Nb2O5掺杂对SrTiO3陶瓷显微结构和微波介电损耗的影响

韩 蕊, 李 蔚, 汪 霖, 严 嵩

(1.华东理工大学材料科学与工程学院,上海 200237; 2.昆山特乃博先进材料技术有限公司,江苏昆山 215321)

Nb2O5掺杂对SrTiO3陶瓷显微结构和微波介电损耗的影响

韩 蕊1, 李 蔚1, 汪 霖2, 严 嵩1

(1.华东理工大学材料科学与工程学院,上海 200237; 2.昆山特乃博先进材料技术有限公司,江苏昆山 215321)

采用无压烧结工艺制备了Nb2O5掺杂SrTiO3陶瓷,研究了Nb2O5掺杂量对SrTiO3陶瓷相组成、显微结构和微波介电损耗的影响。结果表明:Nb2O5掺杂对SrTiO3陶瓷的相结构没有产生明显的影响,但会在一定程度上阻碍样品的致密化,同时促进晶粒的生长。随着Nb2O5掺杂量的增加,SrTiO3陶瓷的介电常数从296逐渐下降至230左右,温度系数从1.714×10-3℃-1逐渐下降至1.629×10-3℃-1,Q×f值则先急剧升高,之后又慢慢下降。当Nb2O5掺杂量为0.15% (质量分数,下同)时,SrTiO3陶瓷样品的介电损耗最低,Q×f可达6 281 GHz,大约是纯SrTiO3(1 145 GHz)陶瓷样品的5.5倍(此时介电常数约为270,温度系数约为1.684×10-3℃-1)。此外,对材料显微结构、介电常数、温度系数特别是介电损耗变化的原因进行了分析。

钛酸锶; Nb2O5掺杂; 显微结构; 微波介电损耗

近年来,随着通信信息量的迅猛增加和电子信息数字化技术的快速发展,微波通讯技术占据着越来越重要的地位,这就要求微波介质材料具有介电常数(εr)高,介电损耗tanδ低(Q×f值高)和温度系数(τf)近零频率[1]。作为可以制造低压变阻器和边界层陶瓷电容器的SrTiO3陶瓷,其在室温下具有很高的介电常数εr(约230)和很大的正温度系数τf≈+1.100×10-3℃-1[2-3],可与低介电常数,负温度系数的材料复合,进而开发出具有优良性能的微波介质陶瓷。……