TiO2基微波介質陶瓷的微波介電性能及調控.pdf

1、TiO2微波介質陶瓷由于具有較高的燒結溫度（1500℃）和較大的諧振頻率溫度系數(shù)（465 ppm/℃），嚴重制約了其作為微波元器件的實際應用和發(fā)展。本文圍繞降低TiO2陶瓷的燒結溫度和改善其微波介電性能兩個目的，提出了體系設計和優(yōu)化性能的具體研究方案，對TiO2進行性能調控。
　　首先，研究了納米CuO對TiO2陶瓷燒結特性和介電性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，納米CuO能有效地將TiO2的燒結溫度降低到950℃，當納米CuO的摻雜量為1w

2、t％時，陶瓷具有較好的綜合介電性能：εr=106，Q×f=24808，?f=371 ppm/℃。在此基礎上，實驗發(fā)現(xiàn)同種工藝下，相比于微米CuO，摻雜納米CuO后，TiO2陶瓷的Q×f值顯著提高，探究其原因為：（1）納米CuO的納米特性顯著改善了TiO2陶瓷的燒結特性；（2）與微米CuO相比，摻入納米CuO后，晶格的無序性程度較低，陶瓷仍保持較高的晶格對稱性，本征損耗較低。
　　隨后，將具有相反?f值的TiO2和Li1/2Nd1/

3、2TiO3進行復合來降低TiO2的?f值，采用固相反應法制備0.9TiO2-0.1Li1/2Nd1/2TiO3-1wt%CuO陶瓷，結果發(fā)現(xiàn)陶瓷的?f值顯著降低，但是由于燒結缺陷及新生雜相的存在，其Q×f值嚴重惡化，因此該方法未能有效改善TiO2陶瓷的介電性能。
　　最后，采用對不同晶位進行離子取代的方法來降低TiO2陶瓷的?f值。用(Ni1/3Nb2/3)4+取代Ti4+，制備(Ni1/3Nb2/3)1-xTixO2(0.3≤x

4、≤0.5)陶瓷，發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的介電性能。其中，當x=0.5時，即陶瓷化學組成為9TiO2-7NiNb2O6時，獲得了良好的綜合介電性能：εr=80.7，Q×f=11745，?f=185 ppm/℃，成功改善了TiO2微波介質陶瓷的介電性能。另外，通過對(Ni1/3Nb2/3)1-xTixO2(0.3≤x≤0.5)陶瓷進行物相分析和晶格振動模式的標定，較為合理地建立了(Ni1/3Nb2/3)1-xTixO2(0.3≤x≤0.5)陶瓷的微