SrTiO3-LaAlO3系微介质陶瓷

论文摘要

随着通讯技术的飞速发展，微波元器件朝着集成化、微型化、低成本化的方向发展，对微波介质陶瓷提出了越来越高的要求，迫切需要研究开发新的材料体系和新的制备方法。微波介质陶瓷（MWDC）的研究是近年来国内外功能陶瓷研究的一个热点方向，目的在于开发一系列微波范围内具有优异介电性能、高可靠性、低成本、环保的陶瓷材料，并将其应用于相关滤波器、谐振器等微波通讯器件。基于这种目的，本文研究了SrTiO3-LaAlO3系陶瓷的烧结特性、结构与介电性能。并在其基础上，添加低温烧结助剂来降低SrTiO3-LaAlO3系陶瓷的烧结温度，并研究烧结助剂对其烧结特性、结构与介电性能的影响。因此，本论文包括两部分:1)采用固相反应法制备xSrTiO3–（1-x）LaAlO3（STO-LAO，x=0.4-0.7）系微波介质陶瓷。2)往STO-LAO系陶瓷中添加B2O3-ZnO氧化物、B2O3-CaO玻璃（下简称BZ，BC）低熔点氧化物与玻璃相，低温烧结制备STO-LAO系微波介质陶瓷。第一部分结果表明，在所研究的成分范围内，STO-LAO系陶瓷形成了钙钛矿固溶体：x=0.4-0.5时，STO-LAO系陶瓷为正交钙钛矿结构；在x=0.55-0.7时，STO-LAO系陶瓷为赝立方钙钛矿结构。赝立方结构的STO-LAO陶瓷具有较高介电常数（ε＞50）和低介电损耗（10-3-10-4）及近零的温度系数。当STO-LAO陶瓷从赝立方结构转变成正交结构时，介电常数明显下降（ε34-45），介电损耗迅速增大（10-2）。x=0.6和0.7的STO-LAO陶瓷具有优良的介电性能: ε＞55, tanδ10-3-10-4（f=1MHz）。其中0.4STO-0.6LAO陶瓷具有优异的微波介电性能:ε=30.5，Q f=40177GHz，τf=-22.9ppm/℃。在第二部分中，添加低温烧结助剂BZ、BC的0.7SrTiO3-0.3LaAlO3陶瓷烧结温度有显著降低。添加1-2wt%的BZ、BC即可将0.7SrTiO3-0.3LaAlO3陶瓷烧结温度从1525℃降低到1300℃；而添加10wt%的BZ、BC后，0.7SrTiO3-0.3LaAlO3陶瓷烧结温度显著降低到1100℃，并且具有优异的介电性能:在1MHz下，介电常数40以上，损耗在10-3-10-4。少量添加BZ、BC（1-2wt%）时，1300℃烧结的0.7SrTiO3-0.3LaAlO3陶瓷介电常数下降较少，而介电常数温度系数与介电损耗都大幅降低。获得了一些微波介电性能良好的低温烧结微波介质陶瓷:1100℃烧结添加10wt%BZ的0.7STO-0.3LAO陶瓷微波介电性能如下:ε=36.6、Q f=9078GHz、τf=4.5ppm/℃；而1200℃烧结添加5wt%BC玻璃的0.7STO-0.3LAO陶瓷微波介电性能为:ε=37.6、Q f=9859GHz、τf=18.6ppm/℃。这些陶瓷有望在相应的微波器件中得到应用。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微波介质陶瓷的介电性能
• 1.3 钙钛矿系微波介质陶瓷与 STO-LAO 系陶瓷
• 1.4 微波介质陶瓷的低温烧结
• 1.5 课题的提出、研究内容及意义
• 第二章 材料制备与研究方法
• 2.1 实验原料及材料制备方法
• 2.2 材料结构与性能测试
• 3–（1-x）LaAlO₃陶瓷的结构和介电性能'>第三章 xSrTiO₃–（1-x）LaAlO₃陶瓷的结构和介电性能
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 2O₃对改性 0.7STO–0.3LAO 陶瓷的烧结特性、结构及介电性能的影响'>第四章 ZnO-B₂O₃对改性 0.7STO–0.3LAO 陶瓷的烧结特性、结构及介电性能的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验过程
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 2O₃玻璃对 0.7STO–0.3LAO 陶瓷的烧结特性、结构及介电性能的影响'>第五章 CaO-B₂O₃玻璃对 0.7STO–0.3LAO 陶瓷的烧结特性、结构及介电性能的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验过程
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在读期间已发表和录用的论文