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微波调谐钛酸锶钡陶瓷的研究

曹炜  
【摘要】:以钛酸锶钡为代表的新型微波调谐铁电材料的研究对现代雷达和微波通信技术的发展有着重要意义。目前这一领域研究的焦点在于如何在保持足够高调谐率的同时降低钛酸锶钡的微波介电损耗。 本文通过掺入低损耗的钙钛矿结构微波介质陶瓷镁钛酸镧、锌钛酸镧和镓钽酸锶,对钛酸锶钡进行改性,发现镁钛酸镧、锌钛酸镧和镓钽酸锶均能与钛酸锶钡形成单一晶相的固溶体,并能降低介电损耗和介电常数,且随掺杂比例的增加,介电损耗和介电常数呈现下降趋势;镁钛酸镧和锌钛酸镧的掺入均使调谐率严重降低,10mol%以上的镁钛酸镧或锌钛酸镧掺杂使调谐率降至2%以下,而掺入镓钽酸锶杂的复合陶瓷调谐率则大大高于同比例的镁钛酸镧和锌钛酸镧掺杂样品,有望通过调整掺杂比例得到总体介电性能更好的材料。 为改善复合陶瓷的介电性能,采用溶胶凝胶法合成了镁钛酸镧和锌钛酸镧。研究表明:以柠檬酸为络合剂合成锌钛酸镧的过程中, 柠檬酸与总金属离子的摩尔比和起始溶液pH 值对结晶行为有影响,但所有前驱体都在1000℃,2h 预烧后得到纯La(Zn_(0.5)Ti_(0.5))O_3 相;以EDTA 为络合剂合成锌钛酸镧的过程中,溶液pH 值必须小于0.5才能形成凝胶,前驱体经900℃,2h 预烧得到La(Zn_(0.5)Ti_(0.5))O_3单相;在镁钛酸镧的EDTA凝胶燃烧法合成中,仅当pH0.5 时能形成凝胶,250oC 下凝胶的自燃烧直接得到了单相的La(Zn_(0.5)Ti_(0.5))O_3粉末。 本文合成了钙钛矿结构微波介质改性的钛酸锶钡陶瓷,得到了完全的固溶体,介电损耗显著降低。虽然复合陶瓷的调谐率尚待提高,但为今后进一步研究微波调谐钛酸锶钡陶瓷打下了良好基础。


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