mgo-tio_2系微波介质材料的性能改进与应用

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1、MgO-TiO2系微波介质材料的性能改进与应用TheimprovementandapplicationformicrowavedielectricmaterialofMgO-TiO2学科专业：微电子学与固体电子学研究生：李赛指导教师：李玲霞教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月中文摘要MgO-TiO2体系微波介质陶瓷材料具有优异的品质因数，且原料丰富、价格低廉，因而广受关注。本课题针对MgO-TiO2体系普遍存在的缺点，通过离子取代、两相复合、添加剂改性、添加烧结助剂等手段，改善体系的烧结特性，从而改善整体的微波介电性能。具体研究内容及结论如下：首先，对原有的M

2、gTiO3-CaTiO3体系进行了改进：研究了Zn2+取代和LaAlO3对MgTiO3-CaTiO3体系的结构与性能的影响。结果表明：陶瓷样品的介电性能尤其是Q×f值相较于95MCT有了显著的提高。在1200℃下烧结时，样品的介电性能优异且温度系数近零：ɛr~22.5，Q×f~89,000GHz，τ-6f~-6.9×10/℃。为降低95MCT-1.0mol%LaAlO3体系的烧结温度，选取了B2O3作为烧结助剂。得到以下结论：B2O3的加入显著降低了体系的致密烧结温度；当B2O3添加量达到2.0wt%时，陶瓷样品中出现了CaLa4Ti4O15相，此时陶瓷样品介电性能由

3、致密度和物相组成共同决定。其中，影响Q×f值的主导因素随着B2O3添加量不同而不同。添加3.0wt%B2O3的陶瓷样品在1125℃下烧结时，具有最佳的介电性能：ɛ-6r~20.3,Q×f~57,000GHz,τf~-7.2×10/℃。其次，对具有近零温度系数的新陶瓷体系进行了研究。将CaTiO3和(Na0.5La0.5)TiO3按照一定比例混合反应生成单相的固溶体(Ca0.8Na0.1La0.1)TiO3（CNLT），然后调节Mg0.95Zn0.05TiO3（MZT）的温度系数至近零。得出以下结果：(1-x)MZT-xCNLT陶瓷样品的物相由主晶向MZT和次晶向CNL

4、T组成。样品的介电性能和烧结温度以及x的值密切相关。在x=0.07，1225℃下烧结的陶瓷样品可以获得最佳的微波介电性能：ɛ-6r~22.5，Q×f~79,300GHz，τf~0×10/℃。然后用CNLT调节Mg1.8Ti1.1O4的温度系数至近零。得出以下结论：体系的介电性能与烧结温度密切相关。在1300℃下烧结的陶瓷样品可以获得最佳介电性能：ɛ-6r~19.7，Q×f~68,000GHz，τf~-0.7×10/℃。关键词：微波材料MgO-TiO2介电性能近零温度系数烧结助剂ABSTRACTTheMgO-TiO2microwavedielectricmaterial

5、shasattractedmuchattentionsinceitslowdielectricloss,abundantrawmaterialssourceandlowcost.OnaccountofthecommondefectsofMgO-TiO2microwavedielectricmaterials,thesinteringcharacteristicandmicrowavedielectricpropertiesoftheMgO-TiO2systemhavebeenimprovedthroughthemethodssuchastwophasecomposit

6、e,iondoping,addingsinteringadditives.Themainstudyandconclusionincludedasfollows:Firstly,theoriginalMgTiO3-CaTiO3systemwasimproved:Themicrostructuresandmicrowavedielectricpropertiesof1.0mol%LaAlO3doped0.95(Mg0.95Zn0.05)TiO3–0.05CaTiO3ceramicswereinvestigated.Asaresult,dielectricpropertie

7、softheceramicsystemismuchhigherthanthatofMgTiO3-CaTiO3system.Theoptimizedmicrowavedielectricpropertieswithr~22.5,Q×fvalue~89000GHzanda-6fof~-6.9×10/°Cwereachievedforsamplessinteredat1200°C.Tolowerthethesinteringtemperatureof95MCT-1.0mol%LaAlO3ceramicsystem,B2O3waschosenasthes