Используя твердофазный путь реакции, была приготовлена новая низкотемпературная микроволновая диэлектрическая керамика LiYGeO4, и были охарактеризованы фазовое развитие, термическая стабильность и диэлектрические свойства. Единая орторомбическая фаза LiYGeO4, образующаяся в интервале температур спекания 920–960 С, распадалась на Y2GeO5, GeO2 и Li2O при температуре спекания выше 960 С. LiYGeO4, уплотненный при 940 С/6 ч, имел относительную диэлектрическую проницаемость 9,41, добротность 18 860 ГГц (на частоте 12,8 ГГц) и температурный коэффициент резонансной частоты 27,7 ppm/C. Отрицательное значение sf было компенсировано композицией с CaTiO3, и керамика 0,97LiYGeO4-0,03CaTiO3 показала почти нулевое значение sf 1,37 ppm/C вместе с диэлектрическая проницаемость 9,83 и добротность 12 940 ГГц (на частоте 13,2 ГГц). Все достоинства делают LiYGeO4 многообещающим кандидатом для применения в высокочастотной связи и низкотемпературной керамике совместного обжига.
1. Введение
В последнее время взрывной рост коммуникационных технологий расширил рабочую частоту до миллиметрового диапазона волн, чтобы удовлетворить количество и скорость передачи данных [1,2]. Скорость передачи в значительной степени связана с распространением сигнала, что положительно коррелирует с относительной диэлектрической проницаемостью [3]. Следовательно, существует настоятельная потребность в доступной керамике с более низкой диэлектрической проницаемостью (er < 1,5), чтобы избежать задержки распространения сигнала, а также минимизировать перекрестную связь с проводниками. Кроме того, технология низкотемпературной керамики с совместным обжигом (LTCC) предлагает преимущества при изготовлении миниатюрных многослойных устройств, для которых также требуются низкотемпературные материалы в качестве вычетов [4]. Следовательно, в высокочастотных и LTCC-приложениях остро востребованы материалы с более низким коэффициентом теплопередачи и высокими характеристиками. За последние десятилетия некоторые материалы со структурой оливина A2BO4, например, Li2AGeO4 (A = Zn, Mg), M2GeO4 и M2SiO4 (M = Zn, Mg), были описаны как многообещающие кандидаты на материалы с более низкой диэлектрической проницаемостью [5–9]. Можно с уверенностью предположить, что их низкая диэлектрическая проницаемость обусловлена низкой ионной поляризуемостью ионов конституции, таких как Si (0,87 Å3) и Ge (1,63 Å3). Кроме того, большинство низколегированных материалов имеют высокую температуру спекания или большое значение |sf| значений, что в какой-то степени ограничивало бы их практическое применение. Кроме того, в качестве низкотемпературной керамики известны литийсодержащие оксиды, например Li4WO5, Li4Mg3Ti2O9 и Li2ZnGe3O8 [10–12]. Поэтому было получено и охарактеризовано литийсодержащее соединение оливина LiYGeO4 для поиска материалов с более низкой диэлектрической проницаемостью с собственной низкой температурой спекания. Были подробно исследованы фазовое развитие, термическая стабильность, поведение при спекании и микроволновые диэлектрические свойства.
……………
4. Выводы
Получена новая микроволновая диэлектрическая керамика LiYGeO4 с орторомбической структурой оливина. Было проверено термическое разложение в LiYGeO4 и наблюдалось влияние второй фазы на микроволновые диэлектрические свойства. Были получены плотная керамика и превосходные диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне с er = 9,41, Q f = 18 860 ГГц (на 12,8 ГГц) и sf = 27,7 ppm/C.
В керамике 0,97LiYGeO4-0,03CaTiO3, спеченной при 950 °С в течение 6 ч, был получен близкий к нулю sf = 1,37 ppm/C с er = 9,83 и Q f = 12940 ГГц (на частоте 13,2 ГГц).