ZnAl2O4-Li4Ti5O12系低介微波介質(zhì)陶瓷的研究.pdf

1、伴隨著現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)日新月異的進(jìn)步,微波通訊已逐漸構(gòu)成現(xiàn)代通信技術(shù)最為重要的組成部分,而微波通訊中信息量的激增也促使通訊設(shè)施的工作頻率向高端發(fā)展,從而催生了人們對(duì)高Q值、近零諧振頻率溫度系數(shù)的低介電常數(shù)(εr<10)材料的關(guān)注。然而,介電常數(shù)εr<10的介質(zhì)材料一般都有著很大的負(fù)諧振頻率溫度系數(shù)TCf,因而目前沒(méi)有得到大范圍的應(yīng)用,還需要投入大量的研究力量。本論文以ZnAl2O4-Li4Ti5O12(簡(jiǎn)稱ZALT)系統(tǒng)作為研究對(duì)象,重

2、點(diǎn)研究了組分含量以及工藝條件對(duì)材料微波介電性能的影響。
　　首先,通過(guò)固相反應(yīng)法燒結(jié)合成了(1-x)ZnAl2O4-xLi4Ti5O12陶瓷,并在1300~1500℃的溫度下燒結(jié)3小時(shí)得到致密的陶瓷。實(shí)驗(yàn)表明,Li4Ti5O12可以促進(jìn)ZALT陶瓷的燒結(jié)。隨著Li4Ti5O12含量的增多,ZALT陶瓷的介電常數(shù)和TCf值逐漸增加,而Qf值則是先增加后降低。介電常數(shù)隨著預(yù)燒溫度的升高而變大,Qf值隨之先增加后降低。當(dāng)含量和預(yù)燒溫度一

3、定時(shí),隨著燒結(jié)溫度的升高,材料的介電常數(shù)和 Qf值均逐漸增加。當(dāng)x=0.015時(shí),(1-x)ZnAl2O4-xLi4Ti5O12材料經(jīng)1150℃預(yù)燒、1500℃燒結(jié)后獲得最優(yōu)的綜合性能:εr=8.71,Qf=58011 GHz,TCf=-63.54 ppm/℃。對(duì)于ZALT陶瓷而言,較大的負(fù)頻率溫度系數(shù)仍然是其亟需攻克的問(wèn)題。
　　其次,我們通過(guò)添加CaTiO3和SrTiO3來(lái)調(diào)節(jié)ZALT陶瓷的諧振頻率溫度系數(shù)。隨著MTiO3(M

4、=Ca,Sr)添加量的增多,材料的介電常數(shù)和諧振頻率溫度系數(shù)逐漸增大,而品質(zhì)因數(shù)則是一個(gè)逐漸降低的趨勢(shì)。結(jié)果表明,添加MTiO3可以將ZALT陶瓷的最佳燒結(jié)溫度降低50℃。(1-y)(0.99ZnAl2O4-0.01Li4Ti5O12)-yCaTiO3(y=0.05)和(1-y)(0.995ZnAl2O4-0.005Li4Ti5O12)-ySrTiO3(y=0.05)材料經(jīng)1450℃燒結(jié)后獲得最佳綜合微波介電性能:εr=10.29,Qf