摘要: 随着现代通信技术的飞速发展，微波技术向着更高频率的方向发展，同时微波电子元器件也不断呈现出高频化、集成化的特点，低介电微波介质陶瓷材料受到了越来越多的关注。本文系统研究了(1-x)ZnAl2O4-xLi4/3Ti5/3O4、Li4x/3Zn2-2xTi1+2x/3O4、Li4x/3Mg... 展开 随着现代通信技术的飞速发展，微波技术向着更高频率的方向发展，同时微波电子元器件也不断呈现出高频化、集成化的特点，低介电微波介质陶瓷材料受到了越来越多的关注。本文系统研究了(1-x)ZnAl2O4-xLi4/3Ti5/3O4、Li4x/3Zn2-2xTi1+2x/3O4、Li4x/3Mg2-2x Ti1+2x/3O4、Ba4CuTi11O27等低介电微波介质陶瓷的制备及性能，探究了Li2ZnTi3O8、Li2MgTi3O8陶瓷的工艺优化，并对上述陶瓷与Ag电极的低温共烧进行了初步探讨。 （1）利用固相反应法制备了(1-x)ZnAl2O4-xLi4/3Ti5/3O4(ZALT)(x=0.2,0.4,0.6,0.8)微波介质陶瓷。X射线衍射数据显示，Li4Ti5O12和ZnAl2O4不能形成固溶体。随着x从0.2增加至0.8，ZALT陶瓷的相组成发生了如下变化：(ZnAl2O4和Li2ZnTi3O8,x=0.2,0.4)→(ZnAl2O4, Li2ZnTi3O8和Li4Ti5O12,x=0.6)→(Li2ZnTi3O8和Li4Ti5O12,x=0.8)。随着x值的增加，烧结温度从1275℃降低到1075℃。ZALT陶瓷的微波介电性能表现为，εr：11.0~29.0,品质因数Q×f值：6,090~65,580 GHz，温度系数τf值：-62.9~-5.7 ppm/℃。 （2）通过传统的固相法分别制备了Li4x/3Zn2-2xTi1+2x/3O4(0.2≤x≤0.8)(LZT)、Li4x/3Mg2-2xTi1+2x/3O4(0.2≤x≤0.8)(LMT)微波介质陶瓷。XRD分析表明，当0.2≤x≤0.4时，样品分别表现为Zn2TiO4结构、Mg2TiO4结构的固溶体，当0.6≤x≤0.8时，固溶体的结构分别改变为Li2ZnTi3O8结构、Li2MgTi3O8结构。随着x值的增加，陶瓷的烧结温度有所下降，其温度系数τf值从较大的负值增加到接近于零。LZT、LMT陶瓷均表现优异的微波介电性能（LZT:εr:12.6~26.3，Q×f:7930130560GHz，τf:-49.0~-14.0ppm/℃; LMT:εr:11.6~29.3，Q×f:22000～172670GHz，τf:-48.9~-3.9 ppm/℃）。此外，LZT(x=0.8)、LMT(x=0.8)分别可以在925℃、950℃与Ag粉具有很好的化学兼容性。 （3）系统研究了原材料预处理对 Li2ZnTi3O8陶瓷、Li2MgTi3O8陶瓷的显微结构、烧结特性及微波介电性能的影响，恰当的原材料预处理使得陶瓷在一个较低的温度区间（Li2ZnTi3O8：950~1050℃，Li2MgTi3O8：925~1075℃）获得高的品质因数，改善了陶瓷的烧结特性，降低其烧结温度，而且在一定程度上也对其τf值进行了调节。950℃烧结的Li2ZnTi3O8陶瓷与925℃烧结的Li2MgTi3O8陶瓷均能够能与Ag共烧兼容，并表现出优异的微波介电性能：εr=25.8, Q×f=74,200 GHz，τf=-13 ppm/℃（Li2ZnTi3O8）;εr=27.0, Q×f=58,480 GHz，τf=0.45ppm/℃（Li2MgTi3O8）。 （4）采用固相反应法制备了新型Ba4CuTi11O27低烧微波介质陶瓷，通过Rietveld法对975℃烧结的样品进行 XRD精修，可以确定这个纯化合物为单斜晶相，空间群为C12/m，其相结构为Ba4CuTi11O27，可靠因子分别为RWP=6.1％, RP=4.6％, RB=3.1％。当烧结温度为975℃时，陶瓷具有较为优异的微波介电性能：εr~36.3，Q×f~15,040 GHz，τf~11.9ppm/℃。Ba4CuTi11O27在950℃时也表现出较好的微波性能，并且可以与Ag电极表现出良好的化学兼容性。 收起