摻雜CuO對(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷介電性能的影響

(西華大學材料科學與工程學院,四川 成都 610039)

·先進材料及能源·

摻雜CuO對(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷介電性能的影響

鐘祥清, 丁士華*, 宋天秀, 張 倩, 曾卓瑋

(西華大學材料科學與工程學院,四川 成都 610039)

采用固相反應法制備陶瓷樣品，研究摻雜CuO對(Zr0.8Sn0.2)TiO4的微觀結構和介電性能的影響。結果表明：摻雜降低了(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷的燒結溫度，樣品能夠在1 300 ℃下燒結成瓷，陶瓷密度和介電常數隨著CuO的增加而增加，介電損耗隨著摻雜量的增加而減少。XRD結果顯示：樣品的主晶相均為(Zr0.8Sn0.2)TiO4相，ZnO和CuO的質量分數均為1%，燒結溫度1 350 ℃時，介電常數為40.5，損耗為0.000 4 (1 MHz)，介電性能最佳。

介電常數;Cu3TiO4;SEM

微波介電陶瓷是應用在通信技術和集成電路的一種重要介質材料，具有品質因素高、介電常數大和溫度系數低等特點，是濾波器、移相器的最佳優選材料，能夠滿足對電路小型化、器件小型化的要求。隨著高端科技的發展，介電材料已成為材料領域研究的一個重點，特別是通信、衛星、無線網絡、計算機的發展對介電材料提出了更高的要求[1]。

(Zr,Sn)TiO4是一種損耗低、溫度系數穩定的材料，廣泛應用在器件中。(Zr,Sn)TiO4是由ZrTiO4改性得來，ZrTiO4具有α-PbO2斜方晶體結構[2]，屬于Pbcn空間點群，a=0.480 6 nm，b=0.544 7 nm，c=0.503 2 nm。ZrTiO4晶體中Zr、Ti離子在陽離子位置上隨機分布。(Zr1-xSnx)TiO4是在ZrTiO4中添加Sn而形成的固溶體，Sn主要替換Zr的位置，SnTiO4與ZrTiO4同屬一種結構，ZrTiO4有著正溫度系數，SnTiO4有著負溫度系數，Sn替換可以調整Q值和溫度系數[3-5]。CuO-Cu2O-TiO2系在1 070 ℃能夠生成液相(Cu3TiO4)，加快傳質，從而提升燒結速度，降低燒結溫度[6-7]。

本文研究CuO摻雜對(Zr0.8Sn0.2)TiO4燒結溫度、微觀組織和介電性能的影響。

1 實驗過程

采用純度為99%的ZrO2、SnO2和TiO2作為原料，加入質量分數1% 的ZnO和CuO(質量分數為0.5%、0.75%、1%、1.25%)混合。……