiNb₂O₈陶瓷在950℃烧结时能获得较好的介电性能:ε_r=34.3,Q×f=20255GHz,τ_f=-4.14ppm/℃。BZ玻璃助烧的Ni_0.3Zn_0.7TiNb₂O₈陶瓷可以很好的应用于LTCC技术。再者,针对前面研究体系中具有最高品质因数的Ni_0.4Zn_0.6TiNb₂O₈陶瓷（ε_r=51.23,Q×f=32114GHz,τ_f=38.1 ppm/℃）进行再优化,采用Zr⁴⁺对Ti⁴⁺离子进行掺杂取代。随着Zr⁴⁺离子掺杂含量的增加,NiTiNb₂O₈晶相减少而ZnTiNb₂O₈晶相增加,相对密度增加。最终,通过调控掺杂我们制备出具有优秀的温度稳定性的Ni_0.4Zn_0.6Ti_0.9Zr_0.1Nb₂O₈陶瓷（ε_r=35.3,Q×f=45733GHz,τ_f=3ppm/℃）,以及具有较高品质因数的Ni_0.4Zn_0.6Ti_0.7Zr_0.3Nb₂O₈陶瓷（ε_r=29.7,Q×f=92078GHz,τ_f=-38ppm/℃）。（4）研究NbO₆八面体中的离子极化对NiTiNb₂O₈陶瓷介电性能的影响。本工作采用Ta⁵⁺离子掺杂取代NiTiNb₂O₈陶瓷的Nb⁵⁺离子。当Ta⁵⁺离子的替代量增加时,NiTiNb_2-2xTa_2xO₈陶瓷中四个较长的Nb-O键的长度逐渐减小,两个较短的Nb-O键的长度逐渐增加。根据Clausius-Mostti公式,氧八面体中较长的键决定了陶瓷的极化强度,随着Nb-O键长度的变化,氧八面体中的极化也受到限制而变弱,介电常数减小。同时,Ta⁵⁺离子掺杂后导致NiTiNb_2-2xTa_2xO₈陶瓷Nb-O键的键能增加,因此NiTiNb_2-2xTa_2xO₈陶瓷的品质因数增加。通过计算Nb-O键的扭曲度发现,Ta⁵⁺离子的掺杂导致NiTiNb_2-2xTa_2xO₈陶瓷的Nb-O键的扭曲度减小,NiTiNb_2-2xTa_2xO₈陶瓷的谐振频率温度系数减小。优化掺杂和烧结温度,发现NiTiNb_1.6Ta_0.4O₈陶瓷在1140℃烧结时能获得较好的介电性能:ε_r=48.5,Q×f=17500GHz,τ_f=88.6 ppm/℃。（5）探索NiTiNb₂O₈陶瓷低温烧结,满足LTCC技术中烧结温度低于960℃的要求。使用BiVO₄陶瓷作为助熔剂来分析NiTiNb₂O₈陶瓷低温烧结对性能的影响。采用固相法合成了NiTiNb₂O₈+xwt%BiVO₄（2.5<x<10）陶瓷。BiVO₄陶瓷的添加有效的降低NiTiNb₂O₈陶瓷的烧结温度,明显促进了NiTiNb₂O₈陶瓷的烧结进程。同时介电常数和品质因数得到了提高,NiTiNb₂O₈陶瓷谐振频率温度系数得到降低。经大量实验与配方优化,最终实现Ni_0.5Ti_0.5NbO₄+10wt%BiVO₄在900℃烧结时的微波介电性能为:ε_r=56.7,Q×f=7062GHz,τ_f=+55.59ppm/℃,可以应用于LTCC工艺制备相关生瓷料带。