SrTiO3基微波介質(zhì)陶瓷的制備與改性研究.pdf

1、微波介質(zhì)陶瓷(MWDC)作為一種新型功能陶瓷材料，在微波通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在新型功能陶瓷領(lǐng)域，微波介質(zhì)陶瓷早已成為新材料研究的熱點(diǎn)之一。因鈣鈦礦型材料具有高介電常數(shù)和高的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)性，所以本文以SrTiO3作為基體材料，以CeO2、MgO、Bi2O3作為改性氧化物，利用固相法制備實(shí)驗(yàn)所需的陶瓷樣品，分析材料的晶體結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的變化，研究了氧化物對(duì)SrTiO3材料微波介電性能和燒結(jié)特性的影響規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 為

2、了研究晶體結(jié)構(gòu)變化對(duì)微波介電性能的影響，以SrTiO3作為研究對(duì)象，Ce、Mg作為改性元素，分析了容差因子與溫度系數(shù)之間的變化關(guān)系，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的材料的化學(xué)式為：(1-x)SrTiO3-xCe(Mg1/2Ti1/2)O3。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，少量的Ce、Mg共摻SrTiO3，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變：立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?，并且隨Ce、Mg含量的增加，晶胞體積逐漸減小，當(dāng)達(dá)到固溶極限(約20mol％)時(shí)，晶胞體積不再變化。通過(guò)計(jì)算材料的容差因子發(fā)現(xiàn)，隨添加量的增

3、加，容差因子逐漸減小，陶瓷的溫度系數(shù)減小明顯，介電常數(shù)隨摻量的增加而降低，但Q×f逐漸增加。固溶極限時(shí)，溫度系數(shù)為270ppm/℃，介電常數(shù)約為108，Q×f約為1846GHz。
　　 為了改善Sr0.4Ce0.4TiO3(SCT)陶瓷的微波介電性能，使溫度系數(shù)盡可能小，以CeO2作為改性氧化物，制備了SCT-Ce系陶瓷材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)陶瓷的介電常數(shù)εr隨CeO2的含量增加逐漸減小，Q×f逐漸增大，溫度系數(shù)τf線性減小，保持介電常

4、數(shù)較高時(shí)的溫度系數(shù)最小值為211ppm/℃，此時(shí)εr～86，Q×f～12493GHz。當(dāng)CeO2含量為90mol％時(shí)，獲得接近于零的溫度系數(shù)(τf～1.7ppm/℃)的材料，此時(shí)介電常數(shù)εr～32，Q×f～20750GHz，已屬中介微波介質(zhì)陶瓷。
　　 為了降低SCT-Ce系陶瓷的燒結(jié)溫度，以0.1SCT-0.9Ce陶瓷作為研究對(duì)象，添加Bi2O3作為燒結(jié)助劑，發(fā)現(xiàn)少量的Bi2O3的添加使0.1SCT-0.9Ce陶瓷的燒結(jié)溫度降