改性SrNdAlO4與CaYAlO4基陶瓷的結(jié)構(gòu)及微波介電性能.pdf

1、具有K2NiF4結(jié)構(gòu)的MRAlO4(M=Sr,Ca;R=La，Nd，Sm,Y)陶瓷是重要的微波介質(zhì)材料，而進一步優(yōu)化其結(jié)構(gòu)與性能是急需解決的重要課題。本論文系統(tǒng)研究了三種不同改性方法對SrNdAlO4和CaYAlO4陶瓷的結(jié)構(gòu)和微波介電性能的影響，詳細討論了三種情況下陶瓷的微結(jié)構(gòu)、相組成及微波介電性能的變化規(guī)律。得出如下主要成果:
　　通過A/C位離子的協(xié)同置換對SrNdAlO4陶瓷進行了改性，得到了具有K2NiF4單相結(jié)構(gòu)的Sr

2、1+xNd1-xAl1-xTixO4(x=0.05，0.1，0.15，0.2，0.25，0.3，0.45，0.6，0.75，0.9)微波介質(zhì)陶瓷。隨著Sr/Ti協(xié)同置換量的增大，相對介電常數(shù)εr線性增大，而諧振頻率溫度系數(shù)τf值則由負向正線性變化。同時，Qf值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，并且在x=0.6成分達到極大值。Qf值的變化受到兩個因素的影響:一方面由于Sr/Ti置換帶來的離子極化率減小導致Qf值增加，另一方面層間適配度的升高會導致Q

3、f值的下降。兩者的綜合影響導致了Qf值先增后降的變化趨勢。在x=0.4處，τf值被調(diào)節(jié)到零。Sr/Ti協(xié)同置換對SrNdAlO4陶瓷造成了有益的影響，在x=0.6成分點得到的最佳微波介電性能組合為:εr23.6，Qf=86，300GHz，τf=10.9ppm/℃，達到了改性的目的。
　　通過A位離子置換的方式對SrNdAlO4陶瓷進行了改性，得到了具有K2NiF4單相結(jié)構(gòu)的(Sr1-xCax)NdAlO4(x=0，0.2，0.4，

4、0.6，0.8，1)微波介質(zhì)陶瓷。Ca離子置換量的增大，導致(Sr1-xCax)NdAlO4微波介質(zhì)陶瓷的相對介電常數(shù)εr值有略微上升。同時，與之變化相關的諧振頻率溫度系數(shù)τf值從-16.5ppm/℃調(diào)節(jié)到-11.5ppm/℃。在各燒結(jié)溫度下，陶瓷Qf值均隨著x增大呈現(xiàn)了先增大后減小的趨勢，并在x=0.6到x=0.8之間相繼達到最大值。通過對中間成分點陶瓷的微結(jié)構(gòu)和微波介電性能較佳的原因進行了探究，發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)混合焓最低的成分點微波介電性

5、能最好。A位Ca離子的置換對SrNdAlO4陶瓷同樣造成了有益的影響，其中，最佳微波介電性能組合出現(xiàn)在x=0.6成分點:εr=18.9，Qf=91，300GHz，τf=-12.9ppm/℃，達到了改性的目的。
　　通過形成復相陶瓷的方式對CaYAlO4陶瓷進行了改性，制備了兩相共存的(1-x)CaYAlO4-xMg2TiO4(x=0.05，0.1，0.15，0.2，0.25，0.3)微波介質(zhì)陶瓷。XRD分析結(jié)果表明有少量的Y2O3

6、及MgTiO3雜相的存在。隨著復合相Mg2TiO4的不斷增多，相對介電常數(shù)εr值從19.1略微增加到20.6，Qf值相比于原來兩相的最高值均有下降。但τf值的變化規(guī)律符合預期，隨著Mg2TiO4含量的增多而朝負向移動，并在x=0.05處就調(diào)節(jié)到零點。當復相中Mg2TiO4含量較少時，陶瓷的Qf值并未下降太多，而εr值和τf值有略微的改善。其中，在x=0.05成分點，(1-x)CaYAlO4-xMg2TiO4陶瓷的微波介電性能為:εr=1