【摘 要】
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近年来,随着人们对现代通信设备小型化、轻型化以及易携带化的要求越来越高,具备高介电常数低损耗的微波介质陶瓷成为近期的研究热点。Sr Ti O3(ABO3钙钛矿结构)因其具有高介电常数和较低的介电损耗而受到了广泛的关注。选择LnxSr1-xAlxTi1-xO3(Ln=La/Sm,0≤x≤0.4)陶瓷体系作为此次研究对象。通过Ln2O3和Al2O3共掺改善Sr Ti O3的微观结构实现微波介电性能的改
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近年来,随着人们对现代通信设备小型化、轻型化以及易携带化的要求越来越高,具备高介电常数低损耗的微波介质陶瓷成为近期的研究热点。Sr Ti O3（ABO3钙钛矿结构）因其具有高介电常数和较低的介电损耗而受到了广泛的关注。选择LnxSr1-xAlxTi1-xO3（Ln=La/Sm,0≤x≤0.4）陶瓷体系作为此次研究对象。通过Ln2O3和Al2O3共掺改善Sr Ti O3的微观结构实现微波介电性能的改善。研究随x变化,陶瓷材料的致密化程度、[Ti O6]八面体、离子有序度、氧空位和微观形貌等变化对其微波介电性能的影响。采用一步合成法制备LnxSr1-xAlxTi1-xO3陶瓷材料,所有陶瓷样品为钙钛矿单相结构。通过精修发现LaxSr1-xAlxTi1-xO3（0≤x≤0.4）陶瓷体系,Sr-O位上的阳离子与氧离子之间的键价从0.175增加至0.189,Ti-O位上的阳离子与氧离子之间的键价从0.688增加至0.723;SmxSr1-xAlxTi1-xO3（0≤x≤0.4）陶瓷体系,Sr-O位上的键价从0.175增加至0.194,Ti-O位上的键价从0.688增加至0.738。结合拉曼测试研究了TO2、Eg、TO4、A1g振动模式对A位和B位离子有序度以及[Ti O6]八面体扭曲程度的影响。随着Ln2O3和Al2O3共掺,晶格稳定性增强,[Ti O6]八面体扭曲程度增大。同时,研究发现Ln2O3和Al2O3共掺能有效地细化晶粒和增强晶粒尺寸分布的均匀性并且能一定程度上地抑制钛酸盐陶瓷材料在高温环境下易生成氧空位的缺陷。除此之外,结合TO4振动峰的变化发现键价变化揭示了[Ti O6]八面体扭曲程度与陶瓷样品的谐振频率温度系数的变化规律。在此过程中,随着x值增加该体系陶瓷材料的介电常数和谐振频率正温度系数快速减小。发现当x=0.1时,陶瓷具有高介电常数（εr>120）,较高品质因子Q×f>3500以及较大的正谐振频率温度系数τf。在此基础上,对高温烧结的高介电常数组分Ln0.1Sr0.9Al0.1Ti0.9O3（Ln=La/Sm）陶瓷样品进行降温烧结研究。随着烧结助剂Si O2和La2O3以及Li2CO3引入,将烧结温度从1500℃降低到1400℃左右,介电常数略微下降,品质因子下降;降温烧结陶瓷样品Ln0.1Sr0.9Al0.1Ti0.9O3在1375℃下烧结4小时:εr=118.9;Q×f=4058;τf=+948.1 ppm/℃。Sm0.1Sr0.9Al0.1Ti0.9O3在1400℃下烧结4小时:εr=123.8;Q×f=2943;τf=+885.2 ppm/℃。
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