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CaWo4和znzrnb2o8介电陶瓷的掺杂改性与性能研究

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CaWO4和ZnZrNb2O8介电陶瓷的掺杂改性与性能研究

作者：周子淇天津大学

学位级别：硕士

近年来,电子元件随着科技发展和市场需求不断向片式化、小型化、多功能化等趋势发展,介电材料性能领域获得了社会的广泛关注。由于介电材料的广泛应用,有关于介电材料的介电参数的研究也日益增多。探究介电常数与微观结构的关系成为近... 详细信息

近年来,电子元件随着科技发展和市场需求不断向片式化、小型化、多功能化等趋势发展,介电材料性能领域获得了社会的广泛关注。由于介电材料的广泛应用,有关于介电材料的介电参数的研究也日益增多。探究介电常数与微观结构的关系成为近些年研究介电材料的重点。由于CaWo和znzrnbo是介电性能优秀的介电材料,尤其钨酸钙陶瓷,具有品质因数高,谐振频率温度系数稳定,烧结温度低而广泛应用。本文首先讨论了制备CaWo以及znzrnbo的纯相介电陶瓷,通过选择不同分散剂,不同烧结温度以确定最佳工艺路线。在接下来的两章中着重讨论了CaWo和znzrnbo对于不同离子掺杂的性能分析。我们对CaWo的A位的Ca离子进行了Sr离子和Ba离子的取代,对B位的W离子进行了Mo离子的取代,对znzrnbo进行了A位的Zn离子进行了Ni离子的取代。并且通过对取代完成样品的SEM图进行分析,对XRD衍射图谱进行精修,以求得原子位置,从而进一步求得键长,通过原子与原子之间的键长我们可以计算出键的离子性,晶格能量,键能,键价等重要参数,从而解释随着掺杂含量的变化,介电常数,Q×f,谐振频率温度系数的变化。我们得出以下结论:本论文采用固相法制备CaWo以及znzrnbo,CaWo的最佳烧结温度为1150℃,znzrnbo的最佳烧结温度为1250℃。探究介电常数与微观结构参数之间的关系时发现,介电常数会随着B位的离子性增大而升高,Q×f值随着堆积密度和晶格能量的增大而升高,谐振频率温度系数随着B位键能的增大而升高。并且CaWo进行B位Mo取代时,最佳介电性能为ε=10.22,Q=79919GHz,τ=-40.39ppm/C。CaWo进行A位Sr取代时,最佳介电性能为ε=9.42,Q=79867GHz,τ=-18.8/C。znzrnbo进行A位Ni取代时,最佳介电性能为ε=25.72,Q=73224 GHz,τ=-39.14/C。

关键词： CaWo4 znzrnb2o8 介电性能掺杂微观结构

(1-x)Zn0.97Cu0.03Zr(Nb0.93Ta0.07)2o8-xTio2陶瓷微波介电性能研究

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功能材料 2018年第4期49卷 4072-4076页

作者：李月明洪倩谢志翔沈宗洋王竹梅宋福生洪燕景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室江西景德镇333403

以分析纯Zno、Cuo、Zro_2、Nb_2o_5、Ta_2o_5以及Tio_2为原料,采用传统固相法制备(1-x)Zn_(0.97)Cu_(0.03)Zr(Nb_(0.93)Ta_(0.07))_2o_8-xTio_2(x=0,0.4,0.45,0.5,0.55,0.575,0.6)微波介质陶瓷。研究了Tio_2对Zn_(0.97)Cu_(0.03)Zr(Nb_(0.93)Ta_(0.07))_2o_8陶瓷的晶体结构、烧结特性、显微形貌以及微波介电性能的影响。结果表明,随着Tio_2含量的增加,(1-x)Zn_(0.97)Cu_(0.03)Zr(Nb_(0.93)Ta_(0.07))_2o_8-xTio_2陶瓷的晶体结构发生改变,烧结温度明显降低,介电常数逐渐增加,谐振频率温度系数可调节至近零。当x=0.575,陶瓷可在1 070℃保温4h烧结并获得最佳的微波介电性能,介电常数εr=36.25,品质因数Q×f=53 109GHz,频率温度系数τ_f=-6.24×10^(-6)/℃。

关键词：微波介质陶瓷 znzrnb2o8 Tio2 高品质因数谐振频率温度系数

Ta_2o_5掺杂对Zn_(0.97)Cu_(0.03)ZrNb_2o_8微波介质陶瓷性能的影响

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陶瓷学报 2017年第3期38卷 372-377页

作者：李月明洪倩谢志翔沈宗洋王竹梅宋福生洪燕景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室江西景德镇333403

本文以分析纯Zno、Zro_2、Cuo、Nb_2o_5及Ta_2o_5为原料,采用传统固相法制备了Zn_(0.97)Cu_(0.03)Zr(Nb_(1-x)Ta_x)_2o_8(ZCZNT,x=0,0.03,0.05,0.07,0.09)微波介质陶瓷,研究了不同的Ta_2o_5添加量对ZCZNT陶瓷的烧结特性、显微结构、相组成以及微波介电性能的影响。研究结果表明:Ta_2o_5的添加能有效提高ZCZNT陶瓷的品质因数,优化谐振频率温度系数。当x=0.07时,可在1240℃烧结并获得最佳的微波介电性能:介电常数εr=31.8,品质因数Q×f=64708 GHz,频率温度系数τf=-49.42×10^(-6)/℃。

