Li基尖晶石陶瓷微波介電性能的復(fù)合調(diào)節(jié).pdf

1、隨著低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)的快速發(fā)展，更多的注意力轉(zhuǎn)向?qū)ふ揖哂械蜔Y(jié)溫度、優(yōu)異的微波介電性能和與Ag有良好的化學(xué)兼容性的微波介質(zhì)陶瓷。一些Li基尖晶石陶瓷據(jù)報(bào)道具有低燒結(jié)溫度和損耗，但還沒(méi)有一種陶瓷具有良好的綜合微波介電性能。因此，在本論文中，嘗試改變一些已知的 Li基尖晶石的陶瓷的成分以獲得更好的綜合微波介電性能。具體的方法包括形成固溶體，第二相復(fù)合，非化學(xué)計(jì)量比。主要的研究結(jié)果如下：
　?。?）在 Li2ZnTi3O8-

2、Li4Ti5O12體系中合成了一系列尖晶石固溶體Li1.33xZn2-2xTi1+0.67xO4(x=0.8,0.9,0.95)。拉曼光譜被用來(lái)研究結(jié)構(gòu)和微波介電性能。致密的陶瓷可以在較低的溫度（940-1040℃）下燒結(jié)得到。隨著x的增加，燒結(jié)溫度從x=0.8時(shí)的1040℃降低x=0.9時(shí)的960℃，再降低到x=0.95時(shí)的940℃。Li1.33xZn2-2xTi1+0.67xO4陶瓷的微波介電性能對(duì)成分和致密度的變化很敏感。在940

3、℃溫度下燒結(jié)的x=0.95陶瓷展現(xiàn)出良好的微波介電性能：εr=26.4，Q×f=16,040 GHz，τf=-5.3 ppm∕oC。而且，為了能應(yīng)用于LTCC上，x=0.95的成分做了與Ag的化學(xué)兼容性測(cè)試。
　?。?）通過(guò)設(shè)計(jì)化學(xué)式Li4+xTi5O12(0≤x≤1.2)合成了一系列以Li2TiO3為第二相的Li4Ti5O12尖晶石基復(fù)合陶瓷。研究了第二相對(duì)相穩(wěn)定、微觀結(jié)構(gòu)和微波介電性能的影響。XRD分析表明，當(dāng)x=0時(shí)，不能獲

4、得純的Li4Ti5O12相，并且有微量TiO2第二相存在。當(dāng)x在0.2到0.4范圍內(nèi)時(shí)，獲得了單相的Li4Ti5O12固溶體。當(dāng)0.6≤x≤1.2時(shí)，Li4Ti5O12和Li2TiO3兩相共存，而且Li2TiO3相的含量隨著摻雜量的增大而增多。微波介電性能強(qiáng)烈地依賴(lài)于燒結(jié)溫度和成分。在1000oC溫度下燒結(jié)的x=1.2陶瓷具有近零的τf值+2.7 ppm∕℃，并且具有Q×f值36,000 GHz，介電常數(shù)25.1。而且，x=1.2樣品添

5、加0.5 wt％B2O3在940℃溫度下燒結(jié)得到了具有LTCC材料潛力、熱穩(wěn)定性和與Ag的化學(xué)兼容性的陶瓷。這種材料具有優(yōu)異的微波介電性能：εr=28.0，Q×f=32,000GHz，τf=-7.8 ppm∕℃。
　　（3）為了補(bǔ)充Li2ZnTi3O8尖晶石陶瓷在燒結(jié)時(shí)Li的揮發(fā)，采用非化學(xué)計(jì)量比的方法合成一系列Li過(guò)量的樣品Li2(1+x)ZnTi3O8(-0.05≤ x≤0.25)。研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)腖i過(guò)量有利于提高致密度，并