CaTiO3-Li1/2Nd1/2TiO3微波介质陶瓷的制备与性能开题报告

 2021-08-14 02:02:58

1. 研究目的与意义(文献综述)

微波介质陶瓷,是一种应用于微波频段(主要是300mhz-30ghz频段)电路中作为现代通信中的一种关键材料,因微波信号的频率极高、波长极短、信息容量大,有强方向性、穿透性和吸收能力的特点,国际上已将其列为现代通讯广泛使用的谐振器、滤波器、介质导波回路等其它微波元器件的核心部件材料。随着移动通信技术的迅速发展,移动电话已向第三代过渡,即向更小型化和更高频化的方向发展,这就对微波介质陶瓷提出了更高的要求。在同样的谐振频率f下,εr越大,波长就越小,相应的介质谐振器的尺寸就越小,从而电磁能量也越能集中于介质内,受周围环境影响也越小。因此高介电常数既有利于介质谐振器的小型化,又有利于其高品质化。

钙钛矿结构的catio3陶瓷虽然具有较高的介电常(170),但频率温度系数( 800ppm/℃)较大,无法满足微波器件对材料实用化的要求。因此在实际应用中,一般采用具有负温度系数的介质材料与之复合调节谐振频率温度系数,使之接近于零。

catio3-(li1/2nd1/2)tio3(clnt) 微波介电陶瓷具有较高的介电常数,适中的品质因数和近零的频率温度系数,有优势成为小型化移动通讯设备的介质材料,该体系是由两种频率温度系数相反的陶瓷复合而成,属于复合钙钛矿系,由于其优异的微波介电性能而受到广泛关注。tao等研究发现clnt 陶瓷具有良好的微波介电性能(εr = 112.6,q×f = 4480ghz,τf = 8.2 ppm/℃)。采用三价的稀土离子ln3 (ln:la、nd、sm)不等价置换ca2 ,在适当范围内可以大大改善温度稳定性,而且损耗也急剧下降,同时介电常数依然高达110左右。再与(li 1/2ln3 1/2)tio3进行复合,能取得优异的微波介电性能。chen等发现用nd取代catio3-li1/2nd1/2tio3(clnt)的ca位,得到εr = 101,q×f = 5300ghz,τf = 13ppm/℃。

takahashi报道了具有(a 1/2a3 1/2)tio3通式的钙钛矿结构材料的微波介电性能,发现当a为li , a3 为pr3 、nd3 、sm3 时介电常数比较高(~80),而τf则为较大的负值。ezaki等最先研究了16cao-9li2o-12sm2o3-63tio2 固溶体 (简称clst),其介电常数达到105,品质因子达到4640ghz,τf值为 13ppm/℃,并通过sr2 取代部分的ca2 ,可以进一步提高介电常数,优化微波介电性能,可实际应用。chen等用ba2 部分取代clst陶瓷中的ca2 ,对陶瓷进行a位改性,ba2 离子取代可以大大提高品质因数,可介电常数也下降迅速。

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2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容包括:

1、采用固相合成法制备catio3-li1/2nd1/2tio3(clnt)陶瓷。

2、采用sr2 离子对clnt陶瓷进行a位改性,合成(ca, sr)tio3-li1/2nd1/2tio3(cslnt)陶瓷,研究其微波介电性能。

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3. 研究计划与安排

第1周:查阅相关文献后进行总结、综述,对论文题目形成较系统的认识。

第2周:完成毕业论文开题报告,确定实验方法及技术路线。添置实验所需的材料、仪器和试剂,确定具体的实验方案和步骤。

第3-6周:完成材料的制备。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]tao liu and xingzhou zhao. a/b site modified catio3 dielectric ceramics for microwave application. j. am. ceram. soc., 2006, 89(3): 1153-1155

[2]chen h l, huang c l. microwave dielectric properties and microstructures of ca1-xnd2x/3tio3-li1/2nd1/2tio3 ceramics[j]. japanese journal of applied physics, 2002, 41(9r): 5650.

[3](1-x)catio3-x(li0.5nd0.5)tio3 for ultra-small dielectrically loaded antennas.j mater sci (2009) 44:6247-6250doi 10.1007/s10853-009-3853-5

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