Ge^(4+)取代对BaSnSi_(3)O_(9)陶瓷烧结行为和微波介电性能的优化

作     者：杜康 尹长志 杨佳庆 张猛 吕文中 雷文 DU Kang;YIN Changzhi;YANG Jiaqing;ZHANG Meng;LYU Wenzhong;LEI Wen

作者机构：华中科技大学温州先进制造技术研究院浙江温州325035 华中科技大学光学与电子信息学院武汉430074 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2023年第51卷第4期

页      面：866-871页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52072133) 广东省重点领域研发计划资助(2020B010176001) 

主　　题：陶瓷 烧结行为 晶体结构参数 微波介电性能 

摘      要：微波介质陶瓷是制造5G通信元件的关键材料,采用传统的固相反应法制备Ba Sn(Si_(1–x)Gex)_(3)O_(9)(0≤x≤1.0)微波介质陶瓷,研究Ge^(4+)取代Si^(4+)对BaSnSi_(3)O_(9)陶瓷烧结行为、晶体结构和微波介电性能的影响。结果表明:BaSnSi_(3)O_(9)陶瓷在最佳的1450℃烧结温度下表现出多孔的微观结构,并呈现较差的微波介电性能(介电常数εr=6.61,品质因数Q×f=7977 GHz(谐振频率为15.03 GHz),τf=-37.8×10^(–6)/℃)。通过Ge^(4+)对Si^(4+)的取代能形成Ba Sn(Si1–xGex)3O9固溶体,其晶体结构为六方结构和P-6c2空间群。采用Ge^(4+)对Si^(4+)的取代促进了Ba Sn(Si1–xGex)3O9(0≤x≤1.0)陶瓷的烧结,改变了晶体结构参数实现对陶瓷微波介电性能的优化。BaSn(Si1–xGex)3O9(0≤x≤1.0)陶瓷的Q×f值主要与Si/Ge—O和Sn—O键中共价键的比例有关,在x=1.0时Ba Sn(Si_(1-x)Gex)_(3)O_(9)陶瓷具有最优的微波介电性能:εr=8.53,Q×f=15829 GHz(谐振频率为14.41 GHz),τf=-34.2×10^(–6)℃^(–1)。