В этой работе керамика (1-x)Li2TiO3-xLi4NbO4F была приготовлена традиционным способом для твердотельной керамики. С увеличением содержания Li4NbO4F фазовая структура трансформировалась из упорядоченной моноклинной в неупорядоченную кубическую. За счет увеличения содержания Li3NbO4F температурный коэффициент резонансной частоты (τf ) удалось приблизить к нулю, а диэлектрическая проницаемость (εr) и микроволновая добротность (Qf) несколько уменьшились. Выдающиеся микроволновые диэлектрические свойства с εr = 18,7, Qf = 61 388 ГГц (6,264 ГГц) и τf = 0,9 ppm/°C были получены для керамики 0,9Li2TiO3-0,1Li4NbO4F, спеченной при 1050 ◦C в течение 2 ч, что свидетельствует о том, что эта керамика подходят для практического применения в области микроволновых подложек и компонентов.
Введение
С быстрым развитием беспроводной и мобильной связи появилась новая СВЧ-диэлектрическая керамика с подходящей диэлектрической проницаемостью (εr), высокими значениями СВЧ-добротности (Qf, низкими диэлектрическими потерями) и близким к нулю температурным коэффициентом резонансной частоты (τf ≈ 0 ppm). /◦C) желательны для приложений микроволновых устройств [1–6]. В последнее время большое внимание привлекает микроволновая диэлектрическая керамика на основе лития с каменной солью, такая как Li2TiO3, Li3NbO4, Li2WO4 и Li2CeO3, благодаря относительно низкой температуре спекания и отличным диэлектрическим свойствам [7–9]. Среди этой керамики керамика Li2TiO3, спеченная при 1300 ◦C в течение 2 часов, показала превосходные микроволновые диэлектрические свойства с εr 22, значением Qf 63 500 ГГц (8,6 ГГц) и значением τf +20,3 ppm/◦C [10]. Однако его практическое применение было затруднено из-за высокой температуры спекания, а также положительного значения τf. В предыдущем исследовании в керамику Li2TiO3-Li3NbO4 добавляли B2O3 для снижения температуры спекания, и результаты показали, что температура спекания снизилась до 900 ◦C с ухудшением значения Qf до 44000 ГГц [11]. С другой стороны, сообщалось, что LiF в качестве вспомогательного средства для спекания успешно снижает температуру спекания в некоторых микроволновых диэлектрических керамических системах [12–14]. Как сообщалось, Li4NbO4F с высоким Qf, низкой температурой спекания и отрицательным значением τf широко изучался [15]. Поэтому в данной работе керамика Li4NbO4F использовалась в качестве вспомогательного средства для спекания для регулирования значения τf и снижения температуры спекания керамики Li2TiO3. (1-x)Li2TiO3-xLi4NbO4F (x = 0,05, 0,10, 0,15, 0,20) керамики по сравнению с керамикой на нелитиевой основе [16–18] исследовали с целью снижения температуры спекания и достижения близкой к нулю τf значение, а также высокое значение Qf. Их выдающиеся свойства сделали возможным широкое применение в антеннах систем спутниковой связи и глобального позиционирования [19]. Детально изучены фазовая структура, микроструктура и микроволновые диэлектрические свойства (1-x)Li2TiO3-xLi4NbO4F (x = 0,05, 0,10, 0,15, 0,20).
Выводы
В данной работе исследованы структурная эволюция, микроструктура, анализ поверхности и микроволновые диэлектрические свойства керамики (1-x)Li2TiO3-xLi4NbO4F (x = 0,05, 0,10, 0,15, 0,20). Сплошные твердые растворы между Li2TiO3 и Li4NbO4F формируются во всем интервале составов с трансформацией фазовой структуры от моноклинной к кубической. С увеличением содержания Li4NbO4F значение τf керамики на основе Li2TiO3 было близко к нулю, а температура спекания керамики снижалась. Значение Qf керамики Li2TiO3-xLi4NbO4F заметно увеличилось по сравнению с керамикой Li2TiO3-Li3NbO4, легированной B2O3. Для керамики 0,90Li2TiO3-0,10Li4NbO4F, спеченной при 1050 ◦C, были получены превосходные диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне εr = 18,7, Qf = 61,388 ГГц и τf = 0,9 ppm/°C. Образцы с близким к нулю τf и высоким Qf подходили для практических применений в области спутниковой связи.