Li2Zn2Mo3O12基陶瓷的组织结构及微波介电性能调控

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pathos_boy
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Li2Zn2Mo3O12陶瓷是一种固有烧结温度低,能够与Ag、Al低熔点电极共烧的极具潜力的LTCC材料之一。本文首先采用传统固相烧结法制备出了Li2Zn2Mo3O12陶瓷,通过Rietveld全谱拟合测定了其晶体结构,并对其晶格振动的对称性和振动模式进行了分类,研究了Li2Zn2Mo3O12陶瓷的晶格振动与其介电性能之间的关系。Li2Zn2Mo3O12陶瓷的介电常数和Q×f值分别与其拉曼光谱中Ag模的位移和半峰宽有关。拉曼光谱中Ag模红移,Mo-O键键能降低,容易被极化,Li2Zn2Mo3O12陶瓷的介电常数降低;Ag模的半峰宽减小,晶格振动衰减系数降低,本征介电损耗减小,陶瓷Q×f值增大。研究了Ni2+、W6+离子取代对Li2Zn2Mo3O12陶瓷组织结构和性能的影响。结果表明,Ni2+取代Zn2+后形成了钒铁铜矿结构的Li2(Zn1-xNix)2Mo3O12固溶体,其晶胞体积与x成反比关系。Ni2+微量取代能够提高陶瓷的相对密度,介电常数和Q×f值,但取代量较大时,其Q×f值逐渐降低。当x=0.08,烧结温度为630℃时,Li2(Zn1-xNix)2Mo3O12陶瓷具有较好的介电性能:εr=10.82,Q×f=65054GHz,τf=-62ppm/℃。W6+微量取代时,随着取代量的增加,Li2Zn2(Mo1-xWx)3O12陶瓷的介电常数不断增加,在x=0.025处取得最大值后减小,这与其相对密度和分子极化率有关;其Q×f值也呈现出先增大后减小的变化趋势,这主要与其原子堆积密度和拉曼半峰宽有关。Li2Zn2(Mo1-xWx)3O12陶瓷在x=0.025,烧结温度为630℃时得到最佳性能:εr=10.75,Q×f=63095GHz,τf=-65ppm/℃。研究了添加Ba3(VO42、(A0.5Bi0.5)MoO4(A=Li,K)对Li2Zn2Mo3O12陶瓷的烧结特性、显微组织和介电性能的影响规律。结果表明,Ba3(VO42与Li2Zn2Mo3O12会发生反应生成BaMoO4新相,BaMoO4相的τf值仍为负值,因此无法有效调节Li2Zn2Mo3O12陶瓷τf值近零。添加(A0.5Bi0.5)MoO4(A=Li,K)能够有效调节Li2Zn2Mo3O12陶瓷的τf值近零,且烧结温度仅为600℃,随着添加量的增加,复合陶瓷的εr值增加,Q×f值降低,τf值不断向正值方向移动。当添加量分别为0.43和0.55时,Li2Zn2Mo3O12-(A0.5Bi0.5)MoO4(A=Li,K)陶瓷的τf值最近零,且具有最佳介电性能,分别为:εr=14.08,Q×f=20365GHz,τf=2.04 ppm/℃和εr=16.5,Q×f=12859GHz,τf=-3.8 ppm/℃。
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