СВЧ-диэлектрическая керамика Co(Ti1-xZrx)Nb2O8 была синтезирована традиционным твердофазным реакционным путем. Обсуждена зависимость микроволновых диэлектрических свойств от кристаллической структуры. Фазовые переходы анализировали с помощью порошковой рентгеновской дифракции, рамановской спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии. Ряд фазовых переходов, вызванных составом, был подтвержден последовательностью: тетрагональная структура рутила→сосуществование фазы рутила и вольфрамита→моноклинная структура вольфрамита. Для соединений Co(Ti1-xZrx)Nb2O8 замена Zr с 0 на 1 привела к снижению εr с 62,4 до 23,8. В отличие от εr значительно увеличилось Q × f, что объяснялось долей упаковки. f коррелирует с октаэдрическим искажением кислорода и валентностью связи B-сайта. В керамике CoTi0,4Zr0,6Nb2O8 с εr 29,9 и высокой Q × f 72 833 ГГц было получено близкое к нулю значение f, равное 4,4 ppm/°C.

1. Введение
 Быстрый прогресс в мобильных и спутниковых системах связи в последние десятилетия стимулировал разработку СВЧ-диэлектрической керамики, которая широко используется в качестве СВЧ-компонентов, таких как фильтры, резонаторы, волноводы и т. д. [1,2]. При применении такие материалы в основном должны обладать рядом диэлектрических свойств, включая соответствующую диэлектрическую проницаемость (εr), высокую добротность (Q × f) и близкий к нулю температурный коэффициент резонансной частоты (f) [3]. Достижение всех вышеперечисленных характеристик в одном материале – непростая задача. Поиск новых материалов с заданными свойствами продолжается. В последнее время керамика M2+M4+Nb2O8 (M2+ = Mg, Ca, Mn, Co, Ni, Zn и M4+ = Ti, Zr) является очень привлекательным объектом для исследования материалов и инженерных приложений. Впервые они были исследованы Баумгарте и Блачником [4]. В зависимости от различий радиусов катионов М2+ и М4+ были описаны три структурных типа: рутил, вольфрамит и иксиолит. Позже были проведены многочисленные исследования композиций M2+M4+Nb2O8 из-за их гибкости для замещения различных катионов для получения благоприятных диэлектрических свойств. Значения εr находились в диапазоне 9,6–71,2 при относительно низкой диэлектрической проницаемости потери [5–8]. Например, микроволновые диэлектрические свойства рутиловой структуры NiTiNb2O8 были получены Liao et al. и, как сообщается, имеет εr 56,8, Q × f 21 100 ГГц и f 79,1 ppm/°C [6]. Керамика CoTiNb2O8 также была рутилового типа в семействе M2+M4+Nb2O8 и принадлежала к тетрагональной кристаллической системе с пространственной группой P42/mnm. Ценг [7] продемонстрировал, что этот материал имеет среднее значение εr, равное 64, и высокое значение Q × f, равное 65 300 ГГц, после спекания при 1120 ◦C. Однако значение f (∼223,2 ppm/°C) было плохим для практических приложений. Термостабильную керамику можно было получить, соединив два совместимых соединения с противоположными f или образовав твердый раствор. Например, перестройка f была проведена в твердом растворе перовскита Sr(Ga0,5Nb0,5)1-xTixO3 [9]. Тем не менее, до 2013 года сообщалось о нескольких исследованиях по улучшению характеристик керамики CoTiNb2O8. Huan et al. В [10] указанный нуль f был достигнут частичной заменой кобальта цинком с эквивалентным зарядом, но, к сожалению, Q × f ухудшилось наполовину. Радиус Zr4+ (0,72 Å, КЧ = 6) был подобен Ti4+ (0,605 Å, КЧ = 6) [11], замена Ti на Zr могла эффективно регулировать f без отрицательного влияния на значения Q × f, например, в Системы Zn0,5Ti1-xZrxNbO4 и CaLa4(ZrxTi1-x)4O15 [12,13]. Таким образом, микроволновые диэлектрические свойства системы CoTiNb2O8, вероятно, могут быть улучшены за счет введения Zr, поскольку большинство материалов на основе диоксида циркония имеют отрицательные значения f [5]. В данной работе керамика Co(Ti1-xZrx)Nb2O8 (x = 0–1) была синтезирована методом высокотемпературной твердофазной реакции. Также была исследована корреляция между кристаллической структурой и микроволновыми диэлектрическими свойствами.
…………………………
4. Выводы
В работе изучена кристаллическая структура и микроволновые диэлектрические свойства керамики Co(Ti1-xZrx)Nb2O8 (x = 0-1). Композиционно-индуцированный фазовый переход анализировали с использованием комбинации рентгеновской дифракции, FT-Raman и TEM. Система оставалась тетрагональной фазой рутила при x ≤ 0,2, а при x ≥ 0,6 наблюдалась моноклинная структура типа вольфрамита, тогда как при x = 0,4 фаза CoZrNb2O8 сосуществовала с фазой рутила. При замещении Zr в Ti-позиции εr уменьшилось из-за уменьшения дребезжащего эффекта ионов B-позиции. Изменение Q × f в значительной степени зависело от степени упаковки, а также от относительной плотности. Из-за увеличения валентности связи B-позиции и искажения кислородного октаэдра f сместилась в отрицательное направление. Как правило, керамика CoTi0,4Zr0,6Nb2O8 имеет хорошо спеченную микроструктуру с εr = 29,9, Q × f = 72 833 ГГц и f = 4,4 ppm/°C при Ts = 1300°C.