Ряд температурно-стабильных микроволновых диэлектрических (1 x)CeVO4-xTiO2 (0,0 x 0,4) керамики был приготовлен методом твердофазной реакции. Все образцы хорошо спекались при 1025-1150°С в течение 2 часов. Рентгенофазовый анализ (РФА) и анализ методом энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС) показали, что в керамике сосуществуют фазы рутила TiO2 и тетрагональной фазы CeVO4. Спектроскопия комбинационного рассеяния и инфракрасные спектры использовались для изучения взаимосвязи между структурой и микроволновыми диэлектрическими свойствами. Керамика (1 x)CeVO4-xTiO2 с 0,15 x 0,20, спеченная при 1100 °С в течение 2 ч, показала хорошие микроволновые диэлектрические свойства с относительными диэлектрическими проницаемостями (εr) ~ 11,2e14,2, значениями добротности (Qf) ~ 7950e22,100 ГГц (при 9,2–9,5 ГГц), а также околонулевой температурный коэффициент резонансных частот (tf) ~ 1,2–+2,8 ppm/oC. Исследование инфракрасных спектров показало, что наиболее заметное влияние на диэлектрическую проницаемость оказывают внешние колебания CeVO4. Все эти результаты показывают, что эта система является хорошим кандидатом для применения в микроволновых устройствах в будущем.
1. Введение
В последние несколько десятилетий, с быстрым развитием беспроводной связи, микроволновые диэлектрические материалы широко изучались для практического применения в глобальной системе позиционирования (GPS), технологии беспроводной локальной сети (WLAN) и других ключевых компонентах микроволновых систем связи. 1д4]. Микроволновая диэлектрическая керамика с высокой диэлектрической проницаемостью (εr), высокой добротностью (Qf) и близким к нулю температурным коэффициентом резонансной частоты (tf) незаменима для микроволновых (СВЧ) применений [5–7]. Было проведено много работ по поиску новых микроволновых диэлектрических керамических материалов с многообещающими микроволновыми диэлектрическими свойствами [8-10]. Совсем недавно некоторые керамики с высоким содержанием V2O5 привлекли большое внимание из-за их низких температур спекания и многообещающих микроволновых диэлектрических свойств. Ванадат церия, CeVO4, представляет собой ортованадат редкоземельного элемента с тетрагональной структурой типа циркона, и его можно использовать в качестве катализатора окисления, фотокатализатора, материала газового сенсора и пигмента [11–13]. Сообщалось, что как технологически важный материал керамика CeVO4 спекается при 950°C со значением диэлектрической проницаемости ~12,3, значением Qf ~41500 ГГц и значением tf ~34,4 ppm/C [14]. Однако отрицательные значения tf могут ограничивать его применение в микроволновых устройствах. Как хорошо известно, существует два метода доведения значения tf диэлектрической керамики для микроволнового излучения почти до нуля. Первый заключается в формировании твердого раствора, а второй метод заключается в разработке композиционных материалов с компонентами, обладающими противоположными значениями tf. В наших предыдущих работах указывалось, что маршрут композитной керамики является хорошим методом для получения термостабильной микроволновой диэлектрической керамики [15,16]. Как хорошо известный материал с высоким значением εr (105), высоким коэффициентом качества (Q f = 46 000 ГГц при 5 ГГц) и большим положительным значением tf (+465 ppm/C), рутил TiO2 является полезным материалом для компенсации отрицательных значений tf. в композитной керамике [17]. Гуо и др. исследовали микроволновые диэлектрические свойства керамики AMoO4-TiO2 (A = Ca, Sr, Ba) и обнаружили, что вся композитная керамика имеет близкое к нулю значение tf и высокую добротность (Q f = 40 700–72 050 ГГц) [18]. Кроме того, керамика (1x)LiMVO4exTiO2 (M = Mg, Zn; x = 0,20e0,45) с относительными диэлектрическими проницаемостями 9,7e20,1, значениями Qf 20 100e39 200 ГГц и близкими к нулю значениями tf 20-5 ppm/C сообщалось в нашей предыдущей работе [19]. В настоящей работе композитная керамика (1 x)CeVO4-xTiO2 (0,0 x 0,4) была синтезирована методом твердофазной реакции. Детально изучены поведение при спекании, фазовый состав, микроструктура, микроволновые диэлектрические свойства и взаимосвязь между структурой и микроволновыми диэлектрическими свойствами керамики CeVO4eTiO2.
…
4. Заключение. В настоящей работе термостабильная керамика (1 x)CeVO4exTiO2 (0,0 x 0,4) была получена методом твердофазной реакции. Согласно анализу XRD и EDS, в керамике есть две фазы, и фаза CeVO4 может сосуществовать с рутиловой фазой TiO2 при их температурах спекания. С увеличением содержания TiO2 εr увеличивается, а значение tf меняется с отрицательного на положительное. Высокие показатели микроволновых диэлектрических свойств могут быть получены в керамике (1 x)CeVO4exTiO2 (0,15 x 0,20) с εr 11,2e14,2, значениями Q f от 7950 до 22 100 ГГц и значениями tf от 1,2 ppm/C до +2. 8 частей на миллион/С.