关键词： Ta2o5 znzrnb2o8 高品质因素微波介质陶瓷

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类金红石结构低损耗中介微波介质材料的研究

类金红石结构低损耗中介微波介质材料的研究

作者：孙浩天津大学

学位级别：硕士

高品质因数微波介质材料的设计优化是解决无源器件小型化高品质化的重要方向,对材料介电常数(ε)、品质因数(Qf)和谐振频率温度系数(τf)的优化和突破是目前面临的主要问题。本论文通过对znzrnbo系和ZnNbo系微波介质材料进行掺杂改性,... 详细信息

高品质因数微波介质材料的设计优化是解决无源器件小型化高品质化的重要方向,对材料介电常数(ε)、品质因数(Qf)和谐振频率温度系数(τf)的优化和突破是目前面临的主要问题。本论文通过对znzrnbo系和ZnNbo系微波介质材料进行掺杂改性,对不同掺杂材料的相组成、晶体结构和微波介电性能及其之间联系进行了系统的研究。在此过程中,丰富发展了微波介质材料的分析理论,提出了具有优异微波介电性能的材料设计方案。首先,对单斜结构znzrnbo系微波介质材料进行二价离子掺杂,分别选取离子半径与Zn(0.74?,CN=6)相差较小的Ni(0.69?,CN=6)和相差较大的Ca(1.00?,CN=6)进行掺杂。研究了随掺杂量的提高,体系相组成的变化规律,并在此基础上,深入分析晶体结构的变化,联系各相含量的改变,综合考量微波性能的影响因素,最终研制出温度稳定性较好的材料。其次,对单斜结构znzrnbo系微波介质材料进行五价离子掺杂,通过Ta5+离子掺杂,在更大程度上改变了znzrnbo系微波介质材料的介电性能,拓宽了优化性能的方向。继续以znzrnbTao为研究对象,探究体系相组成、晶体结构及微波介电性能的关系,并制备出一种具有优异微波性能的微波介质材料。最后,对α-Pbo结构ZnNbo系微波介质材料进行相同比例的不同二价离子(Ni、Mg、Co、Mn)掺杂,探究不同离子对体系晶体结构及物相的影响。并以烧结温度为变量,重点以晶胞参数、健价、堆积密度等计算结果表征晶体结构的改变,联系微波性能的变化,深入分析影响ZnNbo系微波介质材料微波性能的关键因素。在此基础上研究出具有优异特性的ZnNbo系微波介质材料。

关键词：晶体结构 znzrnb2o8 Zn3Nb2o8 微波介电性能

ZnTi(Zr)Nb2o8系微波介质材料的研究

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ZnTi(Zr)Nb2O8系微波介质材料的研究

作者：蔡昊成天津大学

学位级别：硕士

高品质因数微波介质材料的设计优化是解决无源器件小型化高品质化的重要方向,对材料介电常数(ε)、品质因数(Qf)和谐振频率温度系数(τf)的优化和突破是目前面临的主要问题。本论文通过对Zn Ti Nb2o8系和Zn Zr Nb2o8系微波介质材料进行... 详细信息

高品质因数微波介质材料的设计优化是解决无源器件小型化高品质化的重要方向,对材料介电常数(ε)、品质因数(Qf)和谐振频率温度系数(τf)的优化和突破是目前面临的主要问题。本论文通过对Zn Ti Nb2o8系和Zn Zr Nb2o8系微波介质材料进行掺杂改性,对不同掺杂材料的相组成、晶体结构和微波介电性能及其之间联系进行了系统的研究。在此过程中,丰富发展了微波介质材料的分析理论,提出了具有优异微波介电性能的材料设计方案。首先,对锰钽矿结构Zn Ti Nb2o8系微波介质材料进行二价离子掺杂,分别选取离子半径与Zn2+(0.74?,CN=6)相差较小的Ni2+(0.69?,CN=6)和相差较大的Ca2+(1.00?,CN=6)进行掺杂。研究了随掺杂量的提高,体系相组成的变化规律,并在此基础上,深入分析晶体结构的变化,联系各相含量的改变,综合考量微波性能的影响因素,最终研制出温度稳定性较好的材料。其次,通过Ca Co3及Ti o2、Sn o2共同掺杂,在更大程度上改变了Zn Ti Nb2o8系微波介质材料的介电性能,拓宽了优化性能的方向。继续以二价离子Ca2+掺杂量为变量,探究体系相组成、晶体结构及微波介电性能的关系,并制备出一种具有优异微波性能的微波介质材料。最后,对单斜结构Zn Zr Nb2o8系微波介质材料进行相同比例的不同二价离子(Ni2+、Mg2+、Co2+、Mn2+)掺杂,探究不同离子对体系晶体结构及物相的影响。基于此,联系材料的微波性能,选取具有优异特性的掺杂离子Mg2+,研究不同Mg2+掺杂量对物相及晶体结构的影响。之后选取其中具有优异性能的Zn0.5Mg0.5Zr Nb2o8材料,以烧结温度为变量,重点以晶胞参数、健价、堆积密度等计算结果表征晶体结构的改变,联系微波性能的变化,深入分析影响Zn Zr Nb2o8系微波介质材料微波性能的关键因素。在此基础上研究出具有优异特性的Zn Zr Nb2o8系微波介质材料。

关键词：晶体结构 ZnTiNb2o8 znzrnb2o8 微波介电性能