Новая температурно-стабильная микроволновая диэлектрическая керамика MgMoO4–TiO2 была приготовлена в твердофазном реакционном процессе при низкой температуре (950 ◦C). С увеличением содержания TiO2 относительная диэлектрическая проницаемость увеличивается, а значение Q × f уменьшается, и соответственно предлагаются механизмы изменения. Температурный коэффициент резонансной частоты (f) сдвигается в положительную сторону при добавлении TiO2. Предполагаются смешанные механизмы величины f для двухфазных композиционных материалов. Близкое к нулю значение f (3,2 ppm/°C) получается при x = 0,3, при εr = 9,13 ± 0,03 и Q × f = 11 990 ГГц. Композиты 0,7MgMoO4–0,3TiO2 считаются подходящими в качестве низкотемпературного совместного обжига керамического материала для приложений микроволновой беспроводной связи.
1. Введение
С быстрым развитием индустрии высокочастотной связи микроволновая диэлектрическая керамика привлекла большое внимание для широкого спектра применений микроволновых компонентов, включая фильтры, резонаторы, антенны и волноводы [1–5]. Для удовлетворения потребностей в миниатюризации и интеграции СВЧ-устройств технология низкотемпературного совместного обжига керамики (LTCC) считается многообещающим методом с производственной точки зрения [6–8]. В общем, микроволновая диэлектрическая керамика с низкой температурой спекания (30 000 ГГц) [12,13]. Однако все они имеют большое отрицательное значение f (от -46 ppm/°C до -87 ppm/°C), что не подходит для практического использования. Близкий к нулю температурный коэффициент резонансной частоты может обеспечить термическую стабильность СВЧ-приборов при различных рабочих температурах [14]. Одним из эффективных способов достижения близкого к нулю значения f является добавление других соединений с противоположным значением f. Рутил TiO2 с большим положительным значением f (+460 ppm/°C) [15] успешно применялся в некоторых микроволновых диэлектрических керамиках с отрицательным температурным коэффициентом резонансной частоты [16–20]. Кроме того, поведение смеси композитной керамики оказывает значительное влияние на регулирование относительной диэлектрической проницаемости и значения f. Поэтому мы попытались продемонстрировать всестороннее исследование керамической системы (1-x)MgMoO4-xTiO2. В настоящей работе исследованы фазовый состав, микроструктура и микроволновые диэлектрические свойства керамики (1–x)MgMoO4–xTiO2 в зависимости от содержания TiO2 (0 ≤ x ≤ 0,4). Исследована взаимосвязь между микроструктурой и микроволновыми диэлектрическими свойствами. Предложены механизмы изменения относительной диэлектрической проницаемости, значения Q × f и значения f соответственно.
……………………
4. Выводы
Керамика (1-x)MgMoO4-xTiO2 была приготовлена методом твердофазной реакции. Исследованы микроструктура и микроволновые диэлектрические свойства образцов, спеченных при 950 ◦C. Анализы XRD и SEM показывают, что рутил TiO2 может сосуществовать с вольфрамитом MgMoO4. С увеличением x относительная диэлектрическая проницаемость постепенно увеличивается с 6,73 ± 0,04 до 9,97 ± 0,06, а значение Q × f монотонно уменьшается с 57 240 ГГц до 7980 ГГц. Отклонение между измеренной относительной диэлектрической проницаемостью и расчетным значением тесно связано с изменением микроструктуры. Предложены механизмы изменения относительной диэлектрической проницаемости и величины Q × f соответственно. Значение f изменяется от -79,7 частей на миллион/°C до 24,6 частей на миллион/°C вместе с содержанием TiO2. Предполагаются смешанные механизмы величины f для двухфазных композиционных материалов. Близкое к нулю значение f (3,2 ppm/°C) получено для x = 0,3, с εr = 9,13 ± 0,03 и Q × f = 11 990 ГГц. Композиты 0,7MgMoO4 − 0,3TiO2 считаются подходящими в качестве низкотемпературного керамического материала совместного обжига для приложений микроволновой беспроводной связи.