BaCu(B2O5) представляет собой типичную микроволновую диэлектрическую керамику (MDC) с низкой температурой спекания, но имеет большой отрицательный температурный коэффициент резонансной частоты (τf), что затрудняет ее использование в беспроводной связи. Мы используем TiO2 для улучшения температурной стабильности резонансной частоты и выявляем влияние TiO2 на уплотнение и микроволновые диэлектрические свойства BaCu(B2O5). Здесь мы показываем, что BaCu(B2O5) можно хорошо спекать при 825°C с надлежащими добавками TiO2; находим, что зерна TiO2 равномерно распределяются в границах зерен BaCu(B2O5), что приводит к компенсации τf BaCu(B2O5). Повышенная температурная стабильность резонансной частоты может быть достигнута за счет надлежащего увеличения содержания TiO2. Новый термостабильный (1-x)BaCu(B2O5)–xTiO2 (x=0,20) МДК (τf = -0,8±3,0 ppm/°C, εr= 8,8±0,36, Q×f = 28612±1170 ГГц) получают с использованием дешевого сырья. Наши результаты дают базовую информацию, необходимую для разработки термостабильных MDC для приложений беспроводной связи.
Введение
Высокоэффективная микроволновая диэлектрическая керамика привлекла широкое внимание в связи с быстрым развитием беспроводной связи [1-3]. Технология низкотемпературного совместного обжига керамики (LTCC) широко используется для выполнения требований миниатюризации, интеграции и многофункциональности. Эта технология требует от СВЧ-диэлектрической керамики низких температур спекания, близких к нулю температурных коэффициентов резонансной частоты и высоких добротностей [4]. Недорогие и устойчивые производства также стали ключевыми направлениями из-за недавних проблем с энергией и окружающей средой. За последнее десятилетие BaCu(B2O5) широко использовался в качестве эффективной добавки для спекания благодаря низкой температуре плавления (∼850°C) и хорошей смачиваемости для снижения температуры спекания диэлектрической керамики [5-11]. Между тем, BaCu(B2O5) можно легко изготовить, используя некоторые простые сырьевые материалы: Ba(OH)2 .8H2O, CuO и H3BO3. Кроме того, BaCu(B2O5) обладает низкой относительной диэлектрической проницаемостью (7,4) и высоким коэффициентом добротности (50000 ГГц), что делает его потенциальным кандидатом для микроволновых применений [5]. Однако BaCu(B2O5) имеет большое отрицательное значение τf (-32 ppm/°C), что исключает его использование в практических целях. К счастью, большой τf (положительный или отрицательный) можно компенсировать добавлением соединения с противоположным значением τf. Известно, что TiO2 имеет большое положительное значение τf (+460 ppm/°C) [12] и успешно используется для улучшения температурной стабильности резонансной частоты многих микроволновых диэлектрических керамик [13-18]. Тем не менее, в литературе нет сообщений о корректировке значения τf BaCu(B2O5) добавками TiO2. Поэтому в данном исследовании мы пытаемся представить новую термостабильную и недорогую микроволновую диэлектрическую керамику на основе системы (1-x)BaCu(B2O5)-xTiO2. Также были исследованы фазовый состав, микроструктура и микроволновые диэлектрические свойства керамики (1-x)BaCu(B2O5)-xTiO2 (0,10≤x≤0,30) в зависимости от содержания TiO2.
……………
4. Выводы
Новая термостабильная керамика (1-x)Ba(B2O5)-xTiO2 была изготовлена методом твердофазной реакции с использованием недорогого сырья: TiO2, Ba(OH)2 .8H2O, CuO и H3BO3. Моноклинная фаза BaCu(B2O5) сосуществует с фазой TiO2. С увеличением содержания TiO2 (x) значение εr увеличивается с 7,4±0,30 до 12,6±0,32, а τf монотонно смещается от отрицательного (-32±3,8 ppm/°C) до положительного (29,4±3,0 ppm/°C). . При этом Q×f уменьшается с 50000±1050 ГГц до 19875±1860 ГГц. Термостабильная (τf=-0,8±3,0 ppm/°C) керамика 0,80BaCu(B2O5)−0,20TiO2 с εr=8,8±0,36 и Q×f=28612±1170 ГГц была получена при 825°C. Кроме того, керамика 0,80BaCu(B2O5)-0,20TiO2 может быть многообещающим и конкурентоспособным кандидатом для применения в LTCC.