Новый тип керамики Ce2Zr3(MoO4)9 (CZM) был успешно получен в процессе твердофазной реакции при низкой температуре спекания. Все исследованные спеченные образцы показали наличие тригональной фазы с пространственной группой R3c (№ 167) с помощью рентгеновской дифракции. Результаты уточненного анализа Ритвельда позволили дополнительно изучить кристаллическую структуру CZM. Согласно изображениям сканирующей электронной микроскопии, плотная однородная морфология поверхности наблюдалась при 525–625 °C для керамики CZM. Корреляции между структурными характеристиками и микроволновыми диэлектрическими свойствами керамики CZM были систематически исследованы путем расчета некоторых параметров химической связи на основе теории химической связи сложных кристаллов. Анализ результатов спектроскопии отражения в дальнем инфракрасном диапазоне показал, что поглощение структурных фононных колебаний на инфракрасных частотах играет доминирующую роль в вкладе диэлектрической поляризации для керамики CZM. Кроме того, образец CZM, спеченный при 575 °C, продемонстрировал оптимальные микроволновые диэлектрические свойства: εr = 10,69, Q·f = 19,062 ГГц и τf = −1,29 миллионных долей/°C.
Введение Из-за важности интеграции и миниатюризации для системы СВЧ-схемы была изучена технология низкотемпературной керамики с совместным обжигом (LTCC). Керамика с высокими значениями εr, высокими значениями Q·f, близкими к нулю значениями τf и низкими температурами спекания широко опробована для создания устройств LTCC [1,2]. Необходимо срочно разработать микроволновую диэлектрическую керамику с низкими температурами спекания и превосходными микроволновыми диэлектрическими свойствами, чтобы удовлетворить стремительный прогресс в области связи. Таким образом, существует сильное стремление к разработке новой микроволновой диэлектрической керамики [3–8], снижению температуры за счет добавления спекающих добавок [9–11] и улучшению микроволновых диэлектрических свойств за счет ионного замещения [12–15]. В частности, подробно изучен ряд новых микроволновых диэлектрических керамик, таких как керамика MoO3, [Ca0,55(Sm1-xBix)0,3]MoO4 и (Ca, Bi)(Mo, V)O4 [16–18]. В последнее время, как показано в таблице 1, микроволновая диэлектрическая керамика на основе молибдена, такая как Sm2Zr3(MoO4)9, Nd2Zr3(MoO4)9 и Eu2Zr3(MoO4)9 и т. д., привлекла большое внимание благодаря превосходным микроволновым диэлектрическим свойствам и низкие температуры спекания [19–22]. Например, сообщалось, что керамика La2Zr3(MoO4)9, спеченная при 775 °C, имеет хорошие диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне: εr = 10,8, Q·f = 50 628 ГГц и τf = −38,8 ppm/°C [20]. Однако о новой керамике Ce2Zr3(MoO4)9 до сих пор не сообщалось. Таким образом, образцы CZM впервые были успешно приготовлены твердотельным способом. Микроструктура, характеристики спекания и микроволновые диэлектрические свойства CZM были изучены научно. Теория химических связей сложных кристаллов и инфракрасные (ИК) спектры отражения были полезны для изучения взаимосвязи между внутренними факторами и диэлектрическими свойствами образцов CZM.
………………
Вывод
Новая CZM-керамика была изготовлена методом твердофазной реакции при низкой температуре спекания. Единственная фаза с тригональной структурой в пространственной группе R-3c была подтверждена рентгеновским дифрактометром. Уточнения Ритвельда использовались для дальнейшего исследования кристаллической структуры. Плотные образцы, спеченные при 575–625 °С с однородной микроструктурой, были охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии. Взаимосвязь структура-свойство образцов CZM изучалась с использованием теории химических связей сложных кристаллов и дальнего инфракрасного спектра. Оптимальные микроволновые диэлектрические свойства с εr = 10,69, Q·f = 19,062 ГГц и τf = -1,29 ppm/°C были достигнуты в образце CZM, спеченном при 575 °C.