Новая микроволновая диэлектрическая керамика EuNbO4 с моноклинной структурой (PDF № 22-1099) была синтезирована с использованием обычного твердофазного реакционного процесса. Для исследования фазовых составов и параметров кристаллов использовались рентгеновская дифракция и уточнение по методу Ритвельда. В сочетании с результатами уточнения взаимосвязь структура-свойство была проанализирована с использованием теории химических связей сложных кристаллов. Микрорельеф поверхности был охарактеризован с помощью сканирующего электрического микроскопа, а плотная и однородная микроструктура наблюдалась в керамике EuNbO4, спеченной при 1125 ◦C. Инфракрасные спектры отражения показали, что поглощение структурных фононных колебаний может быть основным вкладом в поляризацию для керамики EuNbO4. Оптимальные диэлектрические свойства с εr = 19,1, Q × f = 15014 ГГц и τf = −16,42 ppm/◦C были достигнуты в керамике EuNbO4, спеченной при 1125 ◦C.
Введение
Микроволновая диэлектрическая керамика широко используется в технологии GPS-антенн, диэлектрических волноводных цепях, радарах и устройствах беспроводной связи. В последнее время непрерывное развитие телекоммуникационных технологий 5G выдвинуло более высокие требования к микроволновым диэлектрическим материалам [1,2]. Диэлектрические материалы для СВЧ-диапазона должны иметь надлежащую диэлектрическую проницаемость для миниатюризации устройств, высокий коэффициент качества для соответствия частотно-селективной полосе пропускания и близкий к нулю температурный коэффициент резонансной частоты для устойчивости к окружающей среде [2–5]. Исследователи приложили огромные усилия для получения превосходных диэлектрических материалов для микроволнового излучения, включая поиск новых систем материалов, улучшение свойств за счет ионного замещения и улучшение характеристик спекания за счет добавления спекающих добавок [6–14]. Однако по-прежнему существует потребность в поиске новых материалов с высокими характеристиками для приложений беспроводной связи [15–17]. Кроме того, необходимо исследовать взаимосвязь между диэлектрическими свойствами и структурой. Недавно ортониобаты редкоземельных элементов (RENbO4) привлекли большое внимание из-за их свойств смешанной протонной, естественной ионной и электронной проводимости. Сикейра и др. изучали кристаллическую структуру ортониобатов лантаноидов методом колебательной спектроскопии и определяли активные моды комбинационного рассеяния [18]. Сообщалось о микроволновых диэлектрических свойствах серии керамики RENbO4 [19,20]. Например, керамика (Nd0,9Bi0,1)NbO4 показала хорошие микроволновые диэлектрические свойства: εr = 22,5, Q × f = 50 000 ГГц и τf = −9 ppm/◦C было получено при 1150 ◦C [19]. Керамика LaNbO4 с диэлектрическими свойствами εr = 20,26, Q × f = 59 740 ГГц и положительным значением τf = 7,44 ppm/◦C была получена при 1275 ◦C [20]. Керамика RENbO4 показала отличные диэлектрические свойства, что указывает на большой потенциал решетки при применении устройств микроволновой связи. Поэтому необходимо разработать новую СВЧ-диэлектрическую керамику RENbO4. Согласно отчету Чена, EuNbO4 является перспективным высокотемпературным термобарьерным покрытием [21]. Он также обладает отличными фотолюминесцентными свойствами. Однако, насколько нам известно, нет сообщений о микроволновых диэлектрических свойствах керамики EuNbO4. В этой работе материалы EuNbO4 (ENO) были успешно изготовлены с помощью классического процесса твердотельной реакции. Поведение при спекании и структурные особенности керамики ENO были систематически проанализированы с использованием XRD, SEM и уточнения по Ритвельду.

На основе параметров кристалла и теории химических связей сложных кристаллов были рассчитаны внутренние факторы (т. Е. Энергия связи), а инфракрасные (ИК) спектры отражения использовались для исследования влияния мод колебаний на диэлектрические свойства керамики ENO.
…………
Выводы
Диэлектрическая керамика ENO была изготовлена с помощью обычного твердофазного реакционного процесса. Чистая фаза с моноклинной структурой (PDF № 22-1099) с пространственной группой C2/c была идентифицирована с помощью РФА и уточнения по Ритвельду. Образец, спеченный при 1125 ◦C, имеет однородные и компактные зерна, что было проанализировано с помощью СЭМ. Значения εr и Q × f положительно связаны с коэффициентом диаметральной усадки образцов. Кроме того, связи Nb–O играют ключевую роль в влиянии на диэлектрические свойства. На основании анализа инфракрасного спектра отражения основным источником поляризации образца было поглощение фононных колебаний. Отличные микроволновые диэлектрические свойства с εr = 19,1, Q × f = 15,014 ГГц и τf = -16,42 ppm/°C были получены в керамике ENO, спеченной при 1125°C.