В настоящей работе сообщается о новой СВЧ диэлектрической керамике NiTiTa2O8 с тетрагональной ячейкой структуры трирутильного типа. Исследованы кристаллическая структура, микроструктура, поведение при спекании и микроволновые диэлектрические свойства керамики NiTiTa2O8. Кристаллографические параметры были получены путем уточнения Ритвельда и рассчитаны потенциальная энергия решетки, теоретическая диэлектрическая проницаемость, доля упаковки, а также искажения октаэдра. Керамика NiTiTa2O8, спеченная при 1350 С, обладала наиболее стабильной структурой с уточненными параметрами а = b = 4,6869(2) Å, с = 9,0726(1) Å и Vунит = 199,617 Å3. Измеренные диэлектрические постоянные, все чувствительные к плотности образцов, были ниже теоретических значений. Значения Q f в значительной степени связаны с долей упаковки и относительной плотностью. На температурный коэффициент резонансной частоты (tf) в основном влияли кислородные искажения октаэдра. Отличные диэлектрические свойства εr = 39,86, Q f = 25 051 ГГц и tf = 75 ppm/C для керамики NiTiTa2O8 могут быть получены при температуре спекания 1350 C.
Введение
С быстрым развитием рынка мобильных телефонов и беспроводной связи, микроволновые диэлектрические материалы, которые широко используются в микроволновых компонентах, таких как фильтры, резонаторы, волноводы, дуплексеры и антенны, должны соответствовать более высоким требованиям. Разработка новых материалов со средней диэлектрической проницаемостью (εr) с высоким коэффициентом качества (Q) стала как никогда актуальной [1]. В 1994 г. А. Баумгарте и соавт. впервые сообщили о кристаллической структуре системы M2+M4+Nb2O8(M2+=Be, Mg, Ca, Mn, Co, Ni, Zn, Cd; M4+=Ti, Zr, Ge, Sn) [2]. В 2000 году Ким и соавт. обнаружили, что керамика ZnTiNb2O8 обладает добротностью 42 500 ГГц, εr 34,3 и tf 52 ppm/C [3]. Благодаря современным коммуникационным технологиям, пользующимся большим спросом, микроволновая диэлектрическая керамика, такая как CoTiNb2O8, Cu0,5Ti0,5NbO4, MgTiNb2O8 и NiTiNb2O8, относится к микроволновой диэлектрической керамике на основе ниобата, демонстрируя отличные диэлектрические свойства, которые последовательно изучались [4e9].
Однако сообщений о микроволновой керамике на основе танталата титана немного. Вообще говоря, ниобий и тантал принадлежат к одному семейству элементов, ионные радиусы Ta5+(0,64 Å) такие же, как у Nb5+(0,64 Å) [10]. Поэтому для улучшения диэлектрических свойств многие исследования были сосредоточены на замене Nb5+ на Ta5+ в СВЧ-диэлектрической керамике. Например, Ми Сяо и др. обнаружили, что значения Q f и значения tf были намного лучше, поскольку количество замены Ta5+ на Nb5+ находилось в определенном диапазоне в La (Nb1-xTax) O4 микроволновой керамике [11]. Для керамики Ni0,5Ti0,5Nb1exTaxO4, описанной Xin Huang et al., замена Nb на Ta изменила длину связи, что привело к уменьшению d NbeO октаэдра [NbO6] и снижению значений tf [12]. ]. Цинвэй Ляо и др. сообщили, что низкотемпературная спекаемая керамика ZnTiNbTaO8 с относительно превосходными свойствами εr ~ 36,3, Q f ~ 67000 ГГц, tf ~ 57,66 ppm/C может быть получена путем замены Nb5+ на Ta5+ [13]. Ввиду превосходных диэлектрических свойств соединений ATiNb2O8 (A = Zn, Mg, Ni, Co и др.) нас заинтересовала возможность получения керамики ATiTa2O8. В исследовании Jeong-Hyun Park et al. на кристаллоструктурные и СВЧ-диэлектрические свойства однофазной керамики ZnTiTa2O8 положительно повлияли на обогащение исследований СВЧ-диэлектрической керамики ATi(Nb, Ta)2O8 [14]. Недавно Nobuhiro Kumada et al. сообщили о новых материалах NiTiTa2O8 и Co0,5Ti0,5TaO4. и Хонгю Ян и др. соответственно [15,16]. Однако о микроволновых диэлектрических свойствах керамики NiTiTa2O8, которые необходимо изучить, пока не сообщается. Поэтому в данной работе керамика NiTiTa2O8 была синтезирована по твердофазной реакции. Цель работы заключалась в выяснении корреляций между кристаллической структурой, температурой спекания, микроструктурой и микроволновыми диэлектрическими свойствами керамики NiTiTa2O8.
………………
Выводы
Новая микроволновая диэлектрическая керамика NiTiTa2O8 была синтезирована традиционным методом твердотельных реакций. В настоящей работе исследованы кристаллическая структура, поведение при спекании, микроструктура и микроволновые диэлектрические свойства керамики NiTiTa2O8. Принадлежа к тетрагональной ячейке структуры трирутильного типа, керамика, спеченная при 1350°С, обладала наиболее стабильной структурой с относительной плотностью 94,10 %, а общая микроструктура представляла собой неправильно-полигональные зерна. В диапазоне 1250C1450C измеренная диэлектрическая проницаемость, чувствительная к плотности образцов, варьировалась от 33,81 до 39,86. Значения Q f в значительной степени были связаны с относительной плотностью и долей упаковки, а максимальное значение было получено при 1350 C. На изменение tf в основном влияли октаэдрические искажения [AO6] и [BO6]. Для микроволновой керамики NiTiTa2O8, спеченной при 1350°C в течение 4 часов, можно получить превосходные диэлектрические свойства εr=39,86, Qf=25051 ГГц, tf=75 ppm/C.