论文部分内容阅读
随着微波通信技术的飞速发展，微波元器件小型化、集成化成为当今发展的趋势。因此，研制高介电常数低损耗且相对温度变化稳定的微波介质材料显得尤为重要。摩尔比为16∶12∶9∶63的CaO-Li2O-Sm2O3-TiO2(简写为CLST)钙钛矿结构陶瓷是一种性能较优异用作介质谐振器的陶瓷材料。然而，该材料尽管介电常数高，但存在着烧结温度仍较高(1300℃左右)，品质因数不高，频率温度系数还需要调整以适应微波集成电路的发展需求等问题。本工作同时采用传统固相反应法和溶胶-凝胶法来制备CLST陶瓷；利用掺加烧结助剂(Sinteringaids)来降低体系的烧结温度；在A-位置进行碱土金属Mg离子和稀土离子取代改善陶瓷的介电性能。
一.CuO，V2O5助烧分别掺入两种烧结助剂都未改变CLST陶瓷的钙钛矿结构。CuO助烧虽然说能在一定程度上降低CLST陶瓷的烧结温度，但是会恶化陶瓷材料的介电性能；V2O5对CLST来说是一种比较合适的烧结助剂，可有效将陶瓷的烧结温度从1300℃降低为1200，添加0.5％V2O5的陶瓷1MHz下测试介电性能为：Kr=110.5，tanδ=0.0093,TCF=8ppm/℃。
二.Mg、Nd和Pr在A-位置的取代Mg取代Ca后晶胞体积缩小，取代量x为16时晶格常数发生突变，此时已经形成立方结构的MST主相。在1MHz下介电常数和介电损耗都随Mg量增大而降低，取代量x为12时损耗最小(Kr=59.3，tanδ=0.0005)。Nd和Pr离子对Sm的取代，使CLSLT-x陶瓷在一定取代量时由正交钙钛矿结构转变为立方的钙钛矿结构。随着结构的突变，介电性能亦发生突变。
三.溶胶-凝胶法采用溶胶-凝胶法对多因素进行了正交优化制备出具有自蔓延特性的干凝胶。自蔓延燃烧后的灰经过煅烧可得到所需要钙钛矿结构陶瓷粉体，而且可以通过控制煅烧温度来有效的控制纳米粉体的粒径。溶胶-凝胶法一方面能有效降低CLST陶瓷的烧结温度，另一方面能提高陶瓷的介电性能。溶胶-凝胶制得干凝胶900℃煅烧粉体经压制后1200℃烧结的陶瓷介电性能为：Kr=112.2，tanδ=0.0079，TCF=11ppm/℃。