两种Ti基微波介质陶瓷的制备与性能研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目两种Ti基微波介质陶瓷的制备与性能研究学科专业微电子学与固体电子学学号201011030234作者姓名余盛全指导教师张树人教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文两种Ti基微波介质陶瓷的制备与性能研究（题名和副题名）余盛全（作者姓名）指导教师张树人教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业微电子学与固体电子学提交论文日期2013.03论文答辩

2、日期2013.05学位授予单位和日期电子科技大学2013年06月28日答辩委员会主席肖定全评阅人肖定全杨成韬徐卓张万里高陇桥注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据PREPARATIONANDPROPERTIESOFTWOTI-BASEDMICROWAVEDIELECTRICCERAMICSADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolidStateElectronicsAuth

3、or:YuShengQuanAdvisor:ProfessorZhangShuRenSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权

4、本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要微波介质陶瓷材料是一种近30年来快速发展的新型电子功能陶瓷材料，它被广泛应用于300MHz~3000GHz的微波频段。微波介质陶瓷具有高介电常数(ε)、r低介电损耗(tanδ，或者高Q×f，Q=1/tanδ

5、)和小谐振频率温度系数(τ)，常以f介质谐振器的形式出现在微波振荡器、滤波器、天线等微波器件中；其次在LTCC技术中，900℃左右低温烧成的微波介质陶瓷还可作为微波电路中的介质基板材料。近年来，微波介质陶瓷材料需求持续旺盛，研制拥有自主知识产权的新型微波介质陶瓷，已经成为战略性、前沿性和前瞻性高技术问题。本文采用固相法合成陶瓷粉体，以及传统陶瓷工艺制备陶瓷样品，面向实际应用，从材料组份对陶瓷物相组成、微观结构和微波介电性能影响出发，围绕BaTi4O9-BaZn2Ti4O11和ZrTi2O6-ZnNb2O6两种Ti基微波介质陶瓷展开，得到了如下的主要研究成

6、果：1.通过一次固相合成工艺，制备出了能够相互稳定共生且共存的(1-x)BaTi4O9-xBaZn2Ti4O11复相微波介质陶瓷。当x从0.05增加到0.50，BaZn2Ti4O11晶相的相对含量能稳定增加，陶瓷介电常数从ε=37.3减小到ε=32.8；Q×f值先rr从45300GHz增加到峰值60600GHz(x=0.30)，然后下降到58700GHz(x=0.40)；频率温度系数从τ=+12ppm/℃以近似直线的趋势下降到τ=-3ppm/℃。最终，ff0.7BaTi4O9-0.3BaZn2Ti4O11复相介质陶瓷在1240℃烧结3h致密，微波介电性能

7、最优为：ε=34.2，Q×f=60600GHz，τ=-2.0ppm/℃。rf2.通过掺杂CuO形成液相烧结，将BaTi4O9-BaZn2Ti4O11复相微波介质陶瓷烧2+2+结温度降到1150℃。此外，Cu可对Zn进行取代，使BaZn2Ti4O11晶相的相对含量提高，而且还降低了其晶格常数，这都有益于陶瓷Q×f值的提高；而且，发现2+进行适量Cu离子取代可以抑制BaZn2-xCuxTi4O11微波介质陶瓷在空气中烧结时发生的失氧反应，使Q×f值的稳定性和重复性提高了。掺杂1.0wt%CuO的0.85BaTi4O9-0.15BaZn2Ti4O11复相介质陶

8、瓷在1150℃保温3h就能获得致密的微观结构，而且微波介电性能更加优异：ε=36