类金红石结构低损耗中介微波介质材料的研究

摘要

高品质因数微波介质材料的设计优化是解决无源器件小型化高品质化的重要方向，对材料介电常数(ε)、品质因数（Qf)和谐振频率温度系数（可）的优化和突破是目前面临的主要问题。本论文通过对ZnZrNb2O8系和Zn3Nb2O8系微波介质材料进行掺杂改性，对不同掺杂材料的相组成、晶体结构和微波介电性能及其之间联系进行了系统的研究。在此过程中，丰富发展了微波介质材料的分析理论，提出了具有优异微波介电性能的材料设计方案。
　　首先，对单斜结构ZnZrNb2O8系微波介质材料进行二价离子掺杂，分别选取离子半径与Zn2+(0.74(A)，CN=6)相差较小的Ni2+(0.69(A)，CN=6)和相差较大的Ca2+(1.00(A)，CN=6)进行掺杂。研究了随掺杂量的提高，体系相组成的变化规律，并在此基础上，深入分析晶体结构的变化，联系各相含量的改变，综合考量微波性能的影响因素，最终研制出温度稳定性较好的材料。
　　其次，对单斜结构ZnZrNb2O8系微波介质材料进行五价离子掺杂，通过Ta5+离子掺杂，在更大程度上改变了ZnZrNb2O8系微波介质材料的介电性能，拓宽了优化性能的方向。继续以ZnZrNbTaO8为研究对象，探究体系相组成、晶体结构及微波介电性能的关系，并制备出一种具有优异微波性能的微波介质材料。
　　最后，对α-PbO2结构Zn3Nb2O8系微波介质材料进行相同比例的不同二价离子(Ni2+、Mg2+、Co2+、Mn2+)掺杂，探究不同离子对体系晶体结构及物相的影响。并以烧结温度为变量，重点以晶胞参数、健价、堆积密度等计算结果表征晶体结构的改变，联系微波性能的变化，深入分析影响Zn3Nb2O8系微波介质材料微波性能的关键因素。在此基础上研究出具有优异特性的Zn3Nb2O8系微波介质材料。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 微波介质材料的发展及应用

1．1．1 微波介质材料的发展

1．1．2 微波介质材料的应用

1．2 铌酸盐及类金红石结构微波介质材料的研究现状

1．3 微波介质材料的理论基础

1．3．1 介电常数

1．3．2 品质因数

1．3．3 谐振频率温度系数

1．4 课题研究意义及内容

第二章 材料的制备、表征与测试方法

2．1 材料的制备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验设备

2．1．3 实验流程

2．1．4 实验工艺

2．2 材料表征方法

2．2．1 微观形貌及化学成分分析

2．2．2 晶体结构分析

2．3 介电性能测试

2．3．1 测试仪器

2．3．2 表观密度测试

2．3．3 介电常数测试

2．3．4 品质因数测试

2．3．5 谐振频率温度系数测试

第三章 Zn位离子掺杂ZnZrNb2O8系微波介质材料的研究

3．1 CaxZn1-xZNb2O8微波介质材料的研究

3．1．1 样品制备

3．1．2 晶体结构与物相分析

3．1．3 微波介电性能分析

3．1．4 CaCO3掺杂改性小结

3．2 NixZn1-xZrNb2O8微波介质材料的研究

3．2．1 样品制备

3．2．2 晶体结构与物相分析

3．2．3 微波介电性能分析

3．2．4 NiO掺杂改性小结

3．3 本章小节

第四章 Nb位离子掺杂ZnZrNb2O8系微波介质材料的研究

4．1 ZnZr(Nb1-xTax)2O8微波介质材料的研究

4．1．1 样品制备

4．1．2 材料物相分析

4．1．3 微波介电性能分析

4．1．4 Ta2O5掺杂改性小结

4．2 ZnZrNbTaO8微波介质材料的研究

4．2．1 样品制备

4．2．2 晶体结构与物相分析

4．2．3 微波介电性能分析

4．2．4 ZnZrNbTaO8烧结改性小结

4．3 本章小节

第五章 Zn3Nb2O8系微波介质材料的研究

5．1 NiO、MgO、CoO、MnO微量掺杂Zn3Nb2O8微波介质材料的晶体结构与物相分析

5．2 NiO、MgO、CoO、MnO微量掺杂Zn3Nb2O8微波介质材料的微波介电性能分析

5．3 本章小结

第六章 总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