СВЧ-диэлектрические материалы Li2MgZrO4 с малыми потерями были синтезированы твердотельным методом. Взаимосвязь между характеристиками спекания, фазовым составом, микроструктурой и микроволновыми диэлектрическими свойствами керамики Li2MgZrO4 была впервые исследована с использованием рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии и сетевого анализатора. Образование вторичных фаз и испарение лития наблюдали при температурах спекания выше 1175°С. На диэлектрические свойства керамики Li2MgZrO4 в микроволновом диапазоне влияли характеристики спекания и наличие второй фазы. Кроме того, сообщалось, что энергия связи керамики Li2MgZrO4 используется для анализа собственных потерь. Как правило, керамика, спеченная при 1175°C в течение 4 часов, демонстрировала превосходные микроволновые диэлектрические свойства с εr=12,30, Q·f=40900 ГГц и τf=-12,31 ppm/°C.
Введение
Диэлектрические материалы СВЧ, такие как дуплексеры, резонаторы, антенны и генераторы, играют важную роль в быстром развитии мобильной и спутниковой связи [1-3]. Для этих высокочастотных приложений беспроводной связи микроволновые диэлектрические материалы должны обладать высокой диэлектрической проницаемостью для миниатюризации электронных компонентов, высокой добротностью для максимальной интенсивности сигнала и близким к нулю температурным коэффициентом резонансной частоты для адаптации к изменению окружающей среды [4, 5]. Недавно сообщалось о многих соединениях на основе системы Li2O-MgO-BO2 (B=Ti, Sn, Zr) для возможного использования в микроволновой связи [6-8]. Среди нескольких видов СВЧ-диэлектрической керамики керамика Li2MgTiO4 со структурой каменной соли обладает высокими показателями качества и соответствующей диэлектрической проницаемостью, что делает ее подходящим материалом для применения в современных миниатюрных и интегральных пассивных компонентах [9, 10]. Например, Хуанг и др. сообщают, что микроволновые диэлектрические свойства керамики Li2MgTiO4 составили εr=17,25 Q·ƒ=97 300 ГГц и τf=-27,2 ppm/°C при спекании при 1360°C в течение 2 ч [9]. Что касается Li2MgZrO4, M. Castellanos et al. сообщили, что порошки Li2MgZrO4, спеченные при 1050 °C, имели структуру каменной соли с пространственной группой I41/amd, которая имела ту же структуру, что и αLiFeO2, но отличалась от структуры Li2MgTiO4 [11]. Однако в настоящее время нет сообщений о микроволновых диэлектрических свойствах керамики Li2MgZrO4. В этой работе были исследованы характеристики спекания, энергия связи и микроволновые диэлектрические свойства керамики Li2MgZrO4. Кроме того, были подробно описаны взаимосвязи между фазовым составом, микроструктурой, характеристиками спекания и микроволновыми диэлектрическими свойствами керамики Li2MgZrO4.
……………
Вывод
Керамика Li2MgZrO4 со сверхнизкими потерями была успешно синтезирована традиционным твердотельным способом. Обсуждаются кристаллическая структура, характеристики спекания и микроволновые диэлектрические свойства. Вторичные фазы и испарение лития наблюдались при температурах спекания выше 1175°С. Диэлектрическая проницаемость сильно зависела от пористости и поляризуемости. На значения Q·f в основном влияла микроструктура до 1175°С, а вторая фаза играла важную роль выше 1175°С. Значения τf колебались от -12,57 до -15,68 ppm/°C при повышении температуры спекания. Кроме того, для анализа изменения значений Q·f использовалась теория энергии связи. Отличные микроволновые свойства керамики Li2MgZrO4 были обнаружены при 1175°C с εr=12,30, Q·f=40900 ГГц и τf=-12,31 ppm/°C, что делает керамику перспективной для применения в микроволновых компонентах.