李 晶，李 昊，刘 飞，刘绍军✉

中南大学粉末冶金研究院，长沙 410000

✉通信作者, E-mail: liumatthew@csu.edu.cn

移动通信中微波器件的高频化、小型化和低成本化对超低损耗微波介质陶瓷提出了迫切的需求[1-3]。具有低介电常数和超低介电损耗的微波陶瓷体系研究一直是移动通信用高性能陶瓷发展的热点[4]。目前商用低介电常数微波陶瓷[5]（如Ba基微波陶瓷）存在烧结温度高和退火时间长等问题，限制了其在下一代移动通讯中的应用[6-8]。与传统Ba基微波陶瓷相比，CaSmAlO4基微波介质陶瓷具有更加优异的微波性能（介电常数，εr=18；品质因子，Q×f=50000 GHz；谐振频率温度系数，τf= −14.9×10−6·℃−1），晶格失配小，化学性质稳定，无结构相变，但其介电性能仍需进一步优化以适应商业化使用的要求[9-11]。

CaSmAlO4基微波介质陶瓷具有层状钙钛矿中的K2NiF4型结构，K2NiF4型结构是n=1的R-P型层状钙钛矿，其钙钛矿层和岩盐层沿c轴有序排列[12-13]，O-Al-O键层与两个（Ca，Sm）-O键层交替排列，导致层间极化的形成，从而降低了品质因子[14-15]。当（Ca，Sm）2.5+和Al3+同时取代A2+和B4+离子时，层间电荷变为中性，内应力减小，进而导致微波性能的优化。Fan等[16]通过研究发现，Ca2+离子过量时所产生的适量第二相（如CaSmAl3O7，CaO和Sm2O3等）有利于品质因子提高。Mao等[17]通过Sr/Ti协同置换SrSmAlO4陶瓷，显著地提高了品质因子值。此外，协同置换在减小层间极化的同时还会增加钙钛矿层和岩盐层之间的失配程度[18-19]。Wise等[20]发现Sr/Ti协同置换会导致Sr1+xSm1−xAl1−xTixO4陶瓷的容忍因子偏离1，使得层间失配增加，品质因子值降低。Magrez等[21]通过拉曼光谱研究了La/Mg协同置换SrLaAlO4微波陶瓷，阐明了协同置换造成的阳离子键拉伸和压缩会导致层间失稳，进而降低了品质因子值。……