Новое соединение Li3Mg4NbO8 было получено в процессе твердофазной реакции. Исследована кристаллическая структура, спекаемость и микроволновые диэлектрические свойства керамики Li3Mg4NbO8. Рентгенофазовым уточнением и результатами спектров КР установлено, что соединение Li3Mg4NbO8 кристаллизуется в орторомбическую структуру, подобную Li3Mg2NbO6, с пространственной группой Fddd. На значение εr сильно повлияли относительная плотность и средняя ионная поляризация. На значение Q × f в основном влияли относительная плотность и средний размер зерна. Керамика Li3Mg4NbO8, спеченная при 1150 ℃, показала выдающиеся диэлектрические свойства в микроволновом диапазоне: εr = 13,8 ± 0,14, Q × f = 103 400 ± 3500 ГГц (на 9,6 ГГц), τf = -36,0 ± 1 ppm/℃. Кроме того, были рассчитаны характеристики связи для лучшего понимания корреляции структура-свойство для керамики Li3Mg4NbO8.
Введение
Как важный элемент функциональных материалов, микроволновые диэлектрические материалы интенсивно исследуются с момента их интригующих диэлектрических характеристик [1]. Развитие 5G в диапазоне миллиметровых волн увеличило потребность в микроволновой диэлектрической керамике с низкой диэлектрической проницаемостью (εr) [2,3]. Кроме того, с учетом практического применения этих материалов важно, чтобы кандидатные диэлектрические материалы обладали характеристиками высокой добротности (Q × f), а также близким к нулю значением температурного коэффициента резонансной частоты (τf) [4–6]. ]. Хорошо известно, что указанные выше три основные характеристики влияют на различные факторы производительности компонентов: (i) низкое значение εr уменьшает задержку сигнала, (ii) высокое значение Q × f подавляет затухание сигнала и (iii) близкое к нулю значение τf улучшает температурную стабильность. Кроме того, быстрое развитие связи миллиметрового диапазона ускоряет строительство сверхбольших базовых станций 5G, для удовлетворения этих потребностей срочно исследуются новые микроволновые диэлектрические керамики с превосходными характеристиками [7-9]. С начала 1980-х годов были проведены огромные исследования соединений и твердых растворов в системе Li2O-MgO-Nb2O5 [10–13]. Сообщалось о двух тройных соединениях (Li3Mg2NbO6 и Li3MgNbO5). Керамика на основе Li3Mg2NbO6 привлекла значительное внимание исследователей, что связано с ее интересными диэлектрическими и люминесцентными характеристиками [14–23]. Недавно Ли и соавт. впервые сообщили о кристаллической структуре и диэлектрических характеристиках (εr = 16,2, Q × f = 96 796 ГГц, τf = -24,8 ppm/°C) керамики Li3MgNbO5 [13]. Совсем недавно наша группа успешно изготовила новое соединение Li3Mg4NbO8, которое имело ту же кристаллическую структуру, что и Li3Mg2NbO6 [10].

Однако до сих пор не сообщалось о микроволновых диэлектрических свойствах Li3Mg4NbO8. В данной работе систематически изучались микроструктура и микроволновые диэлектрические свойства керамики Li3Mg4NbO8. Хорошо известно, что микроволновые диэлектрические свойства сильно зависят от кристаллической структуры керамики, что, в частности, объясняется теорией химической связи [24–27]. Поэтому внутренний механизм, влияющий на микроволновые диэлектрические свойства керамики Li3Mg4NbO8, был дополнительно исследован на основе уточнения Ритвельда и теории сложной химической связи.
…………
Выводы
Новая керамика Li3Mg4NbO8 была успешно изготовлена методом твердофазной реакции. Соединения Li3Mg4NbO8 кристаллизовались в орторомбической структуре с пространственной группой Fddd. Плотная керамика Li3Mg4NbO8 была получена при 1150 ℃. Значение εr определялось совместным влиянием относительной плотности и средней ионной поляризации. Значение Q × f было тесно связано с относительной плотностью и микроструктурой. Керамика Li3Mg4NbO8, спеченная при 1150 ℃, показала хорошие диэлектрические характеристики в микроволновом диапазоне: εr = 13,8 ± 0,14, Q × f = 103 400 ± 3500 ГГц (на 9,6 ГГц), τf = -36,0 ± 1 миллионных долей/℃. Анализ теории связи P–V–L показал, что собственные микроволновые диэлектрические свойства керамики Li3Mg4NbO8 сильно зависят от связи Nb–O.