Апатитовая структура керамики CaLa4Si3O13 была получена по обычному твердофазному реакционному пути. Уточнение Ритвельдом порошковой рентгеновской дифракции (XRD) и анализ изображений сканирующего электронного микроскопа показали, что CaLa4Si3O13 принадлежит к гексагональной структуре с пространственной группой P63/m (№ 176) и растет в форме гексагональной призмы. Было подробно исследовано влияние кристалличности, пористости, морфологии зерен, распределения зерен по размерам и кислородных вакансий на микроволновые диэлектрические свойства в зависимости от температуры спекания. Существование кислородных вакансий и режимы растяжения и изгиба тетраэдрических единиц SiO4 обсуждались с помощью спектров комбинационного рассеяния. Отличные диэлектрические свойства для микроволнового излучения были получены при εr = 14,5, Q f = 31 100 ГГц (на 9,05 ГГц), tf = 22 ppm/C, что указывает на возможные потенциальные применения в качестве подложки для микроволнового излучения.
Введение
В последние годы стремительно развиваются информационно-коммуникационные технологии (ИКТ). Прогресс в технологии Интернета вещей (IoT), микроволновых телекоммуникаций, спутникового телевидения прямого вещания (DBS TV), спутникового вещания, интеллектуальных транспортных систем (ИТС) и Индустрии 4.0 внес огромные изменения в нашу жизнь и повлиял на научные исследования новых материалы [1e3]. Диэлектрические материалы СВЧ, применяемые в диэлектрических резонаторах, фильтрах, подложках и т. д., играют ключевую роль в системах связи [4,5]. Чтобы способствовать развитию информационных технологий, ученые ищут новые микроволновые материалы с высоким коэффициентом качества (значения Q f) для снижения потерь энергии, низкой диэлектрической проницаемостью (εr) для уменьшения времени задержки передачи электронного сигнала и почти нулевым значением. температурный коэффициент резонансной частоты (tf) для стабильности частоты [6,7]. Сообщалось о многих новых микроволновых керамических материалах, таких как MgZrNb2O8 [8], Li2Mg3TiO6 [9], ZnTiTa2O8 [10], Li2ZnGe3O8 [11], BaMg2V2O8 [12], Li2ZnTi5O12 [13] и т. д. В дополнение к этим новым диэлектрическим материалам Сообщается о многих типах силикатных соединений с низким εr, диэлектрические свойства которых в микроволновом диапазоне приведены в таблице 1. Из-за сильного влияния ковалентной связи в основных силикатных единицах тетраэдров [SiO4] силикаты обычно имеют низкие диэлектрические постоянные, что указывает на потенциальное применение в качестве микроволнового вычитания [14]. Фельше впервые сообщил о силикатах редкоземельных элементов (Mg, Ca, Sr, Ba)2RE8 [SiO4]6O2 со структурой апатита в 1972 г. [24]. Апатит назван в честь большого семейства изоморфных соединений с общей формулой A10(MO4)6O2, где A представляет собой двухвалентный катион, MO4 представляет собой трехвалентный или четырехвалентный анион. В структуре апатита катионы А2+ располагаются в двух разных позициях: 4f с девятикратной координацией и 6h с семикратной координацией.

Катион в позиции 6h координируется с ионом кислорода O(4), присутствующим в канале, что приводит к большей средней ковалентности AO, чем в позиции 4f. На протяжении десятилетий большое внимание уделялось замещению в узлах решетки А и М [25–28]. Бойер и др. представили зависимость занятости позиций от люминесцентных свойств апатитового люминофора [25]. Себастьян и др. исследовали микроволновые диэлектрические свойства керамики SrRE4Si3O13 и CaRE4Si3O13 (RE = La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Yb и Y) [29,30]. В этой статье керамика CaLa4Si3O13 была приготовлена по обычному твердофазному реакционному пути. Изменения кристалличности, пористости, морфологии зерен, распределения размеров зерен по длине и кислородных вакансий были систематически проанализированы наряду с их влиянием на микроволновые диэлектрические свойства. Наличие кислородных вакансий было подтверждено и исследовано с помощью тестов спектров КР наряду с анализом колебательных мод SiO4.
…………………………………………
4. Выводы
Керамика апатита CaLa4Si3O13 на основе кальция была приготовлена традиционным методом твердофазной реакции. Анализ рентгенограмм показывает, что образцы CaLa4Si3O13 после спекания принадлежат к гексагональной кристаллической системе с пространственной группой P63/m (№ 176). Снимки, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, показывают, что частицы зерен CaLa4Si3O13 постепенно вырастают в форме гексагональной призмы, а пористость уменьшается с повышением температуры спекания. Обнаружены пики недельных спектров КР (~570 см1), обусловленные наличием вакансии O. Кристалличность, пористость, морфология зерен, распределение зерен по размерам и кислородная вакансия оказывают решающее влияние на диэлектрические свойства микроволнового излучения. Наилучшее сочетание микроволновых диэлектрических свойств получено в керамике CaLa4Si3O13, спеченной при 1400 °С в течение 4 ч (εr = 14,5, Q f = 31 100 ГГц (на 9,05 ГГц), tf = 22 м.д./°С).