B2O3改性SiO2微波介質(zhì)材料.pdf

1、SiO2是一種重要的絕緣材料，非晶相、石英相及方石英相的SiO2均具有優(yōu)良的微波介電性能，但存在制備困難的問題。本論文以低熔點(diǎn)的B2O3作為改性劑，系統(tǒng)研究了B2O3的引入對(duì)非晶相及石英相SiO2燒結(jié)特性、相組成、微結(jié)構(gòu)及微波介電性能的影響。
　　采用標(biāo)準(zhǔn)固相燒結(jié)法，制備了B2O3改性非晶SiO2樣品xB2O3-(1-x)SiO2(x=0.05-0.35)。燒結(jié)溫度為1000℃時(shí)，隨著x的增大，方石英相的含量逐漸減少直至消失。在燒

2、結(jié)后的降溫過程中，由于方石英相在265℃發(fā)生高-低溫方石英相變，同時(shí)伴隨較大的體積變化（約3.2％），導(dǎo)致x=0.05-0.15的試樣發(fā)生開裂，而x=0.20-0.35的試樣則無裂紋。隨著x從0.20增加到0.35，樣品的致密化溫度及其最高的相對(duì)密度逐漸降低。而獲得最高Qf值的燒結(jié)溫度明顯高于相應(yīng)的致密化溫度，這可能是由于較高的燒結(jié)溫度使B2O3的分布更加均勻。對(duì)于x=0.20的試樣，1100℃下燒結(jié)時(shí)得到95.3％的相對(duì)密度及如下最佳

3、綜合微波介電性能:超低的介電常數(shù)εr=3.56，高的Qf=70，600 GHz，低的諧振頻率溫度系數(shù)τf=-11.4 ppm/℃。
　　采用標(biāo)準(zhǔn)固相燒結(jié)法，制備了B2O3-改性石英相SiO2樣品xB2O3-(1-x)SiO2(x=0.05-0.35)。燒結(jié)溫度為1000℃時(shí)，x=0.05-0.15的樣品中發(fā)現(xiàn)大量方石英相，導(dǎo)致樣品開裂;而x=0.20-0.35的樣品中則只觀測(cè)到石英相的衍射峰，且衍射峰的強(qiáng)度隨燒結(jié)溫度的升高而降低，

4、表明了燒結(jié)過程中石英相向非晶相的轉(zhuǎn)變。當(dāng)x從0.20增加到0.35時(shí)，致密化溫度逐漸降低，樣品獲得最高Qf值對(duì)應(yīng)的燒結(jié)溫度明顯高于致密化溫度，這可能是由于較高的燒結(jié)溫度促進(jìn)了石英相向非晶相的轉(zhuǎn)變及B2O3更加均勻的分布。對(duì)于x=0.30的試樣，750℃下燒結(jié)時(shí)得到98.2％的相對(duì)密度及如下最佳綜合微波介電性能:超低介電常數(shù)εr=3.76，較高的Qf=11，000 GHz，低諧振頻率溫度系數(shù)τf=-13.3 ppm/℃。很低的燒結(jié)溫度預(yù)示