论文摘要
本论文系统研究了改性SrLaAlO4基微波介电陶瓷Sr1-xCaxLaAl04及（Sr0．6Ca0．4）1+xLa1-x（Al1-xTix）O4材料的制备、微结构与微波介电性能,讨论了其微波介电性能随结构、成分的变化规律。通过Ca置换对SrLaAlO4微波陶瓷进行改性,得到了具有K2NiF4结构的Sr1-xCaxLaAlO4（x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,0.9）陶瓷。当x<0.8时,能形成Sr1-xCaxLaAlO4单相结构；对于x=0.8和0.9这两个成分点,存在少量的LaAl03第二相。晶胞参数a和c及晶胞体积Vcell都随x的增大而线性减小,这表明得到了理想的Sr1-xCaxLaAlO4固溶体。通过对SrLaAlO4陶瓷进行Ca置换改性,其微波介电性能得到了改善。随着x值的增加,A位离子半径差减小,使得内应力减小,进而提高Of值。而结构许容因子减小带来的内应力增加,会对Of值造成负面影响；另外,高损耗的LaAlO3第二相的产生也会降低Of值。在上述因素的综合作用下,Sr1-xCaxLaAlO4陶瓷的Qf值将会先增加后减小,在x=0.4时达到极大值（150,500GHz）,这大约为x=0时Of值（119,300 GHz）的1.3倍。随着x值的增大,Sr1-xCaxLaAlO4陶瓷的介电常数εr略有提高,谐振频率温度系数τf也明显增大,越来越接近于零。在x=0.4时,得到了最佳的微波介电性能：εr=18.1,Of=150,500GHz,τf=-26.2 ppm/℃对于上述微波介电性能最佳的组分Sr0.6Ca0.4LaAlO4,其谐振频率温度系数τf还偏离零较大,有待进一步的改善,以满足微波介质谐振器的应用要求。因而,本工作进一步在B位引入Ti元素进行置换改性。用标准的固相烧结法制备出了（Sr0．6Ca0．4）1+xLa1-x（Al1-xTix）O4（x=0.025,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.45,0.6,0.75）微波介质陶瓷。在0≤x≤0.6的整个成分范围内,都得到了化学式为（Sr0．6Ca0．4）1+xLa1-x（Al1-xTix）O4的稳定K2NiF4型固溶体；x=0.6的组分中伴随有少量的（Sr,Ca,La）3（Ti,Al）2O7第二相；而对于x=0.75的组分,该相的含量非常高,只有少量的目标相（Sr0．6Ca0．4）1+xLa1-x（Al1-xTix）O4形成。通过对（Sr0.6Ca0.4）LaAlO4陶瓷进行（Sr0．6Ca0．4）/Ti协同置换,微波介电性能有了一定的改善。对于x＞0的组分,随着x的增大,层间极化的降低会提高Of值,同时,许容因子的降低和A位离子半径差的增加,都会导致内应力增加,从而对Of值造成负面的影响。另外,第二相的存在,同样会降低陶瓷的Of值；引入Ti元素进行协同置换后,会导致出现成分不均匀现象,这也将严重影响陶瓷的Qf值。（Sr0．6Ca0．4）1+xLa1-x（Al1-xTix）O4陶瓷的Of值随置换量的变化是上述因素综合作用的结果。对于x>0的组分,Of值先随x值的增大而增大,在x=0.25到达极大值,之后随x值的增大明显减小；但总体上x＞0的所有组分的Of值都低于x=0时的Of值。随着x值的增加,（Sr0．6Ca0．4）1+xLa1-x（Al1-xTix）O4陶瓷介电常数εr明显增大,谐振频率温度系τf随也有大幅度提高,从负值调节到了正值。通过（Sr0．6Ca0．4）/Ti协同置换,在x=0.25和0.45成分点分别得到了Of的极大值和最近零的谐振频率温度系数。x=0.25时,微波介电性能为：εr=19.8，Of=138,500 GHz，τf=-11．3 ppm/℃；x=0.45时,微波介电性能为：εr=21.4，Of=112,600 GHz,τf=-1.8 ppm/℃。
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相关论文文献
- [1].SrLaAlO_4晶体掺Co~(2+)离子的吸收光谱解释[J]. 西华大学学报(自然科学版) 2010(04)
- [2].Cr~(3+)离子在SrLaAlO_4中电子顺磁共振参量的理论研究[J]. 重庆邮电大学学报(自然科学版) 2010(03)