Ca(Zn1/3Nb2/3)O3基复合钙钛矿微波介质陶瓷

摘要

微波通信的迅速发展要求开发出具有较高介电常数εr、高Qf值与近零谐振频率温度系数τf的微波介质陶瓷。本论文对Ca(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷微结构与微波介电性能之间的关系进行了深入研究和探讨,并通过对Ca(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷进行A位和B位离子置换改性,成功地得到了中介电常数、高Q值与近零谐振频率温度系数陶瓷。对Ca(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷进行XRD精细化分析得出,Ca(Zn1/3Nb2/3)O3复合钙钛矿陶瓷在室温下属单斜晶系,空间群为P2l/c(14),存在1:2的长程有序和b-b-c+的氧八面体扭转。随烧结温度升高,Qf值先增加后减少,在1225℃烧结得到最大值;介电常数值几乎不受烧结温度和氧气氛热处理的影响。氧气氛中热处理过程对Qf值有大幅改善,且增加率随烧结温度升高而增大。氧空位和晶界的协同作用是影响Qf值的主要外在因素。用CaTiO3对Ca(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷进行了改性。XRD谱表明在全部成分范围获得了单相材料,且复合体系内部的1:2长程有序被加入Ti4+的随机分布打乱,但拉曼光谱807cm-1附近的Alg全振动伸缩模表明复合陶瓷中仍存在着1:2短程有序。介电常数和谐振频率温度系数随CaTiO3加入量增多呈非线性增大,Qf值的变化与有序畴尺寸和氧空位有关。获得了很好的微波介电性能,氧气氛处理后在x=0.4成分点的介电性能最好:εr=52,Qf=13,091G=Hz,τf=Oppm/℃。用Ba2+置换Ca2+对Ca(Zn1/3Nb2/3)O3进行改性。XRD谱表明,在大部分中间成分点,生成了单斜相和立方相的两相共存结构,而仅在Ba2+添加超过90mol％的成分点,生成空间群为P3-ml的六方晶单相。1:2长程有序存在于所有中间成分点。该陶瓷体系介电常数和谐振频率温度系数值异常变化,随Ba2+添加量增多,先增加达到峰值然后急剧降低,这可能与Ca2+在A位空间的“扰动”有关。Qf值在Ba2+添加量为10mol%达到最大值。

目录

Abstract

摘要

第一章 前言

1． 1 引言

1． 2 微波介质陶瓷的基础理论

1． 2． 1 电介质基础理论

1． 2． 2 微波介质陶瓷的介电特性及其评价手段

1． 3 微波介质陶瓷的研究现状

1． 4 本论文课题的提出

参考文献

第二章 Ca(Zn_(1／3) Nb_(2／3) )O_3微波介质陶瓷

2． 1 引言

2． 2 实验与测试

2． 2． 1 样品制备

2． 2． 2 样品测试

2． 3 实验结果与讨论

2． 3． 1 烧结特性

2． 3． 2 微结构分析

2． 3． 3 Ca(Zn_(1／3) Nb_(2/3) )O_3陶瓷结构精细化

2． 3． 4 介电性能评价

2． 4 小结

参考文献

第三章 Ca[Ti_xCa(Zn_(1／3) Nb_(2／3) )_(1-x)]O_3微波介质陶瓷

3． 1 引言

3． 2 实验与测试

3． 2． 1 样品制备

3． 2． 2 样品测试

3． 3 实验结果与讨论

3． 3． 1 烧结特性

3． 3． 2 微结构分析

3． 3． 3 介电性能评价

3． 4 小结

参考文献

第四章 Ba(Zn_(1/3) Nb_(2/3) )O_3-Ca(Zn_(1/3) Nb_(2/3) )O_3微波介质陶瓷

4． 1 引言

4． 2 实验与测试

4． 2． 1 样品制备

4． 2． 2 样品测试

4． 3 实验结果与讨论

4． 3． 1 烧结特性

4． 3． 2 微结构分析

4． 3． 3 介电性能评价

4． 4 小结

参考文献

第五章 总结

发表与已投稿论文清单

致谢