В системе (Bi1-xCex)VO4 (0 ≤ x ≤ 1) установлено, что (Bi1-xCex)VO4 (0 ≤ x ≤ 0,1) относится к моноклинной шеелитовой фазе, а (Bi1-xCex)VO4 (0,7 ≤ x ≤ 1) относится к фазе тетрагонального циркона, а (Bi1-xCex)VO4 (0,1 < x < 0,7) относится к смешанным фазам как моноклинной структуры шеелита, так и тетрагональной структуры циркона. Интересно, что в этой системе появились две составляющие с близким к нулю температурным коэффициентом резонансной частоты (ТКЧ). В нашей предыдущей работе была получена околонулевая ВКФ ~ +15 ppm/oC в керамике (Bi0,75Ce0,25)VO4 с диэлектрической проницаемостью (εr) ~ 47,9, Qf (Q = добротность = 1/диэлектрические потери; f = резонансная частота) значение ~18 000 ГГц (на частоте 7,6 ГГц). Кроме того, в настоящей работе была получена еще одна температуростойкая микроволновая диэлектрическая керамика в составе (Bi0,05Ce0,95)VO4, спеченная при 950 oC и проявляющая хорошие микроволновые диэлектрические свойства с εr ~ 11,9, Qf ~ 22 360 ГГц (на 10,6 ГГц), почти нулевой TCF ~ +6,6 ppm/oC. Результаты показывают, что эта система может быть интересным кандидатом для применения в микроволновых устройствах.
ВВЕДЕНИЕ
Диэлектрические материалы для микроволнового излучения играют ключевую роль в глобальном обществе, с широким спектром приложений, охватывающих наземную и спутниковую связь, включая Интернет вещей (IoT), программное радио, GPS, DBS TV, мониторинг окружающей среды через спутник и т. д. Температурный коэффициент резонансная частота (РЧФ) является одним из важных параметров СВЧ диэлектрической керамики. Диэлектрический резонатор обычно использует частоту определенной формы колебаний диэлектрической керамики в качестве центральной частоты. Поэтому для устранения температурного дрейфа резонансной частотной характеристики резонатора необходимо сделать ВКФ близкой к нулю [1-7]. В 2000 г. Валант и Суворов8 впервые сообщили, что керамика BiVO4 не только спекается при низкой температуре (< 900 oC), но также обладают превосходными микроволновыми диэлектрическими свойствами, с диэлектрической проницаемостью (εr) ~ 68, значением Qf (Q = добротность = 1/диэлектрические потери; f = резонансная частота) ~ 6500 ГГц, отрицательной TCF ~ -260 частей на миллион/oC. Однако большой отрицательный температурный коэффициент резонансной частоты будет ограничивать его применение в СВЧ-устройствах, поэтому дальнейшие исследования по корректировке ВКФ керамики BiVO4 почти до нуля представляют большой интерес. В нашей предыдущей работе9 керамика (Bi1-xCex)VO4 (x ≤ 0,6) была получена твердофазным реакционным методом и получена околонулевая температура коэффициента резонансной частоты (+15 ppm/oC) в (Керамика Bi0,75Ce0,25)VO4 с диэлектрической проницаемостью ∼ 47,9, значением Qf ∼ 18000 ГГц. Однако мы заметили, что (Bi0,4Ce0,6)VO4 имеет TCF = +173 ppm/oC, а микроволновые диэлектрические свойства структурированного цирконом CeVO4 были описаны Zuo et al.10 с диэлектрической проницаемостью ~ 12,3, a Значение Qf ~ 41 460 ГГц и отрицательное значение TCF ~ -34,4 ppm/oC. Кроме того, из псевдофазовой диаграммы системы (Bi1-xCex)VO4, приведенной в литературе,9, 11 (Bi1-xCex)VO4 должна быть фазой тетрагонального циркона между x = 0,6 ~ 1. Следовательно, есть возможности разработать термостойкую микроволновую диэлектрическую керамику в твердых растворах (Bi1-xCex)VO4 (0,6 < x < 1). В этом исследовании керамика твердого раствора (Bi1-xCex)VO4 (0,7 ≤ x ≤ 0,95) была синтезирована традиционным методом твердофазной реакции для получения термостабильной микроволновой диэлектрической керамики с близким к нулю ВКФ. Были подробно исследованы структурная эволюция, поведение при спекании, микроструктура, микроволновые диэлектрические свойства.
…………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В керамике (Bi1-xCex)VO4 (0,7 ≤ x ≤ 0,95) формировался твердый раствор со структурой тетрагонального типа циркона. При увеличении x от 0,7 до 0,95 температура спекания керамики (Bi1-xCex)VO4 (0,7 ≤ x ≤ 0,95) увеличивалась с 890 до 950 oC, а ВКФ линейно снижалась от +176,3 до +6,6 ppm/oC. Важно отметить, что керамика (Bi0,05Ce0,95)VO4, спеченная при 950 oC, может демонстрировать хорошие диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне с εr ~ 11,9, Qf ~ 22 360 ГГц (на 10,6 ГГц) и TCF ~ + 6,6 ppm/oC. Доказано, что термостабильная микроволновая диэлектрическая керамика с тетрагональной фазой типа циркона может быть получена заменой Bi на Ce в BiVO4. В этой работе представлен новый метод модификации TCF материалов типа BiVO4. Керамика (Bi0,05Ce0,95)VO4 имеет хороший потенциал для СВЧ-аппаратуры и устройств с близким к нулю температурным коэффициентом резонансной частоты.