Керамика Ca1-xSrxWO4 (x = 0, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,10) была изготовлена с помощью твердофазной реакции, и взаимосвязь между микроволновыми диэлектрическими свойствами Ca1-xSrxWO4, ионностью связи, энергией решетки и энергией связи систематически изучалась. исследуется впервые. На рентгенограммах Ca1-xSrxWO4 наблюдается тетрагональная структура шеелита и отсутствие второй фазы во всех составах. Установлено, что диэлектрические свойства Ca1-xSrxWO4 связаны с микроструктурой: диэлектрическая проницаемость (εr) Ca1-xSrxWO4 зависит от ионности связи; на добротность (Q×f0) Ca1-xSrxWO4 влияла энергия решетки Wsite, когда преобладали собственные потери; температурный коэффициент резонансной частоты (τf) увеличился бы, если бы энергия связи B-сайта уменьшилась. Керамика Ca1-xSrxWO4 показала превосходные диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне, εr = 9,42, Q×f0 = 79876 ГГц и τf = -18,8 ppm/°C при x = 0,08 и спекании при 1100 °C в течение 4 часов.
Введение
Микроволновая диэлектрическая керамика играет важную роль в разработке систем глобального позиционирования, спутникового вещания и резонаторов 5G [1–3]. А превосходные микроволновые свойства эффективно уменьшат размеры устройств и повысят плотность упаковки микроволновых интегральных схем [4]. Актуальным стало исследование новой СВЧ-диэлектрической керамики с высокой диэлектрической проницаемостью (εr), высокой добротностью (Q×f0) и близким к нулю температурным коэффициентом резонансной частоты (τf). О материале с тетрагональной структурой шеелита CaWO4 с εr = 10,40, Q×f0 = 76 550 ГГц, τf = -22,4 ppm/°C впервые сообщили Kim et al. [5] Благодаря высокому значению Q×f0 и низкой температуре спекания (1100 °C) CaWO4 рассматривается как многообещающий материал для применения в микроволновой печи. В последние годы были предприняты некоторые усилия по снижению температуры спекания и улучшению диэлектрических свойств для удовлетворения требований применения. Wang et al. сообщили о керамике CaWO4, модифицированной Na2W2O7, которая может быть уплотнена при 850 °C в течение 2 часов, при этом ее диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне не сильно меняются при соответствующем количестве Na2W2O7 [6]. Керамика (1-x)CaWO4-xLi2WO4 также была исследована для снижения температуры спекания и показала выдающиеся микроволновые диэлектрические свойства: εr = 9,00, Q×f0 = 117 600 ГГц и τf = -55,0 ppm/°C при x = 0,1, и температуру спекания последовательно снижали до 900 °С [7]. Кроме того, люди также пытались улучшить диэлектрические свойства микроволнового излучения путем замещения. Сяо и др. выявили влияние замещения Mo6+ в положении Ca на керамике Ca(W1-xMox)O4, а диэлектрическая проницаемость (εr) немного увеличилась с MoO3. Оптимальные микроволновые диэлектрические свойства были достигнуты при x = 0,06: εr = 10,22, Q × f0 = 79,919 ГГц и τf = -40,4 ppm/°C [8]. Чжоу и др. В работе [9] исследованы микроволновые диэлектрические свойства [(Li0,5Ln0,5)1-xCax]MoO4 (Ln˭Sm и Nd) и установлено, что близкий к нулю температурный коэффициент резонансной частоты может быть получен при x = 0,80 и 0,85 для твердых растворов [(Li0,5Sm0,5)1-xCax]MoO4 и [(Li0,5Nd0,5)1-xCax]MoO4 соответственно. В этой статье ионность связи, энергия решетки и энергия связи были рассчитаны на основе теории сложной химической связи [10]. Обсуждаются отношения между ионностью связи, энергией решетки, энергией связи и микроволновыми диэлектрическими свойствами керамики Ca1-xSrxWO4.
……
Заключение В данной работе исследовано влияние замены Ca2+ Sr2+ на микроволновые диэлектрические свойства керамики Ca1-xSrxWO4. Все образцы Ca1-xSrxWO4 (0 ≤ x ≤ 0,10) были уплотнены, и вторая фаза не появлялась. Замена Sr2+ вызвала уменьшение диэлектрической проницаемости, увеличение Q×f0 и смещение τf в положительную сторону. Для системы Ca1-xSrxWO4 диэлектрическая проницаемость уменьшалась с уменьшением иконичности связи B-позиции; При x ≤ 0,08 Q×f0 увеличивается за счет увеличения энергии решетки W-узла; Значения τf смещаются в положительную сторону по мере увеличения энергии связи кислородного тетраэдра. А керамика Ca0,92Sr0,08WO4, спеченная при 1100 °C, показывает оптимальные микроволновые свойства: εr = 9,42, Q×f0 = 79876 ГГц и τf = -18,8 ppm/°C.