Sm掺杂对Ba_4La_（19.33）Ti_（18）O_（54）陶瓷结构和介电性能的影响分析.pdf

Sm掺杂对 Ba4Lal9 Ti18O54 ． 33 陶瓷结构和介电性能的影响分析 娄本浊 (陕西理工学院物理系，汉中 72003) 摘 要：主要研究了不同Sm掺杂浓度对BaLa ．ri0 陶瓷的微波介 电性能和微观结构的影响。 首先利用常规 固相反应技术制备了Sm含量Y分别为0．0，0．1，0．3，0．5和0．7的五种Ba(La一Sm)。 TiO 陶瓷样品；室温下在0．3～3．0GHz频率范围内，利用网格分析仪测量了这些样品的介电常数和介 电损耗 因子；结果表明随着Sm掺杂含量的增大，样品介电损耗明显减小，而介电常数只有微 小减少。当 Sm掺杂含量Y=0．5时，样品的介 电性能最好。此外，还利用x射线衍射仪和扫描 电子显微镜研究了样 品的微观结构及随微波介 电性能的变化。 关键词 ：微波介 电陶瓷；介 电性能；微观结构；掺杂陶瓷 随着移动通信的快速发展，对制作谐振器、 酸钕钡的损耗，故在此以Sm置换 La为基础来研 带通滤波器以及双工器等器件且具有高介 电常 究BaLa． ，Ti。O 陶瓷介 电性能最佳方案及其 数、低介 电损耗和高品质因子的高质量微波介电 微观结构。 陶瓷的需求越来越迫切 ；因此基于 Ba～RO 一 TiO (R代表稀土元素，如Sm，Nd，Pr，La等)三元 1 实验 系统的陶瓷引起广泛关注 ¨ j。有关研究 j表 明，在该陶瓷体系中Ba R TiO 陶瓷介电 以BaO(99．5％)，La，O (99．9％)，Sm，O 常数相对较高；这是因为Ba R Ti。O 固溶 (99．9％)和 TiO (99．5％)等高纯度氧化物粉末 体 具 有 正 交对 称 钨 青 铜 型 结 构，即 [R 为原料，利用传统固相反应级数合成了Sm掺杂 Ba2 ]A1[Ba]A2[V4]cTi8O5，其 中V表示空 含量 (y)分别为0．0，0．1，0．3，0．5和0．7的五种 位，A1位表示菱形结构，A2位表示五边形结构、 Ba(La。一Sm)9 TiO5陶瓷样品。将原料按相 C位表示三角形结构。三种具有不同直径的阳离 应化学配比进行混合、研磨、干燥、焙烧等过程 子占据着不同位，中问尺寸的R离子主要 占据 后，加入 3％(质量分数)有机粘合剂聚乙烯醇，再 A1位，最大的Ba离子 占据 A2位和A1位，最小 经过筛后压制成不同形状的球团。在 1200~C下 的Ti离子只占据 B位 。当X=2／3时，R离子和 将这些球 团在程控加热炉烧结 2h，最后用细金刚 Ba离子分别 占据Al位和 A2位，从而使陶瓷具 砂纸将烧结样品进行抛光，使其表面平坦光滑， 有了最低介 电损耗 ；当R为 La且 X=2／3时， 以便利于测量 。 所获得 BaLa ，，TiO 陶瓷具有最高的介电常 利用 x射线衍射仪 (Philips，pWQ1729型) 数，但同时其介电损耗也最大 。 对烧结样 品进行物相组成分析，衍射仪的20扫 本文的 目的就是研究在不引起 BaLa。，，Ti。 描范围为20。～80。；根据所得样品衍射图样，利 O 陶瓷介电常数 巨大变化基础上 明显降低陶瓷 用最小二乘法计算样品的晶格参量；当样品晶粒 的介电损耗 。由于 Sm置换 Nd可 以有效降低钛 尺寸足够大时，层间距的7利用下式计算： 作者简介 ：娄本浊(1982～)，男 ，硕士，主要从事陶瓷材料学的研究 15 =fl／2tanO (1)