Микроволновые диэлектрические свойства керамики Li2Mg3-xCaxTiO6 (x=0~0,18) были изучены с использованием обычного твердотельного метода, чтобы найти температурно-стабильную и высокодобротную микроволновую керамику. При температуре прокаливания 500 °С начала формироваться фаза Li2TiO3 с моноклинной структурой каменной соли в пространственной группе. Когда образцы были прокалены от 600 °C до 900 °C, рентгенограммы показали замечательную химическую реакцию между фазами MgO и Li2TiO3, которая в конечном итоге сформировала фазу Li2Mg3TiO6. Результаты показали, что Li2Mg3TiO6 и CaTiO3 сосуществовали друг с другом и образовывали стабильную композитную систему при добавлении кальция. Фотографии SEM показали, что поры, вызванные испарением Li, могут быть эффективно уменьшены благодаря появлению CaTiO3. При увеличении x от 0 до 0,18 относительная плотность значительно улучшалась благодаря устранению пор. По мере увеличения содержания Ca диэлектрическая проницаемость (εr) увеличивалась с 14,8 до 20,6; добротность (Q×f) уменьшилась с 148 713 ГГц до 79 845 ГГц, а температурный коэффициент резонансной частоты (τf) значительно увеличился с −42,4 до +10,8 ppm/°C за счет повышенного количества CaTiO3. Таким образом, при x=0,12 керамика LMCxT, спеченная при 1280 °C в течение 6 часов, продемонстрировала отличные комплексные свойства: εr=17,8, Q×f=102 246 ГГц и τf=-0,7 ppm/°C.

1. Введение
С расширением рабочей частоты мобильных телекоммуникаций до микроволнового диапазона микроволновая диэлектрическая керамика вызывает все больший интерес в качестве ключевых компонентов фильтра, генератора и антенны в приложениях, начиная от сотовых телефонов и заканчивая глобальной системой позиционирования [1, 2]. Диэлектрические материалы для СВЧ имеют многочисленные преимущества с точки зрения компактности, легкого веса, температурной стабильности и низких производственных затрат в высокочастотных устройствах. Поиск СВЧ-диэлектрической керамики с высокой добротностью (Q×f ГГц), надлежащей диэлектрической проницаемостью (εr) и близким к нулю температурным коэффициентом резонансной частоты (τf) всегда был активным полем из-за их существенной роли в индустрия беспроводной связи [3].
В последнее время многие литийсодержащие диэлектрические материалы, такие как Li2WO4[4], Li2MO3 (M=Ti, Zr, Sn) [5], Li2O–Bi2O3–MoO3[6], Li2ATi3O8 (A=Mg или Zn)[7], Li3Mg2NbO6 [8] и Li2Mg3BO6 (B=Ti, Sn или Zr) [9, 10] были в центре внимания микроволновой керамики из-за их превосходных микроволновых диэлектрических свойств. Среди этих превосходных материалов недавно опубликованный Li2Mg3TiO6 с гранецентрированной кубической структурой каменной соли является многообещающим кандидатом в критических компонентах системы микроволновых цепей благодаря своим превосходным свойствам εr = 15,2, Q×f = 152 000 ГГц и τf = - 9 ppm/°C [9]. На сегодняшний день лишь в небольшом количестве статей сообщается их основная информация, такая как микроволновые свойства и кристаллические структуры [9-11]. Однако, как и во многих литийсодержащих керамиках [12, 13], пористая микроструктура, вызванная испарением литиевых элементов, неблагоприятна для использования Li2Mg3TiO6 в качестве резонаторных материалов. Кроме того, большое отрицательное значение τf, равное -9 ppm/°C, делает его весьма нестабильным на микроволновых частотах. Сообщается, что добавление низкотемпературных добавок может снизить температуру спекания; таким образом, испарение содержимого Li будет в некоторой степени облегчено, но это серьезно ухудшит СВЧ-диэлектрические свойства, особенно значения εr и τf [14, 15], а также усложнит процесс синтеза, что приведет к удорожанию массовое производство [7]. К счастью, было продемонстрировано, что эффективным подходом является введение в процесс синтеза стабильной фазы с положительным значением τf. Например, Ли и др. [13]. сообщили, что дополнительное количество TiO2 в керамике Li2ZnTi3+xO8+2x эффективно устранит поры и уменьшит τf до нуля из-за появления фазы TiO2. Джордж и др. [7] показали, что введение фазы CaTiO3 улучшит всесторонние микроволновые свойства за счет улучшения пористой микроструктуры и микротрещин в керамике Li2A1-xCaxTi3O8. Таким образом, эти методы позволяют решить две критические проблемы для керамики Li2Mg3TiO6. В результате в этой статье было подробно исследовано влияние замещения Mg кальцием на характеристики спекания, фазовые структуры, микроструктуры и диэлектрические свойства Li2Mg3-xCaxTiO6 в микроволновом диапазоне.
………………
4. Выводы
В этом исследовании было систематически исследовано влияние замещения Mg кальцием на поведение при спекании, фазовую структуру, микроструктуру и микроволновые диэлектрические свойства Li2A3-xCaxTiO6. При температуре прокаливания 500 °С начала формироваться фаза Li2TiO3 с моноклинной структурой каменной соли в пространственной группе. При прокаливании образцов от 600°C до 900°C происходила замечательная химическая реакция между MgO и фазой Li2TiO3, которая в конечном итоге приводила к образованию фазы Li2Mg3TiO6. Рентгенограммы показали, что Li2Mg3TiO6 и CaTiO3 сосуществовали с каждым из них.