论文部分内容阅读
随着信息技术的快速发展，微波介质陶瓷能应用于微波通讯领域中，也一跃成为研究热点，而应用于滤波器和介质谐振器的具有较好温度稳定性的中介微波介质陶瓷尤受研究人员的青睐。它们一般具有以下三个特性：介电常数为中介(20≤εr≤70)，较低的谐振频率温度系数(τf~±3ppm/℃)和较高的品质因数(Q>30000,f~1GHz)，高品质因数和介电常数以及较低的介电损耗有利于微波器件的进一步小型化。
Sr2TiO4陶瓷作为一种典型的中介微波介质陶瓷，其较好的微波介电性能引起了研究人员的广泛关注，但其较高的谐振频率温度系数限制了其应用。本文以Sr2TiO4为基体，分别通过Sr位(A位)取代及Ti位(B位)取代来进行Sr2TiO4陶瓷的改性研究。
首先，通过A位La3+离子取代时电子补偿的化合价平衡方式合成(Sr1-xLax)2TiO4+x陶瓷。当取代量较小时，陶瓷的介电性能明显改善，介电常数和谐振频率温度系数不断减小，品质因数却不断增加。当x=0.01、烧结温度为1550℃时可以得到性能最佳的微波介质陶瓷：εr=36.1、Q×f=75240GHz、τf=+116.2ppm/℃。
随后，在去除内部缺陷以及第二相的影响下，通过A位La3+离子取代时A位空位补偿的化合价平衡方式制备单相(Sr1-3x/2Lax)2TiO4陶瓷，当取代量x增加到0.02后达到固溶上限。在未出现第二相的情况下，随着取代量的增加，分子摩尔体积和离子极化率的降低导致陶瓷的介电常数不断减小；材料堆积系数的增加导致材料品质因数随之缓慢增加；材料容忍因子的降低导致谐振频率温度系数逐渐降低。但当超过固溶上限后，第二相La2O3导致微波介电性能恶化。当x=0.015、烧结温度为1600℃时可以得到性能最佳的微波介质陶瓷：εr=34.1、Q×f=86450GHz、τf=+91.8ppm/℃。
最后，以品质因数最好的Sr1.955La0.03TiO4作为研究对象，通过B位Ce4+离子等价取代方式合成Sr1.955La0.03Ti1-yCeyO4陶瓷，陶瓷内部始为Sr1.955La0.03CeO4和Sr1.955La0.03TiO4两相。随着取代量增加，其介电常数和谐振频率温度系数均降低，但品质因数随之增加。当y=0.7时，得到了谐振频率温度系数近零的微波介质陶瓷，此时材料的性能为：εr=20.2、Q×f=87651GHz、τf=-0.2ppm/℃。
Sr2TiO4陶瓷作为一种典型的中介微波介质陶瓷，其较好的微波介电性能引起了研究人员的广泛关注，但其较高的谐振频率温度系数限制了其应用。本文以Sr2TiO4为基体，分别通过Sr位(A位)取代及Ti位(B位)取代来进行Sr2TiO4陶瓷的改性研究。
首先，通过A位La3+离子取代时电子补偿的化合价平衡方式合成(Sr1-xLax)2TiO4+x陶瓷。当取代量较小时，陶瓷的介电性能明显改善，介电常数和谐振频率温度系数不断减小，品质因数却不断增加。当x=0.01、烧结温度为1550℃时可以得到性能最佳的微波介质陶瓷：εr=36.1、Q×f=75240GHz、τf=+116.2ppm/℃。
随后，在去除内部缺陷以及第二相的影响下，通过A位La3+离子取代时A位空位补偿的化合价平衡方式制备单相(Sr1-3x/2Lax)2TiO4陶瓷，当取代量x增加到0.02后达到固溶上限。在未出现第二相的情况下，随着取代量的增加，分子摩尔体积和离子极化率的降低导致陶瓷的介电常数不断减小；材料堆积系数的增加导致材料品质因数随之缓慢增加；材料容忍因子的降低导致谐振频率温度系数逐渐降低。但当超过固溶上限后，第二相La2O3导致微波介电性能恶化。当x=0.015、烧结温度为1600℃时可以得到性能最佳的微波介质陶瓷：εr=34.1、Q×f=86450GHz、τf=+91.8ppm/℃。
最后，以品质因数最好的Sr1.955La0.03TiO4作为研究对象，通过B位Ce4+离子等价取代方式合成Sr1.955La0.03Ti1-yCeyO4陶瓷，陶瓷内部始为Sr1.955La0.03CeO4和Sr1.955La0.03TiO4两相。随着取代量增加，其介电常数和谐振频率温度系数均降低，但品质因数随之增加。当y=0.7时，得到了谐振频率温度系数近零的微波介质陶瓷，此时材料的性能为：εr=20.2、Q×f=87651GHz、τf=-0.2ppm/℃。