【摘 要】
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随着5G时代的到来,移动通信设备逐渐向微型、集成、互通和智能化方向发展,传统天线、基板、滤波器等元器件的性能如果得不到改善,信号延迟以及系统稳定性差等问题就会相继出现。基于现代化社会发展所需求的微波介质陶瓷研发技术进一步革新,本文致力于研制一系列低介且性能优异的Ga基微波陶瓷,并对其晶体结构与性能之间的关系展开了深入研究。具体内容如下:（1）用固相烧结法烧结制备了单斜金红石结构的Ba2MGa11O
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随着5G时代的到来,移动通信设备逐渐向微型、集成、互通和智能化方向发展,传统天线、基板、滤波器等元器件的性能如果得不到改善,信号延迟以及系统稳定性差等问题就会相继出现。基于现代化社会发展所需求的微波介质陶瓷研发技术进一步革新,本文致力于研制一系列低介且性能优异的Ga基微波陶瓷,并对其晶体结构与性能之间的关系展开了深入研究。具体内容如下:（1）用固相烧结法烧结制备了单斜金红石结构的Ba2MGa11O20（M=Nd,Pr）微波介质陶瓷,其空间群为I2/m。烧结温度为1400℃的Ba2MGa11O20（M=Nd,Pr）陶瓷具有最佳微波介电性能:Q×f=17,563 GHz,τf=-31.87 ppm/℃,εr=14.21(Ba2Nd Ga11O20);Q×f=16,891 GHz,τf=-25.3 ppm/℃,εr=14.79(Ba2Pr Ga11O20)。Ba2MGa11O20（M=Nd,Pr）陶瓷的介电常数理论值（14.21、14.79）低于实测值,其差异与阳离子“Rattling”效应有关。根据介电常数温度系数τe和热膨胀系数αL,计算得到的τf值分别为-28.25 ppm/℃和-19.05 ppm/℃,与实测的τf值相近。（2）通过传统固相烧结法制备了单斜的水钒钙石AGa4O7（A=Ca,Sr）陶瓷,属于C2/c空间群。在1275℃烧结温度时的Ca Ga4O7陶瓷获得了良好的微波介电性能:εr=9.1,Q×f=40,600 GHz,τf=-86.3 ppm/℃。Sr Ga4O7陶瓷在1300℃烧结致密,其微波介电性能最佳:εr=9.2,Q×f=62,400 GHz,τf=-63.4ppm/℃。依据于P-V-L化学键理论,对各化学键参数（离子性（fi）、eμ和晶格能（U））展开了计算。并于AGa4O7（A=Ca,Sr）陶瓷中A位阳离子对晶体结构和微波介电性能的影响展开讨论。计算得到的Sr Ga4O7（7.52）的?r值略高于Ca Ga4O7（7.20）,它们与微波频段下的实测值比较吻合。精修后得到的晶体结构显示,Ca/Sr离子只形成[AO5]六面体,限制了阳离子的极化,这也导致了Ca-O键和Sr-O键对AGa4O7（A=Ca,Sr）陶瓷的?r值影响较小。由于AGa4O7（A=Ca,Sr）陶瓷的τf值尚未达到近零条件,对AGa4O7（A=Ca,Sr）陶瓷的τf值进行了调节。（3）采用传统固相烧结法制备了四方黄长石结构的SrREGa3O7（RE=La,Pr）陶瓷,空间群为P4—21m。在温度为1425℃时烧结的Sr La Ga3O7陶瓷具有最佳微波介电性能:er=11.9,Q×f=32,500 GHz（测试频率:12.1 GHz）,τf=–32ppm/℃;同温度下Sr Pr Ga3O7陶瓷的微波介电性能为:er=11.6,Q×f=26,400GHz（测试频率:11.7 GHz）,τf=–54 ppm/℃。SrREGa3O7（RE=La,Pr）和Ca Ti O3可形成x Ca Ti O3-（1-x）SrREGa3O7（RE=La,Pr）复合陶瓷,将谐振频率温度系数调节至近零（2 ppm/℃和–4 ppm/℃）。
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