【摘 要】
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随着移动通讯技术的高速发展,人们对于微波元器件提出了更高的要求,而作为关键材料的微波介质陶瓷的重要性也不言而喻。Ba6-3xNd8+2xTi18O54陶瓷属于钨青铜结构Ba6-3xLn8+2xTi18O54（Ln为镧系元素）陶瓷体系,其凭借着较为良好的综合微波介电性能受到科研工作者的广泛研究,但是这个体系仍存在品质因数偏低以及谐振频率温度系数偏大的问题。基于上述问题,本文在x=2/3的基础上,通过
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随着移动通讯技术的高速发展,人们对于微波元器件提出了更高的要求,而作为关键材料的微波介质陶瓷的重要性也不言而喻。Ba6-3xNd8+2xTi18O54陶瓷属于钨青铜结构Ba6-3xLn8+2xTi18O54（Ln为镧系元素）陶瓷体系,其凭借着较为良好的综合微波介电性能受到科研工作者的广泛研究,但是这个体系仍存在品质因数偏低以及谐振频率温度系数偏大的问题。基于上述问题,本文在x=2/3的基础上,通过B位置换以及A/B位协同置换对Ba4Nd28/3Ti18O54陶瓷进行性能调控,并探讨了改性过后陶瓷微波介电性能的变化与晶体结构、微观形貌、拉曼光谱之间的关系。本文首先使用(Al1/2Ta1/2)4+对Ba4Nd28/3Ti18O54陶瓷体系进行B位置换探究其对陶瓷微波介电性能的影响,化学表达式为Ba4Nd28/3Ti18-x(Al1/2Ta1/2)xO54（0≤x≤2.0）。研究表明,(Al1/2Ta1/2)4+在陶瓷体系中的固溶上限约在x=1.5,在x=2这个置换点,陶瓷样品的表面形貌发生了明显的变化,出现了第二相。随着置换量x的增加,陶瓷样品的εr持续下降,但陶瓷样品的Q×f值明显的提升,同时TCF有显著的改善。当x=2.0时,陶瓷在1400?C下烧结4h具有最佳的微波介电性能:εr=70.41,Q×f=10500GHz,TCF=+13.1ppm/℃。考虑到Ba4Nd28/3Ti18O54陶瓷体系的TCF仍未调至±10ppm/℃以内,所以本文继续研究在(Al1/2Ta1/2)4+进行B位置换的基础上,使用Bi3+同时进行A位置换,探究其对微波介电性能的影响,化学表达式为Ba4(Nd1-yBiy)28/3Ti17(Al1/2Ta1/2)O54（0.05≤y≤0.2）。由于Bi2O3具有助烧的作用,随着置换量y的增大,陶瓷样品的最佳烧结温度逐渐从1350℃降低到了1300℃。随着y值的增加,陶瓷样品的εr持续上升,Q×f值持续下降,TCF先下降后上升。当y=0.15时,陶瓷在1325℃下烧结4h具有最佳的微波介电性能:εr=89.02,Q×f=5844GHz,TCF=+8.74ppm/℃。Bi3+离子的引入虽然将TCF值调至±10ppm/℃以内,但同时Ba4Nd28/3Ti17(Al1/2Ta1/2)O54陶瓷的Q×f值下降比较严重,所以本文继续在上一部分实验的基础上采用Sm3+替换Bi3+进行A位置换,探究对微波介电性能的影响,化学表达式为Ba4(Nd1-zSmz)28/3Ti17(Al1/2Ta1/2)O54（0.05≤z≤0.4）。研究表明,Sm3+能够较好固溶进陶瓷的晶格中。随着z值的增大,εr持续降低,Q×f值先增大后减小,TCF向负方向偏移。在y=0.4时,陶瓷1425?C下烧结4h具有最佳的微波介电性能:εr=73.79,Q×f=9653GHz,TCF=+7.47ppm/℃。
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