Исследование электрофизических свойств керамических материалов на основе титанатов, танталатов и ниобатов щелочноземельных элементов для применения в СВЧ-электронике

• Автор: Редозубов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Требования к современным сверхвысокочастотным керамическим материалам

1.2 Основные физико-химические принципы получения керамики

с заданными электрическими свойствами в диапазоне СВЧ

1.3 Особенности технологии микроволновой керамики

1.3.1 Аттриторы мокрого помола

1.3.2 Комбинированное спекание

1.4 Структура и электрические свойства керамических материалов на основе титанатов, танталатов и ниобатов щелочноземельных элементов
1.4.1 Система І^О-БіОз-ТЮ;,
1.4.2 Система 2п0-ЫЬ205-ТЮ
1.4.3 Керамика 2п'Га
1.4.4 Керамика Ва32пТа
1.4.4.1 Приготовление керамики Ва32пТа
1.4.4.2 Кристаллическая структура керамики Ва32пТа
1.4.4.3 Электрические свойства керамики Ва32пТа209 в диапазоне СВЧ
2 ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Приготовление образцов
2.1.1 Характеристики исходных материалов
2.1.2 Технология приготовления образцов
2.2 Методы исследования
2.2.1 Определение электрических свойств керамики в соответствии
с ОСТ 11
2.2.1.1 Определение относительной диэлектрической проницаемости
и тангенса угла диэлектрических потерь на частоте 1 МГц
2.2.1.2 Определение температурного коэффициента емкости
2.2.1.3 Определение относительной диэлектрической проницаемости
в диапазоне СВЧ

2.2.1.4 Определение резонансной частоты и добротности диэлектрических резонаторов в диапазоне СВЧ
2.2.1.5 Определение температурного коэффициента резонансной частоты
2.2.2 Рентгенографический анализ
2.2.3 Высокотемпературный рентгенографический анализ
2.2.4 Рентгенофлуоресцентный анализ
2.2.5 Растровая электронная микроскопия
2.2.6 Определение кажущейся плотности
2.2.7 Определение удельной поверхности
2.2.8 Определение выходной мощности генерируемых СВЧ колебаний
2.2.9 Обработка результатов эксперимента
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Керамика с малыми значениями относительной диэлектрической проницаемости
3.1.1 Система М£28Ю.4-1У^2ТЮ.
3.1.2 Система Г^28Ю<4-М§2Т10.1-СаТЮз
Выводы по разделу 3.
3.2 Система 2пКЬ206-2по.17Е1Ьо.з3Т105С)
Выводы по разделу 3.
3.3 Керамика 7пТа2Ой
3.3.1 Синтез ИпТа
3.3.2 Фазовый состав, структура и электрические свойства керамики
ЯпТа206 в диапазоне СВЧ
3.3.3 Повышение температурной стабильности резонансной частоты
керамики 2пТа
3.3.3.1 Система 2пТа206-гп
3.3.3.2 Системы 7пТа206-Т102 и гпТа206-2г
3.3.3.3 Твердые растворы (Уп1_хСох)(Та|_2уЯгуШу)206
Выводы по разделу 3.
3.4 Керамика BaзZnTa
3.4.1 Синтез Ва3гпТа

3.4.2 Фазовый состав, структура и электрические свойства керамики Ва3гпТа209 в диапазоне СВЧ
3.4.3 Повышение температурной стабильности резонансной частоты
керамики Ваз2пТаг
3.4.3.1 Система ВазгпТагОсгВаХгОз
3.4.3.2 Твердые растворы Ва3(/.П| хМех)Та20(), где Ме=Со, 1ЧІ
Выводы по разделу 3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

о гп2мьмо87 40 гпыь2ое бо гп3ыь2о8 юо
ЫЬ205 мы % 7пО
Рисунок 1.7 - Система 7п0-МЬ205-ТЮ2. Изотермический срез при Т=1200 °С [77]
Таблица 1.6 - Параметры элементарной ячейки гпМЬ
а, А Ь, А с, А V, А3 Источник
5.0329(5) 14.1889(12) 5.7239(9) 408.751 [77]
5.026(2) 14.183(6) 5.727(3) 408.242 [80]
5.031(5) 14.170(16) 5.720(5) 407.775 [81]
Керамика на основе метаниобата цинка характеризуется исключительно высокими значениями добротности в диапазоне СВЧ. По данным [82] керамические образцы из гпЫЬ206, спеченные при Т=1150 °С в течение 2 часов, имеют следующие свойства в диапазоне СВЧ: е=25, 0>И=83700 ГГц и ТКЧ—56 МК-1. Однако, несмотря на высокий уровень добротности, керамика на основе гпЫЬ20б имеет относительно высокую температуру спекания (1150-1250 °С), а также отличный от нуля ТКЧ, что ограничивает ее применение в технологии ГТСС.
Известны работы [83-85], в которых температура спекания керамики /,пЫЬ206 была успешно снижена до 900-950 °С путем введения оксидных добавок,