В данной работе изучались микроволновые диэлектрические свойства керамики Ba4(Nd1-yBiy)28/3Ti18-x(Al1/2Ta1/2)xO54(0≤x≤2, 0,05≤y≤0,2), созамещенной A/B- сайт изучали. Во-первых, (Al1/2Ta1/2) 4+ использовали для замены в B-сайте. Установлено, что при 0≤x≤1,5 указанная керамика существует в однофазной структуре вольфрамовой бронзы, а при x = 2,0 появляется вторичная фаза. Хотя диэлектрическая проницаемость уменьшилась при легировании (Al1/2Ta1/2)4+, но наблюдалось улучшение добротности на 40% и снижение температурного коэффициента резонансной частоты на 75%. На основании приведенных выше результатов в Ba4Nd28/3Ti17(Al1/2Ta1/2)O54 был введен Bi3+. Введение Bi3+ снизило температуру спекания, значительно улучшило диэлектрическую проницаемость и, в конечном счете, уменьшило температурный коэффициент резонансной частоты, но привело к ухудшению добротности. Наконец, при надлежащем контроле содержания замещения сайта (x = 1,0, y = 0,15) были получены превосходные комплексные свойства (εr = 89,0, Q × f = 5844 ГГц при 5,89 ГГц, TCF = +8,7 ppm/°C) для образцы спекали при 1325 ◦C в течение 4 ч.
Введение
Микроволновая диэлектрическая керамика является ключевым материалом для связи в микроволновом диапазоне [1,2]. С быстрым развитием технологий связи материал для микроволнового диэлектрика должен иметь следующие основные параметры: (1) высокое значение εr; (2) высокое значение Q × f; (3) близкое к нулю значение TCF [3,4]. Керамика Ba6-3xNd8+2xTi18O54 (BNT) обладает повышенными микроволновыми диэлектрическими свойствами (εr > 80, Q×f > 5000 ГГц, TCF = +50-+150 ppm/°C), наиболее подходящими для оборудования мобильной связи [5,6] , и широко беспокоит исследователей. Но относительно высокий температурный коэффициент резонансной частоты серьезно ограничивает его применение в устройствах связи. Керамика БНТ имеет структуру вольфрамовой бронзы [7], соединенную общей вершиной кислородного октаэдра в незаполненную пространственную сетку. И доказано, что наибольшая добротность при x = 2/3 наблюдается в керамике Ba6-3xNd8+2xTi18O54 [8]. Были проведены огромные исследования по настройке свойств керамики BNT путем модификации каркаса путем замещения. Например, использование атомов Ca2+ или Sr2+ для замены Ba2+ в позиции A2 керамики BNT может улучшить диэлектрическую проницаемость керамической системы, но, к сожалению, при этом возрастет температурный коэффициент резонансной частоты [9]. В другом исследовании Nd3+ в позиции A1 заменен на Bi3+ и Sm3+, предполагается, что такого рода замещение может эффективно снизить температурный коэффициент резонансной частоты [10–14. Кроме того, замена Bi3+ также может улучшить диэлектрическую проницаемость керамических материалов. В то время как в случае замещения B-сайта в литературе наблюдались замены Al3+, Sn4 , Zr4+, (Al1/2Nb1/2) 4+ и (Cr1/2Nb1/2) 4+ [15–19], что доказывает, что B замена сайта может эффективно регулировать добротность и температурный коэффициент резонансной частоты керамических материалов.
Теоретически совместное замещение позиций A/B может гораздо лучше регулировать комплексные микроволновые диэлектрические свойства керамики. Учитывая, что использование (Al1/2Nb1/2) 4+ для замещения B-сайта дало хорошие экспериментальные результаты [19], так как Ta5+ и Nb5+ демонстрируют одинаковый ионный радиус, а Bi3+ может значительно регулировать микроволновые диэлектрические свойства. В этой статье основное внимание уделяется козамещению Bi3+/(Al1/2Ta1/2) 4+ в позиции A/B в керамике Ba4Nd28/3Ti17(Al1/2Ta1/2)O54. Химическая формула солегированной керамики представлена как Ba4(Nd1-yBiy)28/3Ti18-x(Al1/2Ta1/2)xO54(0≤x≤2, 0,05≤y≤0,2).
…………
Вывод
Соответствующее содержание замещения висмута и алюминия в керамике Ba4(Nd1-yBiy)28/3Ti18-x(Al1/2Ta1/2)xO54(0≤x≤2,0,05≤y≤0,2) может улучшить комплексные характеристики. Введение (Al1/2Ta1/2) 4+ улучшило добротность и уменьшило температурный коэффициент резонансной частоты, но привело к уменьшению диэлектрической проницаемости. Его недостатки были компенсированы введением Bi3+, улучшен температурный коэффициент резонансной частоты, а также увеличена диэлектрическая проницаемость. При x = 1,0 и y = 0,15 можно получить превосходные микроволновые диэлектрические свойства εr = 89,0, Q × f = 5844 ГГц (при 5,89 ГГц), TCF = +8,7 ppm/°C.