3G移動通信基站用高Q值微波介質諧振器陶瓷研究.pdf

1、本研究結合當前用于3G移動通信基站的高Q值諧振器陶瓷的研究現狀，確定Ba(Co,Zn)1/3Nb2/3O3基陶瓷為研究對象，利用X 射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、拉曼光譜和網絡分析儀等儀器系統(tǒng)研究了配方、燒結工藝、微觀組織結構和微波介電性能之間的關系。首先研究了Ba1-xZn1/3Nb2/3O3(x=0~0.02)陶瓷的燒結特性、相成分、離子有序度和微波介電性能。結果表明，適量的Ba 缺位不會改變Ba1-xZn1/3Nb2/3

2、O3 (x=0~0.02)陶瓷的相成分，但會顯著改善Ba1-xZn1/3Nb2/3O3 材料的燒結特性，使BZN 陶瓷的燒結溫度降低約100℃，同時可以提高陶瓷的陽離子有序度和Q×f 值； x=0.01 時，Ba1-xZn1/3Nb2/3O3 (x=0.01)陶瓷具有最高的離子有序度，此時樣品在1450℃燒結具有較高Q×f 值66532GHz；在此基礎上，系統(tǒng)研究了Ba1-xZn1/3Nb2/3O3(x=0.01)陶瓷的預燒溫度和降溫速

3、率，并確定了獲得更高Q×f 值的工藝參數，它們分別為1100℃和5℃/h，此時的微波介電性能為：er=39.8，Q×f=77719GHz，tf=+24.5ppm/℃。在Ba 缺位的基礎上，研究了Ba0.99(Co1-xZnx)1/3Nb2/3O3 (x=0~0.8)陶瓷的燒結特性，相成分、晶粒生長，陽離子有序度和微波介電性能的變化規(guī)律。隨著x的增大，Ba0.99(Co1-xZnx)1/3Nb2/3O3 陶瓷更容易致密燒結，介電常數逐漸升

4、高，諧振頻率溫度系數向正方向偏移；二步燒結可以顯著提高陶瓷的密度和Q×f 值，Ba0.99(Co1-xZnx)1/3Nb2/3O3 (x=0.2)陶瓷在1490℃二步燒結可以獲得較高的密度和陽離子有序度，此時陶瓷擁有優(yōu)異的微波介電性能：Q×f=79852GHz，er=33.1，tf=-2.6ppm/℃。對于Ba0.99(Co1-xZnx)1/3Nb2/3O3 體系陶瓷，當x=0.3 時，在Ba0.99(Co0.7Zn0.3)1/3Nb2

5、/3O3陶瓷中摻入適量的CeO2 可以降低陶瓷的燒結溫度，促進燒結，隨著CeO2 摻雜量的逐漸增大，陽離子有序度先增大后減小，當樣品在1500℃二步燒結，CeO2的摻雜量為0.25wt.％時，Ba0.99(Co0.7Zn0.3)1/3Nb2/3O3 陶瓷具有最高的離子有序度，此時陶瓷具有最優(yōu)異的微波介電性能：er=34.3，Q×f=89966GHz，tf=+4.7ppm/℃。在滿足化學計量比的Ba(Co0.7Zn0.3)1/3Nb2/3

6、O3 陶瓷中摻雜適量的CeO2 同樣可以有效促進燒結，提高陶瓷的密度，且隨著CeO2 摻雜量的增大，陶瓷的陽離子有序度先增大后減小，當CeO2的摻雜量為0.4wt.％時，Ba(Co0.7Zn0.3)1/3Nb2/3O3 陶瓷具有最大的陽離子有序度，此時陶瓷在1500℃下二步燒結具有最佳的微波介電性能：er=33.3，Q×f=100144GHz，tf=+4.8 ppm/℃。Ba(Co1-xZnx)1/3Nb2/3O3+0.4wt.％CeO