Две новые вольфраматные керамики с номинальным составом Ca3Ln2W2O12 (Ln = La, Sm) были приготовлены стандартными методами твердотельной реакции. Согласно рентгенограммам, обе керамики кристаллизовались в гексагональных кристаллических системах с пространственной группой R 3 m (№ 166). Были идентифицированы колебательные моды спектров комбинационного рассеяния и проанализированы эволюции волнового числа и полной ширины на полувысоте (FWHM). Оптимальные СВЧ-диэлектрические свойства с εr = 18,7, Qf = 50 500 ГГц и τf = –90 ppm/o C были реализованы в керамике Ca3La2W2O12, а умеренные значения Qf получены в составе Sm (εr = 19,5, Qf = 15 700 ГГц, и τf = –95 м.д./°С). Расхождение в значениях Qf было связано с более широкой полушириной спектров КР и меньшими размерами зерен. Инфракрасные спектры отражения (ИК) также использовались для определения собственных диэлектрических потерь, при этом в керамике Ca3Sm2W2O12 также были идентифицированы более затухающие фононные параметры.
Введение
За последние десятилетия в условиях бурно развивающейся индустрии СВЧ-телекоммуникаций СВЧ-диэлектрическая керамика стала незаменимым компонентом различных СВЧ-приборов благодаря своей компактности, малому весу, термической стабильности, низкой стоимости и отличным эксплуатационным характеристикам [1]. С точки зрения конструкции устройства диэлектрики с подходящими значениями диэлектрической проницаемости (εr) необходимы для уравновешивания миниатюризации устройства и короткого времени задержки сигнала. Высокое значение Qf (Q = 1/tanδ и f обозначает резонансную частоту) может снизить потери энергии при распространении сигнала и обеспечить удовлетворительную избирательность по частоте, что крайне важно для минимизации затухания сигнала. Кроме того, для обеспечения стабильности частоты необходим низкий температурный коэффициент резонансной частоты (τf). Наконец, для массового промышленного производства рентабельность является еще одним важным фактором, поскольку типичные кандидаты со сверхнизкими потерями, такие как комплексные перовскиты на основе Ba, обычно содержат благородное сырье, такое как танталаты или ниобаты [2,3]. Идентификация одного материала, который удовлетворяет всем этим требованиям, является сложной задачей, а оптимальный баланс этих свойств является серьезной проблемой в производстве микроволновой диэлектрической керамики.

Вольфраматы считаются важными кандидатами в качестве диэлектрических материалов из-за их низкой стоимости, простоты синтеза, удовлетворительной химической стабильности и превосходных диэлектрических свойств. Среди вольфраматов хорошо известны соединения AWO4 (A = Ca, Sr, Ba, Zn, Co или Ni) со структурой моноклинного вольфрамита или тетрагонального шеелита [4–7]. Пуллар и др. сообщили, что керамика AWO4, спеченная при 1200 °C, обычно имеет низкие значения диэлектрической проницаемости, примерно равные 12, и значения Qf в диапазоне 24 900–62 800 ГГц [4]. В 2011 г. Чжоу и др. сообщили о керамике Li2WO4 со сверхнизкой температурой спекания, приблизительно равной 650 °C, и об их удовлетворительных диэлектрических свойствах в микроволновом диапазоне (εr ∼ 5,5, Qf ∼ 62 000 ГГц и τf = –146 миллионных долей/°C) указали на высокий потенциал технологий сверхнизкотемпературной совместной обжига керамики (ULTCC) [8]. Совсем недавно были предложены различные типы вольфраматов, такие как Li4WO5, LiAlW2O8 и Li2Mg2(WO4)3, и систематически исследованы их потенциальные применения в СВЧ-диэлектрической керамике [9–11]. Порошки Ca3Ln2W2O12 (Ln = La и Sm) широко применяются в качестве перспективных исходных материалов для неорганических люминофоров благодаря их выдающейся структурной перестраиваемости и люминесцентным свойствам [12–14]. Однако, насколько нам известно, было проведено минимальное исследование потенциальных применений керамики Ca3Ln2W2O12 или их микроволновых диэлектрических свойств. Таким образом, исследование структурных параметров и микроволновых диэлектрических свойств керамики Ca3Ln2W2O12 может иметь важное значение и может привести к новому прорыву в разработке новой микроволновой диэлектрической керамики на основе вольфрамата, обеспечивающей высокие характеристики. В этом исследовании систематически исследуются кристаллические структуры и спектры комбинационного рассеяния керамики Ca3Ln2W2O12, а также их влияние на микроволновые диэлектрические свойства. Кроме того, ИК-спектры экстраполируются в микроволновую область частот для дальнейшего определения собственных диэлектрических свойств.
……………
Выводы
Две новые вольфраматные керамики с номинальным составом Ca3Ln2W2O12 (Ln = La, Sm) были получены стандартными методами твердофазной реакции. Результаты РФА демонстрируют образование монофазной керамики Ca3Ln2W2O12 с пространственной группой R 3 m. Плотные микроструктуры с морфологией зерен шестиугольной формы получаются при спекании при 1375 °С, при этом оптимальные СВЧ-диэлектрические свойства (εr = 18,7, Qf = 50 500 ГГц, τf = –90 ppm/°C) также реализуются в Керамика Ca3La2W2O12. Значения εr и τf керамики Ca3Sm2W2O12 аналогичны таковым для состава La, а их оптимальное значение Qf (15700 ГГц) значительно ниже. На расхождение в значениях Qf также указывают более широкие пики комбинационного рассеяния и более затухающие фононные параметры, полученные при подгонке ИК-спектров.