面向5G通讯领域信息功能电子元器件核心复合陶瓷材料研究

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微波介质陶瓷是近30年发展起来的电子功能陶瓷。对于微波通讯领域的发展起到了极大地推动作用。本团队对微波介质陶瓷新体系展开了系统性的研究,对其不同温度下的烧结特性、微观形貌和介电性能进行了表征;重点研究了微波介质陶瓷的晶体结构、化学键性质与微波介电性能之间的联系。 新型Eu2O3-Nb2O5二元复合微波介质陶瓷采用传统的固相法制备而成,其在500 ℃预烧,在1050-1150℃之间烧结6小时成瓷。通过X射线衍射图谱和相关精修图谱表明Eu2O3-Nb2O5为纯相结构,属于空间群为C2/c的单斜晶系。对陶瓷进行烧结特性研究发现陶瓷在1050-1150℃烧结得到致密均匀的显微结构。利用复杂晶体的化学键理论详细研究了Eu2O3-Nb2O5陶瓷样品的结构-性能关系。通过远红外光谱探索了本征因素,计算得到的微波介电特性与实测值吻合良好。综上所述,Eu2O3-Nb2O5二元复合微波介质陶瓷在1125℃获得最佳性能:εr=9.1, Q·f=15,014 GHz和τf=-16.42 ppm/℃。 此外,采用传统固相法烧结制备了1/3Pr6O11-3ZrO2-9MoO3三元复合微波介质陶瓷,其在600℃-800℃之间表现为纯相;本作品℃通过扫描电镜观察,得到1/3Pr6O11-3ZrO2-9MoO3三元复合陶瓷在600℃-800℃烧结后得到致密均匀的显微结构。本作品根据复杂晶体化学键理论,初步计算了键的离子性、晶格能和热膨胀系数。本作品从远红外光谱拟合数据中得到了复合介电常数和损耗,其与实测值吻合较好。综上所述,1/3Pr6O11-3ZrO2-9MoO3三元复合微波介质陶瓷在650℃获得最佳性能:εr=10.69, Q·f=64,200 GHz和τf=-13.0 ppm/℃。