[發(fā)明專利]一種超低損耗極限類(lèi)Mgn+1TinO3n+1微波陶瓷及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610057795.9
• 申請(qǐng)日: 2016-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105601272A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁昌來(lái);屈婧婧;黃先培;劉飛;劉笑;王殿輝;周昌榮;陳國(guó)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/465
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/465;C04B35/626;C04B35/634
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 羅玉榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息功能材料，具體涉及一種超低損耗極限類(lèi)Mg_n+1Ti_nO_3n+1微波陶瓷材 料。

背景技術(shù)

由于微波信號(hào)具有頻率高、波長(zhǎng)短、信息容量大以及穿透性強(qiáng)等特點(diǎn)，以致于在高 速發(fā)展的通信技術(shù)中，微波介質(zhì)材料作為不可或缺的一種新型材料，已成為世界范圍內(nèi)的 研究熱點(diǎn)之一。通常，評(píng)價(jià)微波介質(zhì)陶瓷的性能主要有相對(duì)介電常數(shù)(ε_r)，品質(zhì)因子(Q)與 諧振頻率的乘積（Q×f：Q=1/tan，tan為介電損耗）和諧振頻率溫度系數(shù)(τ_f)，三種參數(shù)相輔 相成又相互制約。目前，隨著通信設(shè)備涉及的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，在不同的微波頻率范圍內(nèi)，都 需要有相應(yīng)的實(shí)用化微波介質(zhì)材料與之匹配。故而，許多傳統(tǒng)微波介質(zhì)材料已不再符合新 領(lǐng)域?qū)ζ浣殡娦阅艿母咭?，即新型微波材料的研制和探索迫在眉睫。其中，運(yùn)用于高端介 質(zhì)基板的超低損耗極限類(lèi)微波介質(zhì)陶瓷材料也應(yīng)運(yùn)而生。

近年來(lái)，用于介質(zhì)基板的材料多為低ε_r高Q值微波陶瓷，這些材料的ε_r通常介于10~ 25之間，同時(shí)具有相當(dāng)高的Q×f值(100,000~200,000GHz)，也是最早研究和得以實(shí)用化的 微波介質(zhì)陶瓷。這類(lèi)材料主要是以復(fù)和鈣鈦礦A(B'B")O₃系列固溶體材料為主，典型的代表 有Ba(Mg,Ta)O₃(BMT)、Ba(Zn,Ta)O₃(BZT)、Ba(Mg,Nb)O₃(BMN)和Ba(Zn,Nb)O₃(BZN)以 及以它們?yōu)榛w的復(fù)合、摻雜體系：BMT-Nd₂O₃，BZT-BaZrO₃，BZT-B₂O₃-CuO，BZN-Sr(Zn_1/3Nb_2/3)O₃等。但這些材料的燒結(jié)溫度較高，不太容易滿足LCTT的應(yīng)用。而且為了改善信號(hào)延 遲的時(shí)間，這些傳統(tǒng)材料較高的Q值也并沒(méi)有達(dá)到新要求的標(biāo)準(zhǔn)；這迫使研究者們必須開(kāi)發(fā) 研制出新型超高Q值低ε_r的微波陶瓷材料。然而，需要正視的是，這類(lèi)材料的開(kāi)發(fā)還處于起 步階段，只有少量的研究報(bào)道。

在微波陶瓷體系中，若采用具有相反溫度系數(shù)的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行復(fù)合，不論 是形成固溶體還是構(gòu)成了復(fù)相體系，新材料的Q值通常是在基體的Q值和與其復(fù)合的材料Q 值之間變化。如(1-x)CaTiO₃-xLaAlO₃系列的Q×f值就是在CaTiO₃(Q×f≈3600GHz)與 LaAlO₃(Q×f≈68,000GHz)之間變化。要想獲得具有更高Q值的微波介質(zhì)陶瓷，并使其介電 常數(shù)保持在10~20內(nèi)，存在一定的難度。然而，Mg_n+1Ti_nO_3n+1(1≤n≤∞)材料則是一個(gè)不 錯(cuò)的選擇，因?yàn)镸g_n+1Ti_nO_3n+1化合物中含有Ruddlesden-Popper(R-P)同源層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)， 當(dāng)n值較小時(shí)該體系形成復(fù)相結(jié)構(gòu)；隨著n值逐漸增加，體系則轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袑訝钼}鈦礦結(jié)構(gòu) 與純MgTiO₃共存的新型化合物；而當(dāng)n值進(jìn)一步增大時(shí)，體系晶體結(jié)構(gòu)則接近于純MgTiO₃相 成分；當(dāng)n值為無(wú)窮大時(shí)，體系結(jié)構(gòu)雖接近Mg:Ti≈1:1，但雜相又再次出現(xiàn)。其中，這種 特殊R-P相的存在也是使得Mg_n+1Ti_nO_3n+1材料的Q值不是簡(jiǎn)單的在MgTiO₃(Q×f≈166, 400GHz)與其它相的Q值之間變化，而是出現(xiàn)了一種晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與原子進(jìn)一步有序排 列的層結(jié)構(gòu)共同引起的Q值疊加效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種適用于高端介質(zhì)基板，制備工藝簡(jiǎn)單且具有極低損耗低 介電Mg_n+1Ti_nO_3n+1(n=2,3,4…50)微波陶瓷，其Q×f值幾乎接近于已有電介質(zhì)基礎(chǔ)理論 可解釋的最大極限值范疇~400,000GHz。