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随着通讯技术和微波通信技术的迅猛发展,对微波介质材料的需求非常迫切。特别是介电常数在20左右,具有超低损耗,频率温度系数近零且可调的微波介质陶瓷,远远不能满足当前市场需求。具有K2NiF4结构的ABCO4(A=Sr,Ca;B=La,Nd,Sm;C=Al)陶瓷具有良好的微波介电性能,且不含Ta等贵重金属,制备工艺简单,能够很好的满足市场要求。本论文对其中的SLnA系微波陶瓷材料进行了系统全面的研究,主要研究了ABCO4中基础配方、B位、A位及C位离子取代、工艺研究等方面。详细的分析了不同位置取代以及不同工艺制法对材料相组成、晶体结构以及微波介电性能的影响。在本课题组的实验条件下,合成了Sr(LaxNd1-x)AlO4及Sr(SmxNd1-x)AlO4陶瓷,并分析其结构及性能。结果表明B位两种离子共存时,可以提高其微波介电性能。对于Sr(LaxNd1-x)AlO4,随着La3+取代Nd3+的增加,Q×f呈线性增长,到x=0.9时,显著提升到最大值。由于B位引入了La3+,AB位离子半径差有所减小,使得盐岩层的晶格畸变减小,内应力减小,结构许容因子t增大,稳定性增加。因此,Q×f得到提升。εr略有下降,从19.1下降到17.88,τf从-9ppm/°C变化到-34ppm/°C;对于Sr(SmxNd1-x)AlO4,随着Sm3+取代Nd3+的增加,Q×f值成线性增长,到x=0.9时,提升到最大值,εr变化不大,从17.2增加到19.7,τf从-9ppm/°C调节到-3ppm/°C。得到性能最优的组份为Sr(La0.9Nd0.1)AlO4:εr=18.49,Q×f=65900GHz,τf=-27 ppm/°C;Sr(Sm0.9Nd0.1)AlO4:εr=19.7,Q×f=61353GHz,τf=-3 ppm/°C。选取上述微波性能最佳的组份为基础,在A位引入Ca2+,得到了(CaxSr1-x)(La0.9Nd0.1)AlO4以及(CaxSr1-x)(Sm0.9Nd0.1)AlO4陶瓷。实验证明,A位Ca2+的引入,会为(CaxSr1-x)(La0.9Nd0.1)AlO4引入LaAlO3杂质,反而影响其微波性能。而对于(CaxSr1-x)(Sm0.9Nd0.1)AlO4,Q×f值先增加后减小,在x=0.8时达到最大值,到x=0.9时开始下降。随着Ca2+的增加,Sr2+离子被取代,AB位离子半径差减小,造成晶体内部盐岩层的失配减小,内应力减小,从而损耗降低,有利于Q×f值的提升。另一方面,结构许容因子t减小,稳定性降低,这导致钙钛矿和盐岩层之间的匹配下降,内应力增加,损耗增加。这两种相反的因素相互影响,使得Q×f值呈现出先上升再下降的趋势。得到性能最优的组份为(Ca0.8Sr0.2)(Sm0.9Nd0.1)AlO4:εr=19.66,Q×f=76575GHz,τf=-14.2 ppm/°C。为了调节Sr(La0.9Nd0.1)AlO4的介电常数及频率温度系数,在C位引入了Ti4+,合成了Sr(La0.9Nd0.1)(Al1-xTix)O4陶瓷。介电常数εr随着Ti4+的增加,不断上升,到x=0.9时,达到了53.48;频率温度系数τf随着Ti4+的增大幅度提升,从-27.6ppm/°C提升到80.18ppm/°C。随着Ti4+的引入,对Q×f值影响较大,降低幅度比较大。一方面随着Ti4+含量的增加,杂相含量越来越高,另一方面,随着Ti4+的引入,结构许容因子减小,稳定性降低,这导致钙钛矿和盐岩层之间的匹配下降,内应力增加,损耗增加。