【摘 要】
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近些年,通信技术发展迅速,电子元器件的性能要求也越来越高,这就对微波介质陶瓷的性能同时提出了更高的要求,微波技术转向更高频率,即向着毫米波或者亚毫米波的方向发展。本论文运用固相反应法制备了 Ca1+xWO4(-0.04≤x≤0.04)陶瓷、LiNiPO4陶瓷与Ni2+离子掺杂所形成的LiMg1-xNixPO4陶瓷。探究了陶瓷成分的微量变化对陶瓷性能所产生的影响、陶瓷的烧结工艺以及元素掺杂量对介电性
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近些年,通信技术发展迅速,电子元器件的性能要求也越来越高,这就对微波介质陶瓷的性能同时提出了更高的要求,微波技术转向更高频率,即向着毫米波或者亚毫米波的方向发展。本论文运用固相反应法制备了 Ca1+xWO4(-0.04≤x≤0.04)陶瓷、LiNiPO4陶瓷与Ni2+离子掺杂所形成的LiMg1-xNixPO4陶瓷。探究了陶瓷成分的微量变化对陶瓷性能所产生的影响、陶瓷的烧结工艺以及元素掺杂量对介电性能产生的影响。本文利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶远红外光谱(FTIR)技术对陶瓷的结构与性能关系进行了深入的剖析和探究。(1)用常规固相反应方法制备非化学计量Ca1+xWO4(-0.04≤x≤0.04)陶瓷样品。结果表明所有样品均形成了单一白钨矿结构,没有第二相的产生。详细分析了固有介电性能与拉曼模式的关系,发现Bg(Ca)模式的半峰宽值与介电损耗值(阻尼公式计算)呈正相关关系,v4(Bg)模式的拉曼位移和由克劳修斯公式(C-M)计算的本征介电常数之间存在负相关关系。研究了每种模式对介电性能的贡献,并且观察到外部模式在陶瓷的介电性能中起最大的作用。在x=-0.01时,1150℃烧结的Ca0.99WO4陶瓷具有优良介电性能:通过C-M公式和阻尼方程计算:εr=10.62,tanδ=4.62×1 0-4,基于四参数模型(FPSQ)计算:εr=10.19,tanδ=2.35×10-4。(2)从不同温度(775-850℃)下使用常规固相反应方法制备了 LiNiP04陶瓷。X射线图谱证明在750℃以上所有样品均形成了单相橄榄石(Pnma,No.62)的LiNiPO4陶瓷。在825℃下获得致密的结构,具有95.09%的高相对密度,优异的介电性能(εr=5.18,Q×f=24076 GHz)。通过四参数拟合得到ε(ω)的实部和虚部以及ε-1的虚部,证明了运用的FPSQ后结果的可靠性。使用远红外反射光谱计算的样品的本征介电性能,其结果与测量结果非常一致。(3)运用固相反应法在800-900℃制备LiMg1-xNixPO4陶瓷。Ni2+掺杂LiMgPO4陶瓷以后,可以形成固溶体,并且随着掺杂量的增大,LiNiPO4相逐渐增多;随着掺杂量的增加,陶瓷的介电常数和Q×f先减小后增加,最终得到LiMg0.9Ni0.1PO4的最佳烧结温度为800℃,介电性能为εr=5.2,Q×f=17746 GHz,τf=-36.5 ppm/℃。
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