CLnT(Ln=La,Nd)系高介L(zhǎng)TCC材料研究.pdf

1、隨著信息容量的日益劇增，科技創(chuàng)新的高速發(fā)展和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到社會(huì)生活中的各個(gè)領(lǐng)域。人們?cè)陔娮赢a(chǎn)品上的消費(fèi)日益增長(zhǎng)對(duì)各種信息設(shè)備、產(chǎn)品提出了越來(lái)越苛刻的要求。微波介質(zhì)陶瓷是用于制作微波電路中諧振器、濾波器、介質(zhì)天線等微波元器件的核心材料,也可用于制作高速微波通信電路中的低損耗基板材料。微波介質(zhì)陶瓷在上世紀(jì)80年代開(kāi)始蓬勃發(fā)展，低溫共燒陶瓷(LTCC)是未來(lái)的發(fā)展方向。低溫共燒陶瓷通常使用高電導(dǎo)率的 Ag或Cu作為電

2、路配線材料，并且陶瓷材料在微波頻段下的介電損耗比常規(guī)有機(jī)材料小，這使得低溫共燒陶瓷特別適合用于高速數(shù)據(jù)通信的微波電路，很好地滿足了市場(chǎng)應(yīng)用需求。
　　本文采用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法，以CLnT（CaO-Ln2O3-TiO2,Ln=La,Nd）系陶瓷材料為研究對(duì)象，對(duì)CLnT系微波介質(zhì)陶瓷的頻率溫度系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)在較好的頻率溫度系數(shù)基礎(chǔ)上對(duì)CLnT系微波介質(zhì)陶瓷進(jìn)行了低溫?zé)Y(jié)研究。
　　通過(guò)文獻(xiàn)報(bào)道可以知道，CLnT系微波介質(zhì)陶瓷

3、具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，由于氧八面體的存在使clt系微波介質(zhì)陶瓷擁有較高的介電常數(shù)，但與此同時(shí)該系材料也具有相對(duì)較高的正的頻率溫度系數(shù)，不能在實(shí)際生產(chǎn)生活中得到廣泛的應(yīng)用。
　　本文首先對(duì)CLT(CaO-La2O3-TiO2)系微波介質(zhì)陶瓷進(jìn)行頻率溫度系數(shù)的調(diào)節(jié)，主要采用兩種方法，即離子取代法和正負(fù)溫度系數(shù)中和法。諧振頻率的溫度系數(shù)與氧八面體中 A、B位離子的種類、半徑大小及相組成密切相關(guān)。由于鑭系元素不同元素之間原子半徑的不同，所

4、以將同系的元素Nd，Sm代替CLT(CaO-La2O3-TiO2，L=La)中的La元素，觀察是否能夠通過(guò)這種方法降低頻率溫度系數(shù)，即離子取代法。運(yùn)用這種方法設(shè)計(jì)了CNT（N=Nd），CST（S=Sm），CLNT，CLNST的系列化實(shí)驗(yàn)。
　　零溫度系數(shù)微波介質(zhì)材料主要是通過(guò)將具有正、負(fù)頻率溫度系數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷材料進(jìn)行復(fù)合而得到的，即正負(fù)溫度系數(shù)中和法。運(yùn)用這種方法設(shè)計(jì)了CNT與LNT(Li0.5Nd0.5TiO3)，CNT與L

5、WO(Li2WO4)的系列化摻雜實(shí)驗(yàn)。最終找到了較好的配比材料即：0.4CNT+0.6LNT在1225℃下燒結(jié)的性能為εr=128.7，Q×f=1712GHz，τf=20.77 ppm/℃。
　　在找到好的材料 LNT來(lái)降低頻率溫度系數(shù)后，進(jìn)行了CNT微波介質(zhì)陶瓷的低溫降燒研究。加入了兩種低熔點(diǎn)的降燒劑：VC(CuO-V2O5)，LBZ(La2O3-H3BO3-ZnO)玻璃。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知 LBZ玻璃可以有效的降低 CNT微波介

6、質(zhì)陶瓷的燒結(jié)溫度，它將其燒結(jié)溫度由1350℃降低至975℃。摻入了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的LBZ玻璃在975℃燒結(jié)顯示出了優(yōu)越的微波介電性能：εr=87.87，Q×f=8132GHz（f=4.4 GHz），τf=244.63 ppm/℃.
　　最后將CNT，LNT，LBZ玻璃按照(1-x)CNT+xLNT+ywt.%LBZ(x=0.4,0.5,0.6,y=3,5,7,9)的配比進(jìn)行復(fù)合摻雜，在不同溫度下進(jìn)行燒結(jié)，可將CNT的燒結(jié)溫度降低至