锡酸锌微波介质陶瓷制备及性能改性文献综述

 2021-09-25 20:31:04

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文 献 综 述

1.1微波介质陶瓷简介

近年来,移动通讯、卫星通信、军用雷达、全球卫星定位系统(GPS)、蓝牙技术、无线局域网等现代通信技术得到了快速发展[1]。这些通信装置中使用的微波电路一般由谐振器、滤波器、振荡器、衰减器、介质天线、微波集成电路基片等元件组成,微波介质陶瓷(MWDC)是其制备的关键基础材料[2]。用微波介质陶瓷制作的元器件具有体积小、质量轻、性能稳定、价格便宜等优点[3]

微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷,在近20多年来发展起来成为一种新型的功能陶瓷材料,是介质材料的一个新领域[4]。微波介质陶瓷在卫星通信、移动通讯、军用雷达及电子计算机等领域得到广泛应用,已成为电子陶瓷研究的重点之一[5]。微波介质陶瓷体系主要是一些钛酸盐、锆酸盐、铌酸盐和钽酸盐。根据应用方向分为低介电系数,中介电系数,高介电系数的微波介质陶瓷。

1.2 Zn2SnO4微波介质陶瓷简介

Zn2SnO4是一种三元氧化物半导体,属于反尖晶石AB2O4复合结构(空间群Fd3m),价带间隙可调范围在3.24 eV[6]。近年来由于其在各领域的应用,如用于锂离子电池负极,透明导电氧化物,催化材料,作为光电极的染料敏化太阳能电池等,Zn2SnO4已经引起了相当的关注。

Zn2SnO4微波介质陶瓷是一种低成本的无毒透明材料,其拥有高介电常数、高品质因数,接近零温度系数的共振频率[7]。Zn2SnO4微波介质陶瓷的研究源自于Mg2SnO4微波介质陶瓷的研究,因为Zn2 离子与Mg2 离子的离子半径相近,人们开始研究Mg2SnO4陶瓷中Zn2 离子对Mg2 离子的替换。为了减少商业微波传输中的能量,传导等损失,Zn2SnO4微波介质陶瓷应运而生,研究也随之更为深入。

2. Zn2SnO4微波介质陶瓷的制备方法

目前制备Zn2SnO4微波介质陶瓷的方法主要有水热法,前驱体合成法和高温固相反应法等[8]。此次实验主要采取高温固相反应法制备Zn2SnO4微波介质陶瓷。高温固相反应法是指在一定温度下将研磨成粉末的反应物进行固相反应而得到产物的方法。反应原材料为高纯度ZnO、SnO2和TiO2粉末。制备产物为Zn2(Sn(1-x)Tix)O4(x =0, 0.03, 0.05, 0.07)。样品由传统的混合氧化物法制备。原材料以化学计量比例称出,在酒精中球磨,干燥,然后在1000℃下煅烧4小时。煅烧粉末用聚乙烯醇(PVA)作为粘合剂重新研磨12小时。将获得的粉末通过200目筛子,从而获得细粉。用2000 kg/cm2的轴向压力将获得的细粉压成直径11毫米,厚6毫米的球团。将获得的样品在1175-1250℃的空气中烧结4小时。加热率和冷却率都设置为10℃/min[9]

3.Zn2SnO4微波介质陶瓷介电性能的研究

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