Керамика Li3Mg2(Sb1–xVx)O6 (0,01≤x≤0,04) синтезирована методом твердофазной реакции. Исследовано влияние замещения ионов V5+ на спекаемость, фазовый состав и микроволновые диэлектрические свойства керамики Li3Mg2(Sb1-xVx)O6. Расхождение и вторичная фаза в керамике на основе Li3Mg2SbO6 могут быть эффективно ингибированы путем частичного замещения V5+ на сайтах Sb5+. Оптимальные микроволновые диэлектрические свойства (εr=11,2, Qxf=54700 ГГц, τf=-20 ppm/°C) были получены для керамики Li3Mg2(Sb1-xVx)O6 (x=0,03), спеченной при 1250 °C. εr керамики Li3Mg2(Sb0,97V0,03)O6 в основном зависело от ионной поляризуемости, а также от плотности, тогда как в Qxf сильно преобладал средний размер зерна.
Введение
С быстрым развитием беспроводной связи микроволновая диэлектрическая керамика широко исследовалась в качестве различных компонентов для беспроводной связи, включая подложки, антенны и резонаторы [1, 2]. Диэлектрические материалы СВЧ для применения в качестве усовершенствованной подложки должны иметь низкую диэлектрическую проницаемость (εr), высокую добротность (Q×f) и близкий к нулю температурный коэффициент резонансной частоты (τf) для уменьшения задержки сигнала, повышения частотной избирательности и улучшения температурная стабильность соответственно [3, 4]. Кроме того, недавние достижения в области систем мобильной связи 5-го поколения и микроэлектронных технологий побудили ученых разработать новые материалы для микроволновых подложек, обладающие вышеупомянутыми высокими характеристиками [5]. В последнее время керамика на основе Li3Mg2NbO6 с орторомбической структурой широко изучается благодаря ее превосходным микроволновым диэлектрическим характеристикам [6–10]. Li3Mg2SbO6 имеет ту же структуру, что и Li3Mg2NbO6, как сообщают West et al. [11].
Однако сообщений о микроволновых диэлектрических свойствах однофазной керамики Li3Mg2SbO6 немного, что связано с ее растрескиванием при спекании, вызванным присутствием в ней вторичной фазы SbOx [12]. Недостаток растрескивания керамики Li3Mg2SbO6 ограничивал ее практическое применение в устройствах СВЧ. Ионное замещение является эффективным методом улучшения спекаемости и микроволновых диэлектрических свойств керамики за счет формирования твердого раствора [13–15]. Недавно Чжан и соавт. [16] сообщили, что частичная замена Nb на Sb в Li3Mg2(Nb1-xSbx)O6 (0,02≤x≤0,08) может оптимизировать значение τf. Наше предыдущее исследование показало, что частичное замещение Ba на Sr в SrV2O6 может эффективно ингибировать растрескивание керамики на основе SrV2O6 [17]. Wang et al. удалось снизить температуру спекания керамики Li3Mg2NbO6 путем частичного замещения Nb на V [18]. Эти результаты побудили нас приготовить керамику на основе Li3Mg2SbO6 без растрескивания путем замены Sb на V. В настоящей работе были приготовлены твердые растворы Li3Mg2(Sb1-xVx)O6 (0,01 ≤ x ≤ 0,04) и изучены зависимости между поведением при спекании, микроструктурой, фазовым составом и микроволновыми диэлектрическими свойствами Li3Mg2(Sb1-xVx)O6.
…
Вывод
Керамика Li3Mg2(Sb1-xVx)O6 (0,01≤x≤0,04) была приготовлена по обычному пути реакции в твердом состоянии, и были изучены их способность к спеканию, фазовый состав и микроволновые диэлектрические характеристики. Спекаемость и фазовая чистота керамики на основе Li3Mg2SbO6 могут быть эффективно улучшены за счет частичного замещения V5+ по позициям Sb5+. Керамика Li3Mg2(Sb0,97V0,03)O6, спеченная при 1250 °С в течение 5 ч, имела оптимальные микроволновые диэлектрические свойства: εr=11,2, Qxf=54700 ГГц (на 10,3 ГГц), τf=-20 ppm/°C. εr в основном зависел от ионной поляризуемости, а также от плотности, тогда как на его Qxf сильно влиял средний размер зерна.