Ｃｅ摻雜０.９４ＭｇＴｉＯ３-０.０６（Ｃａ０-８Ｓｒ０.２）ＴｉＯ３陶瓷的制備及微波介電性能

張帆 石桐 李金睿 王新 楊云洪

摘 要：為了提高ＭｇＴｉＯ３（Ｃａ０８Ｓｒ０２）ＴｉＯ３（ＭＴＣＳＴ）微波介質陶瓷的品質因數，通過ＳＥＭ、ＸＲＤ、拉曼光譜儀與ＸＰＳ分析手段，研究了Ｃｅ摻雜對ＭＴＣＳＴ陶瓷成分晶體結構和微波介電性能的影響．結果表明：高價Ｃｅ３＋取代Ｍｇ２＋可使氧空位缺陷得到有效抑制，從而降低了微波介質損耗，可使品質因數得到較大提升．制備的陶瓷具有優(yōu)異的微波介電性能：介電常數為２０８，品質因數為６１０００ＧＨｚ，諧振頻率溫度系數為－４９９×１０－６／℃．

關 鍵 詞：ＭｇＴｉＯ３（Ｃａ０８Ｓｒ０２）ＴｉＯ３陶瓷；Ｃｅ摻雜；納米粉體；化學沉淀法；低溫燒結；氧空位補償；品質因數；微波介電性能

中圖分類號：ＴＢ３４ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２３）０４－０４１１－０７

５Ｇ通信技術的快速發(fā)展要求設備同時具有高數據傳輸速度、高可靠性和低信號延遲等性能．微波介電陶瓷是指工作于３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚ頻段的新型電子材料，且須具備輕量化，抗溫性能好，使用壽命長，小型化的特點，適用于５Ｇ基站高度集成化和小型化的發(fā)展要求，可用來制作諧振器、濾波器、介質基片、介質天線等，廣泛應用于移動電話、電視衛(wèi)星接收器、衛(wèi)星廣播、雷達、無線遙控等領域［１－３］．５Ｇ技術的不斷發(fā)展要求微波介電材料同時具有合適的介電常數（εｒ為５～２５）、高品質因數（Ｑ×ｆ值大于５００００ＧＨｚ）和近零的諧振頻率溫度系數［４－５］．在所有中低介電常數的低損耗材料中，鈦鐵礦結構的鈦酸鎂（ＭｇＴｉＯ３）具有良好的介電性能，因其品質因數高、原料豐富、成本廉價而成為近年來應用廣泛的微波介質陶瓷材料．然而，ＭｇＴｉＯ３（ＭＴ）陶瓷的諧振頻率溫度系數為負值，且傳統(tǒng)固相反應制備所需燒結溫度較高（１４５０℃），限制了其實際應用［６－７］．混合兩種或多種諧振頻率溫度系數值相反的化合物得到混合相或固溶體是使諧振頻率溫度系數值接近零值的最有效方法之一．（Ｃａ０８Ｓｒ０２）ＴｉＯ３（ＣＳＴ）是一種可以調控ＭＴ基陶瓷且諧振頻率溫度系數值趨近于零的材料［６－８］．采用固相反應法在１３００℃制備的０９４ＭｇＴｉＯ３００６（Ｃａ０８Ｓｒ０２）ＴｉＯ３ 復合陶瓷可獲得近零的諧振頻率溫度系數（－１２８×１０－６／℃）［８］，但其燒結溫度（１３００℃）仍然較高．在ＭＴ與ＣＳＴ復合制備陶瓷的燒結過程中會產生氧空位而增加介質損耗，導致品質因數降低．因此，如何在降低燒結溫度的同時，通過抑制氧空位的生成獲得較高的品質因數，對制備具有優(yōu)異的微波介電性能的介質材料來說是一個嚴峻挑戰(zhàn)．