【摘 要】
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铁电材料钛酸锶钡（BST）的介电常数可随外加电场发生改变,该特性在微波调谐领域受到广泛关注。但纯的BST具有较高的介电常数和较大的介电损耗,使其在微波调谐器件中的应用受限。在BST中加入线性介电材料可以有效地降低复合材料的介电常数和介电损耗。目前采用的线性介电材料多为Mg O、Mg2TiO4,但通常需要较高的烧结温度。在Li2O-Mg O-TiO2相图中Li2Mg3TiO6、Li2Mg TiO4与
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铁电材料钛酸锶钡（BST）的介电常数可随外加电场发生改变,该特性在微波调谐领域受到广泛关注。但纯的BST具有较高的介电常数和较大的介电损耗,使其在微波调谐器件中的应用受限。在BST中加入线性介电材料可以有效地降低复合材料的介电常数和介电损耗。目前采用的线性介电材料多为Mg O、Mg2TiO4,但通常需要较高的烧结温度。在Li2O-Mg O-TiO2相图中Li2Mg3TiO6、Li2Mg TiO4与Mg O有着同样的立方岩盐结构,烧结温度较低。因此考虑将其加入到BST中在保持良好介电性能的同时降低复合陶瓷的烧结温度。本论文研究了BST-（Li2O-Mg O-TiO2）复合陶瓷的物相组成和介电性能。采用固相反应法分别制备了Ba0.5Sr0.5TiO3-Li2Mg3TiO6和Ba0.55Sr0.45TiO3-Li2Mg3TiO6复合陶瓷,研究了其物相成分和介电性能。BST-Li2Mg3TiO6复合陶瓷中只存在立方钙钛矿结构Ba0.5Sr0.5TiO3/Ba0.55Sr0.45TiO3和立方岩盐结构Li2Mg3TiO6两种物相,且其介电常数和调谐率均随着Li2Mg3TiO6含量的增加而减小,当Li2Mg3TiO6含量由10wt%增加至60wt%时,1280℃烧结的Ba0.5Sr0.5TiO3-Li2Mg3TiO6复合陶瓷在测试频率为10k Hz时的介电常数由1042减小至79,且介电损耗均保持在0.004以下,在电场强度为3k V/mm下的调谐率由17.2%减小至4.9%;1300℃烧结的Ba0.55Sr0.45TiO3-Li2Mg3TiO6复合陶瓷在测试频率为10k Hz时的介电常数由1107减小至100,且介电损耗均保持在0.006以下,在电场强度为3k V/mm下的调谐率由17.4%减小至9.9%。为了提高BST-Li2Mg3TiO6二元体系复合材料的调谐率,制备了Ba0.5Sr0.5TiO3-Li2Mg3TiO6-Mg2TiO4铁电-介电三元复合陶瓷,研究了其物相成分和介电性能。1260℃烧结的Ba0.5Sr0.5TiO3-Li2Mg3TiO6-Mg2TiO4三元复合陶瓷样品仅由立方钙钛矿结构Ba0.5Sr0.5TiO3、立方岩盐结构Li2Mg3TiO6和尖晶石型结构Mg2TiO4三种物相组成,当烧结温度高于1260℃时,复合陶瓷中存在少量Li2TiO3杂相。50wt%Ba0.5Sr0.5TiO3-（50wt%-x）Li2Mg3TiO6-x Mg2TiO4三元复合陶瓷的介电常数和调谐率均随着Mg2TiO4含量的增加而增大,当Mg2TiO4含量由5wt%增加至40wt%时,1260℃烧结的三元复合陶瓷在测试频率为10k Hz时的介电常数由183增加至329,且介电损耗均保持在0.002以下,在电场强度为3k V/mm下的调谐率由7.0%增加至17.6%。相比于Ba0.5Sr0.5TiO3-Li2Mg3TiO6二元体系,三元复合陶瓷的调谐率有着显著提高。制备了Ba0.5Sr0.5TiO3-Li2Mg TiO4复合陶瓷,研究了其物相成分和介电性能。1300℃烧结的Ba0.5Sr0.5TiO3-Li2Mg TiO4复合陶瓷样品由立方钙钛矿结构Ba0.5Sr0.5TiO3和立方岩盐结构Li2Mg TiO4两种物相组成,烧结温度降低至1280℃则存在少量杂相Li2TiO3。Ba0.5Sr0.5TiO3-Li2Mg TiO4复合陶瓷的介电常数和调谐率均随着Li2Mg TiO4含量的增加而减小,当Li2Mg TiO4含量由10wt%增加至60wt%时,1300℃烧结的Ba0.5Sr0.5TiO3-Li2Mg TiO4复合陶瓷在测试频率为10k Hz时的介电常数由962减小至90,且介电损耗均保持在0.009以下,在电场强度为3k V/mm下的调谐率由12.1%减小至4.2%。
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