李 魏,晁 鑫,张世栋,王 震,徐 越

齐鲁工业大学(山东省科学院) 材料科学与工程学院,济南 250353

微波是指频率范围在300 MHz～300 GHz之间的电磁波[1]。而微波介质陶瓷是用于微波频段范围在300 MHz～300 GHz频段电路中,作为介质材料实现一定功能的陶瓷。现代移动通信、无线局域网、军事雷达等设备普遍向小型、轻量、高频、多功能、低成本化方向发展,对以微波介质陶瓷为基础的微波元器件提出了更高的要求[1-5]。1939年Richtmyer[2]从理论上证明了电介质材料可以在微波电路中作为介质谐振器,因此国内外学者对微波介质陶瓷的研究一直没有停止。以氧化钛为起点,微波介质陶瓷发展史由CaTiO3、ABO3复合钙钛矿、铅基复合钙钛矿系、(Zr,Sn)TiO4、BaO-TiO2系、BaO-Ln2O3-TiO2系、低温烧结等陶瓷体系相继开发[3]。微波介质陶瓷的性能要求为具有较高的介电常数(εrd)、高品质因数(tanδ=1/Q×f)、近零的谐振频率温度系数(τf)。

CaTiO3是典型的钙钛矿型氧化物,因其具有较高的化学和热稳定性,在荧光、介电、热电、半导体、磁性和光催化材料等方面具有广泛的应用前景[6-10]。B.Jancar等人[11]报道了CaTiO3陶瓷的介电性能为εr≈170,Q×f≈3 500 GHz,τf≈800 ppm/℃。ESMAILZADEH[12]等人报道了LaAlO3的介电性能为εr≈23,Q×f≈68 000 GHz,τf≈-44 ppm/℃。Dou等人[13]报道了向0.67CaTiO3-0.33LaAlO3陶瓷中掺入Ga3+,其介电性能为:εr=45.81,Q×f=34 152 GHz,τf=3.09 ppm/℃。综上所述,目前的研究主要集中在(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷及其掺杂机理的探索,还没有系统的研究烧结气氛对于Ca0.7Ti0.7La0.3Al0.3O3微波介电陶瓷性能的影响。

Ca0.7Ti0.7La0.3Al0.3O3陶瓷在高温烧结时可以形成钙钛矿结构的完全固溶体[14]。本文采用传统固相反应法制备Ca0.7Ti0.7La0.3Al0.3O3陶瓷,研究不同的烧结气氛对Ca0.7Ti0.7La0.3Al0.3O3陶瓷烧结特性及微波介电性能的影响。

1 样品制备与表征

1.1 制备LaAlO3、CaTiO3

以纯度为99.99%的La2O3、Al2O3、CaCO3、TiO2为原料,以固相粉末合成法分别合成LaAlO3和CaTiO3。……