Ca0.8Sr0.2TiO3-Li0.5La0.5TiO3微波介质陶瓷的制备与介电性能研究

摘要

微波介质陶瓷作为现代电子通信重要的基础材料，其介电性能得到广泛的应用。微波介质陶瓷成为功能陶瓷的研究热点，其在移动通讯领域发展迅猛，要成为实用化的微波介质陶瓷，对于微波元器件的微型化、集成化、轻量化、高可靠性以及低成本化等就显得尤为必要。而具有钙钛矿结构的微波介质陶瓷材料在微波下有着高介电常数、高品质因素以及近零谐振频率温度系数。为了实现这种目的，本文以钙钛矿结构材料为研究对象，研究xCa0.8Sr0.2TiO3-(1-x)Li0.5La0.5TiO3(CST-LLT)系陶瓷的烧结性能，物相组成和介电性能。并在此基础上，研究掺入不同烧结助剂对 CST-LLT陶瓷的烧结性能，物相组成和介电性能的影响，以此来降低陶瓷的烧结温度，来实现陶瓷的低温烧结。
　　结果表明：对 x CST-(1-x)LLT(x=0.4～0.8)系介质陶瓷而言，其具有钙钛矿结构特征，随 Li0.5La0.5TiO3组分的减少，1170～1260℃烧结的 CST-LLT陶瓷的体积密度先增加值峰值后减小，最大体积密度为4.43g/cm3。相应的介电常数变化范围在154.8到275.2之间，而品质因素在1360GHz到1479GHz的范围内先增加后逐渐减小，谐振频率温度系数变化范围为-720.6～470.5×10-6/℃。当 x=0.5，烧成温度为1200℃，保温3h时，可以得到比较理想的介电性能的介质陶瓷：εγ=230， Q×f=1455GHz，?f=24.5×10-6/℃。
　　掺入不同量的 Bi2O3所制备的0.5CST-0.5LLT介质陶瓷，其仍属于正交钙钛矿结构，且发现掺入少量的 Bi2O3使陶瓷的烧结温度降低20℃。随着 Bi2O3掺入量的增加，0.5CST-0.5LLT介电陶瓷的介电常在155.9到186.4之间，品质因素的变化范围在1299GHz到1900GHz之间，而谐振频率温度系数从101×10-6/℃穿过零点后降至-55×10-6/℃。当掺入2wt％的 Bi2O3时，经过1050℃预烧，在1180℃下烧结3h后，可以获得以下较好的微波介电性能参数：εγ=219.9，Q×f=1900GHz， f?=18×10-6/℃。
　　掺入 CuO-V2O5的量达到4wt%时，开始出现第二相，0.5CST-0.5LLT陶瓷的介电常数随着烧结温度的升高，先增大后减小，品质因素 Q×f值同样随着烧结温度先升高后下降，在1268GHz到1689GHz范围变化；谐振频率温度系τf随着烧结温度的升高由正移动至负，得到了有效的改善。综合看来，0.5CST-0.5LLT介电陶瓷材料在掺入4wt%的 CuO-V2O5时，经过1050℃预烧，在1170℃下烧结3h后，能获得较好的微波介电性能：εγ=215，Q×f=1679GHz，?f=-38×10-6/℃。

目录

声明

第 1 章 绪论

1.1 引言

1.2 微波介质陶瓷

1.3 钙钛矿微波介质陶瓷

1.4 课题的提出、意义与研究内容

第 2 章 实验方法及性能表征

2.1 实验用原料

2.2 实验设备

2.3 微波介质陶瓷制备工艺

2.4 性能测试与表征

第 3 章 xCa0.8Sr0.2TiO3-(1-x)Li0.5La0.5TiO3陶瓷的制备及介电性能研究

3.1 引言

3.2 实验过程

3.3 烧结性能分析

3.4 显微结构分析

3.5 相组成分析

3.6 介电性能分析

3.7 本章小结

第 4 章 Bi2O3掺杂对0.5CST-0.5LLT陶瓷的制备及介电性能的研究

4.1 引言

4.2 实验过程

4.3 烧结性能分析

4.4 显微结构分析

4.5 相组成分析

4.6 介电性能分析

4.7 本章小结

第 5 章 CuO-V2O5掺杂对0.5CST-0.5LLT陶瓷的制备及介电性能的研究

5.1 引言

5.2 实验过程

5.3 烧结性能分析

5.4 显微结构分析

5.5 相组成分析

5.6 介电性能分析

5.7 本章小结

总结

参考文献

致谢

附录A(攻读学位期间所发表的学术论文)