高介电常数微波介质陶瓷改性与测试研究

报告人：高正东

学号： 2012204014

一、高介电常数微波陶瓷的制备

介电性能要求：• Q.f≥6000GHz• εr≈200

• Τf≈0 ppm/℃SrxCa1-xTiO3

一、高介电常数微波陶瓷的制备

SrxCa1-xTiO3

难点一：样品微波介电性能无法测试• Φ10 样品用常用闭式腔无法测量• 压制 Φ5 样品同样无法测量• 选用最小腔体可以测试 Φ10 样品的微波介电性能

1250℃ 烧结 Qf 值和介电常数随 SrxCa1-xTiO3 中 x 值的变化

一、高介电常数微波陶瓷的制备

(Sr0.1Ca0.9)TiO3 的介电性能：εr=186.7 ， Qf=5789GHz ， τf=+834.9ppm/℃

调节谐振频率温度系数 τf

一、高介电常数微波陶瓷的制备

难点二：调节谐振频率温度系数 τf

调节 SrxCa1-xTiO3谐振频率温度系数 τf

• 使用高负谐振频率温度系数材料与 SrxCa1-xTiO3 进行复合降低 τf 值；

• 调整晶体结构降低体系 τf 值（容差因子 t ）；• 寻找更适合的材料体系制备满足预期微波介电性能的陶

瓷样品。

一、高介电常数微波陶瓷的制备

调节 SrxCa1-xTiO3谐振频率温度系数 τ钙钛矿的容差因子 t 对谐振频率温度系数 τf 的作用：• 钙钛矿中八面体的倾斜会使介电常数温度系数 τε 发

生变化。• 因为 τf=- （ 1/2 τε +α ），所以谐振频率温度系数 τf

也会发生变化。• 八面体的倾斜可以认为是有容差因子 t 控制的。

一、高介电常数微波陶瓷的制备

调节 (Sr0.1Ca0.9)TiO3的谐振频率温度系数

CaTiO3 的介电性能： εr=170 ， Qf=3600GHz ， τf=+800ppm/℃

LnAlO3 的微波介电性能

调节 (Sr0.1Ca0.9)TiO3的谐振频率温度系数

（ 1-x ） CaTiO3-xNdAlO3

X=0.3 时性能最佳：εr=44 ， Qf=30000~44000GHz ， τf=≈0ppm/℃

CaTiO3 中引入半径小的 Nd3+ 和 Al3+ ，晶格被挤压体积变小。相对于纯 NdAlO3 ，在 0.7CaTiO3-0.3NdAlO3 ， TiO6 八面体和AlO6 八面体发生倾斜， Ca2+ 或 Nd3+ 位置发生偏移，将容差因子 t 增大。结论：从容差因子 t 对 τf 的影响是有一定作用的，但是体系的介电常数下降太多，必须找到介电常数较大的化合物进行复合。