[发明专利]Li2+xZnTi3O8+0.5x非化学计量比微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制造领域，涉及一种非化学计量比微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波一般是指频率介于300MHz～3000GHz，波长介于0.1mm～1m的电磁波。在整个电磁波频谱中，微波处于超短波与红外波之间。与普通的无线电波相比，微波的频率高，可用频段宽，信息量大，可以实现多路通信；微波的波段短，可以用较小的尺寸作出增益高，方向性强的天线，有利于微波信号的接收；微波的外来干扰小，通信质量高；微波能穿透高空的电离层，适用于宇宙通信和卫星通信等。鉴于这些优点，微波技术在通信领域有着广泛的应用前景，微波介质陶瓷主要用于制作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件，可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。

从材料角度而言，实现小型化、微型化的基础在于提高陶瓷材料的性能。由于微波介质谐振器的尺寸与所用材料的介电常数εr的平方根成反比，εr越大越有利于器件的小型化。在追求高介电常数εr的同时，还要保证材料兼有较低介电损耗tgδ和较高热稳定性(谐振频率的温度系数τ_f尽可能接近零)。国际上从20世纪30年代末就有人尝试将电介质材料应用于微波技术，60年代已制备出TiO₂微波介质滤波器，但其谐振频率的温度系数τ_f太大而无法实用化。70年代开始研究中、低介电常数的BaO-TiO₂系、(Zr，Sn)TiO₄材料、复合钙钛矿系Ba(X，Y)O₃(X＝Mg，Zn；Y＝Nb，Ta)。80年代以来Kolar、Kato等人相继发现并研究了类钙钛矿钨青铜型BaO-Ln₂O₃-TiO₂系列(Ln＝La，Sm，Nd，Pr等，简称BLT系)、复合钙钛矿结构CaO-Li₂O-Ln₂O₃-TiO₂系列、铅基系列材料、Ca_1-xLn_2x/3TiO₃系等高ε_r微波介质陶瓷。

近年来，含Li的微波介质陶瓷材料由于具有较低的烧结温度，引起了国内外研究者们的广泛关注及研究。目前研究较多的含Li微波介质陶瓷材料主要有CaO Li₂O Nb₂O₅ TiO₂以及Li₂O Nb₂O₅ TiO₂系。这些材料在烧结过程中，由于其固有烧结温度本身就较低，因此可以大幅度降低能源和成本。在前期的研究中我们发现，Li₂ZnTi₃O₈尖晶石陶瓷不仅具有优异的微波介电性能：ε_r＝26.2，Q×f＝62000GHz，τ_f＝-15ppm/℃，同时还具有低的密度和烧结温度，但是对于微波谐振器等微波器件而言，其谐振频率温度系数还是偏大，因此需要调节其谐振频率温度系数。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足提供一种具有低损耗、高介电常数，并且可在1100℃下烧结的Li_2+xZnTi₃O_8+0.5x非化学计量比微波介质陶瓷材料及其制备方法。

Li_2+xZnTi₃O_8+0.5x非化学计量比微波介质陶瓷材料化学通式为：Li_2+xZnTi₃O_8+0.5x，其中：-0.2≤x≤0.2。

所述的Li_2+xZnTi₃O_8+0.5x非化学计量比微波介质陶瓷材料的制备方法具体步骤为：

1)将纯度≥99％的Li₂CO₃、ZnO和TiO₂按化学式Li_2+xZnTi₃O_8+0.5x配制成粉体，其中：-0.2≤x≤0.2；