[发明专利]一种锰离子取代制备高品质因数铌酸钕微波介质陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷组合物，具体的说，是涉及一种高品质因数铌酸钕微波介质陶瓷。

背景技术

随着电子信息技术不断向高频化和数字化方向发展，对元器件的小型化，集成化以至模块化的要求也越来越迫切。铌酸盐材料是重要的电子材料，具有优良的光电性能和非线性光学性能、良好的光学效应和电学性能以及变晶相界等独特性质，是一种很有研究和应用价值的多功能材料，其目前主要用于制造电容器和光电子器件。随着人类社会的进度，对电子材料应用于各种电子设备组成部件的性能要求趋于多功能化。因此追求高品质因数、高介电常数、近零或可调温度系数以及同时能够具有多种功能的材料为当前电子材料发展的重要趋势。

近年来微波通信随着手机、卫星、雷达等设备的快速发展成为研究的热点之一，为了能够满足通信设备的快速、高效、低损特性的要求，改善铌酸盐陶瓷的微波介电性能将是研究的重点之一。稀土铌酸盐(LnNbO₄)是一系列结构、相变特性和物理性质类似的微波介质材料，其中的Ln包括La至Lu的全部稀土元素，当Ln被Nd替代时即为铌酸钕（NdNbO₄）陶瓷。基于研究人员的研究，铌酸钕陶瓷属于类钙钛矿白钨矿结构，具有适当的介电常数εr（19.6），近零的谐振频率温度系数τf（-24ppm/℃），但品质因数Q×f较低（33000GHz）。品质因数较低将导致材料在信号传输过程中增大损耗，不利于高频、微波通信传输时的应用，不能适应现代通信的发展趋势。

因此，品质因数制约着铌酸钕陶瓷的应用，但目前对其制备方法和改性研究的报道较少。

发明内容

本发明要解决的是目前铌酸钕陶瓷品质因数较低的技术问题，提供一种锰离子取代制备高品质因数铌酸钕微波介质陶瓷，采用传统固相法，以锰离子对钕离子进行取代，在介电常数和谐振频率温度系数基本保持不变的同时，大幅提高了铌酸钕系陶瓷的品质因数。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

本发明的有益效果是：

本发明的锰离子取代铌酸钕微波介质陶瓷采用锰离子取代NdNbO₄中A位的Nd，经试验证明，品质因数在33700-80000GHz范围内，高的品质因数能够满足通信频率在高频带时对材料的要求，同时能满足卫星广播和移动电话基站等微波设备在个人通信领域的广泛的应用。

特别是，当烧结温度为1250℃，保温时间4h，一次球磨、二次球磨时间均为6h，MnCO₃的摩尔数为0.03时，介电常数为18.7，谐振频率温度系数为-41ppm/℃,这是由于产生了二相MnNb₂O₆，其具有负的谐振频率温度系数-74.3ppm/℃，从而使制备的铌酸钕系微波介质陶瓷的谐振频率温度系数往负方向偏；由于在x=0.03时的NdNbO₄陶瓷的表面颗粒长大且光滑，从而减小了晶界面积，而品质因数与颗粒的尺寸和晶界面积有关，获得最大品质因数为80000GHz(8.7GHz)。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

以下实施例均采用纯度大于99.9%的化学原料Nd₂O₃、Nb₂O₅、MnCO₃。

实施例1