[发明专利]一种钙钽基微波介质薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以氧化物成分为特征的微波介质薄膜材料及其制备方法，具体为一种高品质因子、近零谐振频率温度系数的钙钽基微波介质薄膜及其制备方法，属于新型材料和电子与信息领域。

背景技术

随着通讯技术的快速发展，在微波频段使用的微波介质材料已经广泛的应用于谐振器，滤波器，雷达，广播卫星等领域。其中，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，是现代通信技术中的关键基础材料。现代移动通信经过近30年的发展，已在全球范围内日益普及。互联网技术的加入和迅猛发展，使移动通信的信息容量呈指数增长。目前全球对以高速传输数据并能传送图像为特征的第三代（3G）移动通信系统的研究日益升温，为了扩大频率资源，移动通信必将朝更高频段迈进。另一方面，随着移动通信和便携式终端正向着轻量化、小型化、集成化、高可靠性和低成本方向发展，这对以微波介质陶瓷为基础的微波电路元器件也提出了更高的要求。

目前，应用于微波电路的介质陶瓷，应满足如下介电特性的要求：(1)具有高相对介电常数ε_r以减小器件尺寸，一般要求ε_r≥20；(2)具有高品质因子Q_f以降低噪音，一般要求Q_f≥3000；(3)接近零的谐振频率温度系数τ_f以保证温度的稳定性，最好在-10ppm/℃≤τ_f≤10ppm/℃。然而通常的一种微波介质陶瓷很难兼具以上三种高性能，特别是很多材料的频率温度系数远远不能达到所要求的数值，相去甚远。

目前，由于钙钛矿结构的微波介质材料通过掺杂改性能够获得不同方面的优异性能，逐渐成为研究热点，特别是CaTiO₃基、Ca(Mg_1/3Nb_2/3)O₃基以及CaTiO₃和Ca(Mg_1/3Nb_2/3)O₃的固溶体陶瓷，它们分别拥有ε_r～170,～28和～48,Q_f～3600,～58000和～32500以及τ_f～+800ppm/°C,～-48ppm/°C和～-2ppm/°C而得到广泛关注。可以看出通过将具有正负频率温度系数的两种陶瓷复合，可以完美的解决如上频率温度系数的问题。可是由于钙钛矿结构的微波介质陶瓷烧结温度高达1400℃，很难制备，而通信及微电子技术的快速发展要求更小的芯片尺寸和更低的集成电路成本，如果能够制备具有高介电常数、高品质因子和近零频率温度系数的微波介质薄膜，并将其应用于集成电路中将对实现微波电路的集成化和薄膜化具有重要的作用。

目前，尚未见到在该体系中通过Pechini法制备出高品质因子和近零频率温度系数的Ca(Mg_1-x/3A_x/3Ta_2/3)O₃）微波介质薄膜的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钙钽基微波介质薄膜及其制备方法，薄膜品质因子高，谐振频率温度系数近零，是一种性能优良的微波介质薄膜材料。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种钙钽基微波介质薄膜，其特征在于：该薄膜由氧化物形式的Ca和Mg及Ta与Ni、Zn或Co组成，以通式Ca(Mg_1-x/3A_x/3Ta_2/3)O₃表示，式中0.1≤x≤0.9，A为二价Ni、Zn或Co元素。优选地，0.2≤x≤0.8。（它是一个复合化合物，正负价是守恒的，式中Ta是+5价的，其它是+2价）该钙钽基微波介质薄膜材料相对介电常数ε_r≥25；品质因子Q_f≥19000；谐振频率温度系数τ_f接近零为-10ppm/℃≤τ_f≤10ppm/℃。

本发明的一种高品质因子、近零谐振频率温度系数的钙钽基微波介质薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)钙钽基微波介质薄膜前躯体溶液的制备