Керамика Y2WO6 была изготовлена методом твердотельной реакции и исследована стабильность структуры, уплотнение, микроструктура и диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне частот. Y2WO6 кристаллизуется в моноклинной структуре и стабилизируется до 1500 ◦C, за пределами которой происходит разложение Y6WO12. Керамика Y2WO6 спекалась в компактный объем при 1450 ◦C, который характеризовался высокой относительной плотностью ∼ 97,6 % и плотной микроструктурой. Благоприятные диэлектрические характеристики были достигнуты при 1450 ◦ C с относительной диэлектрической проницаемостью εr ∼ 11,4, добротностью Q × f ∼ 42 380 ГГц (f = 8,6 ГГц) и температурным коэффициентом резонансной частоты τ f ∼ −49,0 ppm/◦C. Молекулярные свойства Y2WO6 позволяют предположить, что он может быть полезным материалом для диэлектрических резонаторов с малыми потерями.
Введение
Диэлектрические материалы для микроволнового излучения, как потенциальные кандидаты в качестве диэлектрических резонаторов, привлекательны для приложений в беспроводной связи. В последнее время быстрое развитие Интернета вещей (IoT) и беспроводных телекоммуникационных систем пятого поколения (5G) обеспечивает движущую силу для исследования высокоэффективных диэлектриков [1–5]. Дизайн и разработка новых микроволновых диэлектриков по-прежнему остается ключевой проблемой [6,7]. Как правило, для практического применения такие материалы должны обладать низкими диэлектрическими потерями (или высоким значением Q × f) для хорошего выбора частоты, низким значением τ f (|τ f | ≤ 10 ppm/°C) и соответствующей относительной диэлектрической проницаемостью ( εr) по различным сценариям применения [8–10]. В последнее время вольфраматы вызывают большой интерес в связи с их потенциальными применениями в оптоэлектронных и микроволновых телекоммуникационных системах [11–19]. Например, сообщалось, что AWO4 (A = Ba, Ca, Mg, Zn, Co и Ni) обладает великолепными диэлектрическими свойствами с εr = 8,1 ~ 17,6, Q × f = 24 900 ~ 69 000 ГГц и τ f = -78 ∼ −53 ppm/°C [16, 17]. Более того, некоторые литийсодержащие вольфраматы с изначально низкими температурами спекания были предложены в качестве перспективных кандидатов для применения в низкотемпературной керамике совместного обжига (LTCC), например, Li2WO4 (εr = 5,5, Q × f = 62 000 ГГц и τ f = −146 ppm/◦C) [18] и Li4WO5 (εr = 8,6, Q × f = 23 100 ГГц, τ f = −2,6 ppm/◦C) [19] Y2WO6 принадлежит к моноклинному семейству Re2WO6 (Re3+ = Ln3+ или Y3+) . Кристаллическая структура Y2WO6 была ранее исследована Боури [20]. Кристаллическая структура состоит из каркасов октаэдров WO6 с межузельными ионами Y, которые расположены в трех разных кристаллографических позициях, обозначенных как Y1, Y2 и Y3. Ионы Y1 и Y2 окружены восемью ионами O2-, образуя деканедрон YO8, которые имеют общие ребра друг с другом, образуя винтовые цепочки вдоль оси b, тогда как Y3 семикоординирован с ионами O2-. Y2WO6 широко изучался как люминесцентный материал [11, 21, 22] и, как сообщается, является самоактивирующимся люминофором [12, 15, 23]. На сегодняшний день не было предпринято целенаправленных усилий по исследованию диэлектрических свойств Y2WO6. Здесь была приготовлена керамика Y2WO6 и охарактеризованы диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне частот.
………………………
Выводы
В этой работе керамика Y2WO6 с моноклинной структурой была успешно изготовлена с помощью простого твердотельного реакционного процесса и исследована с точки зрения кристаллической структуры, эволюции микроструктуры и микроволновых диэлектрических свойств. Моноклинная структура Y2WO6 оставалась стабильной в широком диапазоне 1200-1450 ◦C, но он разложился на Y6WO12 и WO3 при 1500 ◦C. Была получена хорошо уплотненная керамика, в которой были достигнуты высокие микроволновые диэлектрические характеристики с диэлектрической проницаемостью ∼ 11,4, Q × f ∼ 42 380 ГГц и τ f ∼ -49,0 ppm/°C. Необходимы дальнейшие усилия для реформирования процесса уплотнения (например, снижения температуры спекания) и регулирования температурной стабильности Y2WO6 с особым упором на поиск подходящих компенсаторов τf, которые имеют положительные значения τf и химически совместимы с Y2WO6.