Li2Zn2Mo3O12基陶瓷的组织结构及微波介电性能调控

• 作 者: 徐静
• 出 处: 南京航空航天大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: Li2Zn2Mo3O12陶瓷 固相反应 晶体结构 离子取代 介电性能

Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷是一种固有烧结温度低,能够与Ag、Al低熔点电极共烧的极具潜力的LTCC材料之一。本文首先采用传统固相烧结法制备出了Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷,通过Rietveld全谱拟合测定了其晶体结构,并对其晶格振动的对称性和振动模式进行了分类,研究了Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷的晶格振动与其介电性能之间的关系。Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷的介电常数和Q×f值分别与其拉曼光谱中A_g模的位移和半峰宽有关。拉曼光谱中A_g模红移,Mo-O键键能降低,容易被极化,Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷的介电常数降低;A_g模的半峰宽减小,晶格振动衰减系数降低,本征介电损耗减小,陶瓷Q×f值增大。研究了Ni²⁺、W⁶⁺离子取代对Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷组织结构和性能的影响。结果表明,Ni²⁺取代Zn²⁺后形成了钒铁铜矿结构的Li₂(Zn_1-xNi_x)₂Mo₃O₁₂固溶体,其晶胞体积与x成反比关系。Ni²⁺微量取代能够提高陶瓷的相对密度,介电常数和Q×f值,但取代量较大时,其Q×f值逐渐降低。当x=0.08,烧结温度为630℃时,Li₂(Zn_1-xNi_x)₂Mo₃O₁₂陶瓷具有较好的介电性能:ε_r=10.82,Q×f=65054GHz,τ_f=-62ppm/℃。W⁶⁺微量取代时,随着取代量的增加,Li₂Zn₂(Mo_1-xWx)₃O₁₂陶瓷的介电常数不断增加,在x=0.025处取得最大值后减小,这与其相对密度和分子极化率有关;其Q×f值也呈现出先增大后减小的变化趋势,这主要与其原子堆积密度和拉曼半峰宽有关。Li₂Zn₂(Mo_1-xWx)₃O₁₂陶瓷在x=0.025,烧结温度为630℃时得到最佳性能:ε_r=10.75,Q×f=63095GHz,τ_f=-65ppm/℃。研究了添加Ba₃（VO₄）₂、(A_0.5Bi_0.5)MoO₄（A=Li,K）对Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷的烧结特性、显微组织和介电性能的影响规律。结果表明,Ba₃（VO₄）₂与Li₂Zn₂Mo₃O₁₂会发生反应生成BaMoO₄新相,BaMoO₄相的τ_f值仍为负值,因此无法有效调节Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷τ_f值近零。添加(A_0.5Bi_0.5)MoO₄（A=Li,K）能够有效调节Li₂Zn₂Mo₃O₁₂陶瓷的τ_f值近零,且烧结温度仅为600℃,随着添加量的增加,复合陶瓷的ε_r值增加,Q×f值降低,τ_f值不断向正值方向移动。当添加量分别为0.43和0.55时,Li₂Zn₂Mo₃O₁₂-(A_0.5Bi_0.5)MoO₄（A=Li,K）陶瓷的τ_f值最近零,且具有最佳介电性能,分别为:ε_r=14.08,Q×f=20365GHz,τ_f=2.04 ppm/℃和ε_r=16.5,Q×f=12859GHz,τ_f=-3.8 ppm/℃。