Новая керамика Gd2Zr3(MoO4)9 (ГЗМ) была приготовлена твердотельным методом при низкой температуре спекания. Единственная фаза с тригональной структурой в пространственной группе R-3c была подтверждена рентгеновским дифрактометром. Кристаллическая структура была дополнительно исследована по результатам уточнения Ритвельда. Сканирующая электронная микроскопия охарактеризовала плотные образцы ГЗМ, спеченные при температуре 725–800 °С, с однородной микроструктурой. Теория химических связей сложных кристаллов была использована для детального исследования взаимосвязей структуры и свойств образцов GZM. Внутренние свойства были исследованы по дальнему инфракрасному спектру, и расчетные микроволновые диэлектрические свойства хорошо согласовывались с измеренными значениями. Можно сделать вывод, что микроволновые диэлектрические свойства GZM в основном объясняются ионной поляризацией, а не электронной. Оптимальные микроволновые диэлектрические свойства с диэлектрической проницаемостью (εr) 10,78, добротностью (Q·f) 40,945 ГГц и температурным коэффициентом резонансной частоты (τf) –12,26 миллионных долей/°C были достигнуты в образце GZM, спеченном при 725 °С.
Введение
Микроволновые устройства с хорошими микроволновыми диэлектрическими характеристиками были широко исследованы в связи со взрывным ростом технологии высокочастотной беспроводной связи [1–3]. Материалы с высокими значениями εr для требований миниатюризации, высокими значениями Q·f для улучшения частотной избирательности, близкими к нулю значениями τf для хорошей температурной стабильности и низкими температурами спекания для совместного обжига с электродами должны быть обязательно приняты во внимание при разработке низкотемпературных материалов. устройства из термообожженной керамики (LTCC) [4]. Желательно разработать новые системы микроволновых диэлектрических материалов [5–9], улучшить микроволновые диэлектрические свойства путем ионного замещения [10–12] и снизить температуру спекания за счет добавления спекающих добавок [13–15]. К настоящему времени широко изучено большое количество новых диэлектрических материалов с низкими температурами спекания, таких как Li9Zr3NbO13 [16], (1-x)BaCu(B2O5)-xTiO2 [17], Ca0,66Bi0,34Mo0,66V0. 34O4 [18] и Li3Ba2La1.8Y1.2(MoO4)8 [19], и они могут быть перспективными кандидатами для применения в LTCC. В последнее время, благодаря низким температурам спекания и превосходным микроволновым диэлектрическим свойствам, микроволновая диэлектрическая керамика на основе Mo, такая как Sm2Zr3(MoO4)9, Nd2Zr3(MoO4)9 и Eu2Zr3(MoO4)9, привлекла большое внимание [20–23]. Например, в образце La2Zr3(MoO4)9 были достигнуты хорошие микроволновые диэлектрические свойства εr = 10,8, Q·f = 50 628 ГГц и τf = -38,8 ppm/°C [22]. Впоследствии, чтобы улучшить диэлектрические свойства, образец La2(Zr0,92Ti0,08)3(MoO4)9 был спечен при 750 °C с превосходными микроволновыми диэлектрическими свойствами εr = 10,33, Q·f = 80,658 ГГц и τf = 3,48 ppm/°C [23]. Однако о новой керамике Gd2Zr3(MoO4)9 ранее не сообщалось. Таким образом, новая керамика GZM впервые была успешно получена твердотельным способом. Исследованы микроструктура, характеристики спекания и диэлектрические свойства GZM. Теория химических связей сложных кристаллов и инфракрасный (ИК) спектр отражения использовались для исследования взаимосвязи между внутренними факторами и микроволновыми диэлектрическими свойствами образцов GZM.
……………
Вывод
Впервые получена новая керамика ГЗМ тригонального типа с низкими температурами спекания и синтезирована чистая фаза во всем диапазоне температур 675–800 °С. Удалось получить параметры уточнения Ритвельда a = b = 9,7750–9,7762 Å, c = 57,9459–57,9669 Å и V = 4795,03–4797,74 Å3. СЭМ показала, что плотные и однородные зерна могут образовываться при спекании образцов при температуре 725–800 °С. Параметры химической связи образца GZM, спеченного при 725 °C, были получены для изучения взаимосвязи между внутренними факторами и диэлектрическими свойствами, а вариации значений εr, Q·f и τf могли быть в основном вызваны параметрами связи Gd/Mo–O. Анализ спектра инфракрасного отражения показал, что основной вклад в диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне вносит ионная поляризация. Как правило, образец GZM, спеченный при 725 °C, демонстрировал оптимальные микроволновые диэлектрические свойства: εr = 10,78, Q·f = 40 945 ГГц и τf = −12,26 ppm/°C.