Mg2 离子掺杂Ba(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷的制备及微波介电性能研究开题报告
2022-01-12 10:01
全文总字数：5821字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
本课题旨在利用mg2 离子取代的方法调控ba基复合钙钛矿结构陶瓷ba(zn1/3nb2/3)o3的谐振频率温度系数，设计出一种高性能温度稳定型介电材料，并探讨微波介电性能变化的成因。研究mgnb2o6 和mgnb2o6掺杂浓度以及烧结温度对陶瓷材料显微形貌、相组成以及微波介电性能的影响。利用xrd和eds分析其相组成和晶体结构的变化，sem研究其显微形貌的变化，从晶体结构畸变、烧结特性以及显微形貌等方面探讨微波介电性能变化的机理。
微波介质陶瓷具有高频介电损耗低、介电常数适中、谐振频率温度系数小等良好的微波介电性能，是制作介质基板、滤波器、谐振器和振荡器等微波元件的关键材料。随着无线电话、手机、蓝牙技术和数字电视信号等微波通讯的普及，无线通讯设备向小型化、集成化方向发展，对微波介质陶瓷材料提出了更高要求的介电性能。在微波介质陶瓷的制备过程中，其制备工艺直接影响所得陶瓷材料的致密程度、晶粒尺寸、晶粒分布、晶界及内应力等，进而影响陶瓷的介电性能。虽然具有低介电损耗的钽酸盐钙钛矿如ba（zn1 / 3ta2 / 3）o3和ba（mg1 / 3ta2 / 3）o3在过去几年逐渐商业化，但ta2o5在这些体系中的高成本令人担忧。由于nb2o5的价格相对较低，因此铌酸盐化合物越来越受到关注。与钽酸盐化合物相比，阳离子有序铌酸盐的热稳定性有所降低，这导致加工工艺更复杂。在这些系统中，有序-无序转换温度远低于致密化温度，因此需要额外的长时间低温热处理来将烧结铌酸盐样品的无序结构转换为良好的有序结构。但是mg2 的掺杂可以有效增加ba(zn1/3nb2/3)o3陶瓷体系的有序-无序转变温度，同时可调控其温度系数。因此，mg2 取代对ba（zn1/3nb2/3）o3微波介电性能的影响值得我们开展进一步的研究工作。
2. 研究的基本内容
(1)采用固相反应法制备(1-x)bzn-xmgnb2o6（x=0.001, 0.003, 0.005, 0.995）和(1-x)bzn-x/3mgnb2o6（x=0.005,0.01）微波介质陶瓷材料。
(2)通过mgnb2o6和mg4nb2o9掺杂调控ba(zn1/3nb2/3)o3陶瓷材料的谐振频率温度系数，观察其显微结构和微波介电性能的变化
3. 实施方案、进度安排及预期效果
2019.3.1-2019.3.5：进行文献调研，掌握目前国内外复合钙钛矿微波介质陶瓷的研究进展；准备好实验所需的各种原料和试剂。
2019.3.6-2019.3.31：利用固相反应法，制备mg离子取代的ba(zn1/3nb2/3)o3复合钙钛矿陶瓷，摸索工艺条件，获得结构致密的陶瓷块材。研究掺杂化合物的浓度对复合钙钛矿陶瓷烧结特性的影响，寻求最佳烧结温度范围；对制备所得样品进行微波介电性能，研究掺杂化合物的浓度、烧结温度对微波介电性能的影响。
2019.3.31-2019.4.10：对温度稳定性良好的陶瓷试样，进行xrd、eds以及sem结构表征，探讨成分、结构与介电性能之间的关系。
4. 参考文献
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