釩酸鹽基低損耗微波介質(zhì)陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、微波介質(zhì)陶瓷是應(yīng)用于微波頻段(300MHz～300GHz)電路中作為介質(zhì)材料并完成多種功能的陶瓷。隨著現(xiàn)代微波移動通訊技術(shù)的快速發(fā)展，作為制備先進基板、介質(zhì)天線以及其他無線通信器件的關(guān)鍵材料，微波介質(zhì)陶瓷成為近年來國內(nèi)外電介質(zhì)材料研究領(lǐng)域的熱點方向。本文采用傳統(tǒng)固相合成法制備了新型的釩酸鹽基微波介質(zhì)陶瓷ReVO4(Re=La，Ce)和BaMg2V2O8，并分別采用離子取代和非化學計量法對BaMg2V2O8進行性能優(yōu)化。通過采用XRD、S

2、EM、EDS、XPS及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等系統(tǒng)地研究了制備工藝、相結(jié)構(gòu)、微觀形貌對微波介電性能的影響。本論文的主要研究工作如下:
　　首先，用固相法合成了以ReVO4(Re=La，Ce)為代表的鑭系釩酸鹽及BaMg2V2O8微波介質(zhì)陶瓷材料。XRD結(jié)合Rietveld精修擬合以及SEM測試結(jié)果表明，低溫燒結(jié)后的ReVO4(Re=La，Ce)和BaMg2V2O8樣品分別呈現(xiàn)出單一相結(jié)構(gòu)，且粒子堆積緊密，晶界明顯。LaVO4、CeVO4及

3、BaMg2V2O8陶瓷樣品分別在850℃、950℃和900℃燒結(jié)后表現(xiàn)出優(yōu)異的微波介電性能:εr=14.2，Qxf=48197GHz，τf=-37.9 ppm/℃;εr=12.3, Qxf=41460 GHz,τf=-34.4ppm/℃;εr=12, Qxf=156140 GHz，τf=-36 ppm/℃。該鑭系釩酸鹽及超低損耗的BaMg2V2O8的優(yōu)良性能和低燒特性使它們成為有希望應(yīng)用于低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)的陶瓷材料。

4、　　其次，通過引入比Ba2+離子半徑小的Sr2+進行A位取代探究其對BaMg2V2O8的微波介電性能的影響，設(shè)計組成為:Ba1-xSrMg2V2O8(x=0-0.40)。XRD測試結(jié)果表明該體系在研究組成范圍內(nèi)均為單一四方相的固溶體。隨Sr2+含量的增加，衍射峰逐漸向高角度偏移，并逐漸出現(xiàn)明顯的分峰現(xiàn)象，各向異性增強，晶格畸變程度增大。摻雜適量Sr2+并沒有改變晶粒尺寸大小，但在x＞0.15時晶粒細化機制開始顯現(xiàn)。精修得到的數(shù)據(jù)表明A位

5、Sr2+取代增強了A-O鍵的鍵價，導(dǎo)致τf不斷向正方向變化，并最終獲得了近零的τf，提升了基體材料的微波介電性能。x=0.15的樣品在915℃時獲得最優(yōu)的微波介電性能:εr=13.3，Qxf=86640 GHz和τf=-6ppm/℃，在LTCC領(lǐng)域有較大的應(yīng)用潛力。
　　最后，研究Ba的非化學計量對BaMg2V2O8的相結(jié)構(gòu)、致密化行為以及微波介電性能的影響，設(shè)計組成為:Ba1+xMg2V2O8(x=0-0.52)。XRD、SEM