Керамика ZnTiO3 с чистой фазой впервые была успешно синтезирована методом твердофазной реакции. Температура его синтеза была выше температуры фазового перехода, при этом наночастицы ZnO выступали в качестве ингибитора, препятствующего образованию вторичной фазы: Zn2TiO4, неизбежной при обычных способах получения. Поскольку небольшие области нано ZnO диспергированы в керамических зернах, объемная диффузия ионов Ti, образование центров зародышеобразования и миграция границ раздела фаз были в значительной степени подавлены, что указывает на то, что наноZnO был желателен для стабилизации фазы ZnTiO3 выше температуры фазового перехода. Пространственная группа R3 (№ 148) одной фазы определена рентгеноструктурным анализом Ритвельда. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и эмиссионный спектр фотолюминесценции были также проведены для исследования электронной микроструктуры полученной фазы ZnTiO3. Наконец, были достигнуты отличные микроволновые диэлектрические свойства (ɛr ~ 31,5, Q×f ~ 59 800 ГГц и τƒ ~ 1,2 ppm/°C) при высокой температуре спекания (900-950 oC). Кроме того, учитывая его хорошую химическую совместимость с Ag-электродом, простоту масштабирования, высокую эффективность, низкую стоимость и безвредность для окружающей среды, ZnTiO3 является многообещающим кандидатом для применения в LTCC. Эта работа прокладывает большой шаг к практическому применению.

1. Введение
С быстрым развитием индустрии беспроводной связи последние десятилетия стали свидетелями бурного развития микроволновых диэлектрических материалов. Было проделано много работ по получению СВЧ-диэлектрической керамики с низкими диэлектрическими потерями (высокая добротность Q), соответствующей диэлектрической проницаемостью εr (малая задержка срабатывания) и близким к нулю температурным коэффициентом резонансной частоты τf по направлению к высокочастотному СВЧ и миллиметровому диапазону. диапазон. Их широкое применение распространяется на различные продукты беспроводной связи, такие как мобильные телефоны и базовые станции, системы глобального позиционирования (GPS), беспроводные локальные сети (WLAN), системы связи Wi-Fi, RFID и ZigBee1-3. Малый размер, низкая стоимость, простота и высокая производительность стали ключевыми приоритетами для применения к устройствам беспроводной связи. Наряду с быстрым развитием коммуникационных технологий, дисплеи с высоким разрешением и высокой скоростью стали одной из растущих тенденций. В связи с этим материалы-кандидаты для таких применений должны иметь [1] надлежащую высокую относительную диэлектрическую проницаемость εr, [2] низкие диэлектрические потери или высокий коэффициент добротности Q (обычно описываемый в терминах произведения с высоким значением Q×f, где f — резонансная частота) [3] околонулевой температурный коэффициент резонансной частоты (τf) 4,5. Среди них оксид перовскита ZnTiO3 применяется в микроволновых устройствах, газовых датчиках (этанол, NO, CO и т. д.), катализаторах «зеленой» химии или фотокатализаторах, УФ-фильтрах, фотолюминесценции, пигментах для красок и т. д.6,7. Более того, все большее внимание привлекает керамика на основе ZnTiO3 с отличными диэлектрическими характеристиками, которая также позволяет уменьшить габариты маломощных СВЧ-модулей связи. Низкая температура спекания делает его конкурентоспособным для интегрированной интеллектуальной системы на кристалле (SOC). Он выделяется как важный дополнительный материал для сотовых телефонов 4-го поколения, предлагающий скорость передачи данных мобильного телефона в несколько раз. Однако следует отметить, что керамика ZnTiO3 очень чувствительна как к температуре, так и к синтетическим процессам. Как правило, керамика ZnTiO3 подвергается термическому разложению во вторичную фазу при температуре выше 900 °C, что ограничивает ее применение в электронных устройствах и затрудняет перспективы коммерциализации в электронных устройствах8,9. С другой стороны, низкотемпературная керамика совместного обжига (LTCC) имеет преимущества включения пассивных компонентов в трехмерные микроволновые схемы и миниатюризации мобильных устройств. В последние несколько лет значительное внимание привлекла технология LTCC с использованием недорогих электродов (Ag, Cu, Al и т. д.) из-за преимуществ, предлагаемых для изготовления миниатюрных многослойных устройств10,11. Таким образом, снижение температуры спекания становится неизбежным, особенно для мобильного применения, поскольку изготовление LTCC обычно должно обжигаться вместе с Ag-электродом при 950°C 12. Таким образом, плохая стабильность при спекании и тесная связь с обычным процессом препятствуют его практическому применению для керамики ZnTiO3. Был проведен ряд углубленных работ для получения чистой керамики ZnTiO3 при требуемой температуре с улучшенными характеристиками. Например, керамика ZnTiO3 с различными добавками: стекло ZnO-B2O3, стекло ZnO-SiO2-B2O3, B2O3 или B2O3-Li2F 13-14 производится при 900-930 oC, которые неизбежно вводят вторую фазу с низким значением добротности. Различные примеси (Mg, Co и т. д.), введенные в керамику ZnTiO3,15 дают одинаковые результаты из-за неизбежной второй фазы. Также были опробованы другие методы получения чистой керамики ZnTiO3, такие как синтез расплавленной соли (KCl, NaCl), синтез горения самораспространяющегося раствора, золь-гель метод, гидротермальный метод и твердофазная реакция.