Модифицированная Ti4+ керамика MgZrNb2O8 (MgZr1-xTixNb2O8, x = 0, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4) была синтезирована традиционным методом твердофазной реакции. Чистый MgZr1-xTixNb2O8 был обнаружен без какой-либо вторичной фазы с помощью рентгенограмм. Согласно результатам спекания и морфологии поверхности, введение Ti4+ снижает температуру спекания и способствует росту зерна. Корреляции между диэлектрическими свойствами и кристаллической структурой были проанализированы с помощью уточнения Ритвельда и рамановской спектроскопии. Незначительные сдвиги пиков комбинационного рассеяния, соответствующие различным режимам вибрации, были вызваны заменой Zr4+ на Ti4+ и связаны с улучшенным коэффициентом качества. В целом образец MgZr0,9Ti0,1Nb2O8, спеченный при 1320 °C в течение 4 ч, продемонстрировал многообещающие микроволновые диэлектрические свойства со сверхвысоким значением Q × f 130,123 ГГц (при 7,308 ГГц, 20 °C), что потенциально коммуникационные приложения 5G.
Введение
Микроволновый диэлектрический керамический материал, как одно из незаменимых решений для изготовления резонаторов и фильтров, обычно применяется для высокочастотных цепей (300 МГц ~ 300 ГГц) с наступлением эпохи 5G [1, 2]. При дальнейшем ограниченном продвижении миниатюризации, интеграции и более высокой рабочей частоты СВЧ-диэлектрическая керамика должна обладать следующими характеристиками: более высокая диэлектрическая проницаемость, меньшие диэлектрические потери и близкие к нулю температурные коэффициенты резонансной частоты [3-5]. Керамическая система MgZrNb2O8, как один из перспективных материалов для резонаторов и микроволновых диэлектрических фильтров, была впервые синтезирована Ramarao et al. методом твердотельной реакции с полученными превосходными микроволновыми диэлектрическими свойствами: εr = 16,7, Q × f = 58 500 ГГц, τf = -49,8 ppm/°C [6]. Пан и др. сообщили, что керамика MgZrNb2O8 со структурой вольфрамита, впервые полученная простым и эффективным методом реакционного спекания, продемонстрировала многообещающие микроволновые диэлектрические свойства: εr = 26,54, Q × f = 57,477 ГГц и τf = -17,69 ppm/°C [2]. 7]. Сяо и др. обнаружили, что добротность была заметно увеличена до 74 534,4 ГГц за счет замены Mg2+ на Ni2+ [8]. Кроме того, Сяо и соавт. улучшили микроволновые диэлектрические характеристики в керамике MgZrNb2O8 с соответствующим количеством Ge4+/Sn4+ замещения Zr4+ [9, 10]. Исследования керамики AZrNb2O8 (A = Mn, Mg, Zn, Co) показали, что системы MgZrNb2O8 и ZnZrNb2O8 обладают сходной кристаллической структурой [6].

Также сообщалось, что кристаллическая структура ZnZrNb2O8 была адаптирована путем модификации TiO2 вместе с регулируемым значением τf, которое было доведено до -2,4 ppm/°C в образце 0,3ZnZrNb2O8-0,7TiO2 [11]. Более того, Сян и соавт. обнаружили, что диэлектрические свойства были значительно улучшены заменой Zr4+ на Ti4+: εr = 29,75, Q × f = 107 303 ГГц и τf = -24,41 ppm/°C [12]. Хуанг и др. сообщили о положительном влиянии замены Zr на микроструктуру и микроволновые диэлектрические свойства керамики Zn(Ti1-xZrx)Nb2O8 [13]. На основе предыдущих отчетов была приготовлена и систематически изучена керамика MgZr1-xTixNb2O8 (x = 0, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4) с целью улучшения диэлектрических характеристик микроволнового излучения при одновременной иллюстрации корреляции между диэлектрическими свойствами и кристаллической структурой. Замена Zr4+ на Ti4+ эффективно снижает оптимальную температуру спекания и значительно
улучшает значение Q × f (максимальное значение Q × f составляет 130 123 ГГц для x = 0,1).
………………
Вывод
В данной работе чистая керамика MgZr1-xTixNb2O8 (x = 0, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4) была синтезирована по традиционному твердофазному реакционному пути. Замена Zr4+ на Ti4+ снизила температуру спекания, улучшила относительную плотность и уменьшила диэлектрические потери. Соответствующее количество Ti4+, заменяющее Zr4+, может значительно улучшить значение Q × f. Величина εr имела положительную корреляцию с величиной αD/Vm, тогда как величина τf была тесно связана с валентностью связи. Как правило, образец керамики MgZr Accepted Article 0.9Ti0.1Nb2O8 показал многообещающие результаты. СВЧ-диэлектрические свойства после спекания при 1320 °C в течение 4 ч: εr = 25,72, Q × f = 130,123 ГГц (частота измерения 7,308 ГГц, диэлектрические потери 5,62E-5, температура измерения 20 °C), τf = -46,60 ppm/°C, что было многообещающе для приложений микроволновой связи 5G.