（材料学专业论文）li2onb2o5tio2微波介质陶瓷及低温烧结研究.pdf

浙江大学硕l 论文 摘要 锂铌钛( l i 2 0 - n b 2 0 5 一t i 0 2 ) 体系微波介质陶瓷体系具有频率温度系数小、 介电常数高、品质因素( q 值) 高等优良性能，但是很难满足微波通讯对微波介 质材料多样化的需求：目前锂铌钛体系的研究多数在较高温度( 不低于1 1 0 0 。c ) 进行，不能满足低温共烧的需要。为此，对该体系改性和低温烧结的研究是很有 必要的。本文在回顾了微波介质陶瓷及器件的发展现状的基础上，结合作者在开 发微波介质陶瓷器件方面的研究，对锂铌钛微波介质陶瓷体系进行粉体低温预 烧、掺杂和引入烧结助剂等研究，实现锂铌钛体系的低温烧结，提高该体系的微 波介电性能。 对9 0 0 。c 低温预烧的锂铌钛体系粉体的结构和性能研究表明，在l i n b 摩尔 比为3 2 ，9 0 0 。c 条件下，随着t i 0 2 含量的增大，体系形成含t i 的l i n b 0 3 固溶 体、m p h a s e 及金红石结构t i 0 2 等物相；当t i 0 2 为3 4 1 m 0 1 4 3 7 m 0 1 时， 低温生成的l i 2 1 1 0 3 在9 0 0 * ( 2 附近消失；当t i 0 2 大于4 3 7 m 0 1 时，形成少量 l h t i 0 3 。随着t i 0 2 含量增大，m p h a s e 的晶格参数a 增大，c 减小，最终保持稳 定的趋势，与1 1 0 0 高温预烧下的变化趋势相反。预烧温度控制在8 8 0 9 5 0 以避免低温烧结时的相转变，有利于抑制中间相的生成。 在低温预烧的基础上，进行掺杂b i 2 0 3 、z n o 对锂铌钛体系微波介电性能影 响的研究表明，z n o 能与基相中的t i 0 2 反应生成z n 2 t i 0 4 ；b h 0 3 能与基相中的 t i 0 2 反应生成b h t i 3 0 1 2 ，有利于促进烧结；在b i 2 0 3 z n o = 2 1 ( 讯) 左右出现 低共熔点，使体系烧结温度降至9 7 0 c ；少量b i 2 0 3 不利于体系q f 值的提高，但 能提高介电常数和频率温度系数，掺入z n o 使体系频率温度系数减小且变为负 值，介电常数减小，q f 值减小。通过引入适当的添加剂，可以获得介电常数可 调的，满足实际需要的微波介质陶瓷。 在低温预烧和掺杂研究的基础上，对以b 2 0 3 为烧结助剂的锂铌钛体系的低 温烧结研究表明，添加少量( 2 5 w t ) b 2 0 3 可以使该体系的烧结温度降至8 5 0 ， 使体系的频率温度系数升高，介电常数和品质因素( q f 值) 稍有降低。辅以z n o 为温度系数调节剂，低温下z n o 与基相中t i 0 2 反应生成z n 2 t i 0 4 ；随着z n o 含 第1 页共6 6 页 浙江大学硕上论文 量的增大，体系的频率温度系数减小且变为负值，介电常数也低于基相，不利于 提高q f 值，频率湿度系数随着烧结温度提高而增加。复合添加z n o 和b 2 0 3 可 以实现陶瓷粉体的低温烧结，得到微波介电性能良好的微波介质陶瓷材料：z n o 、 b 2 0 3 用量分别为4 w t 和o 5 w t 时，在9 0 0 4 c 附近可以实现低温烧结，其体系 1f = + o 6p p 州，q f = 3 2 0 0 g h z ，r = 6 3 。 最后，简单介绍了用锂铌钛体系以五氧化二钒( v 2 0 5 ) 为烧结助剂烧成的 微波介质陶瓷制成的微波器件。 关键词：锂铌钛体系微波介质陶瓷低温烧结 第1 i 页共6 6 页 浙江大学硕士论文 a b s t r a c t l i 2 0 - n b 2 0 5 一t i 0 2s y s t e mb e h a v e se x c e l l e n tm i c r o w a v ed i e l e c t r i cp r o p e r t i e s ，b u t i ti sd i f f i c u l tf o ras e r i e so fp e r f o r m a n c e ：z e r ot e m p e r a t u r ef r e q u e n c yc o e f f i c i e n t ， d i e l e c t r i cp r o p e r t i e sa n dq fv a l u et om e e tm u h i f o r m i t yo fm a t e r i a l ss y n c h r o n o u s l y m o r e o v e r , a tp r e s e n tt h er e s e a r c h e so nl i 2 0 - n b 2 0 5 一t i 0 2s y s t e mf o c u s e do nh i g h t e m p e r a t u r e ( 1l o o 。c ) a n di t i sd i f f i c u l tt or e a l i z el t c c ( 1 0 wt e m p e r a t r u r ec o f i r e d c e r a m i c ) o fm i c r o w a v e d i e l e c t r i cc e r a m i c s i ti se s s e n t i a l t o i n v e s t i g a t e i t s c h a r a c t e r i s t i c sa tl o wt e m p e r a t u r e ( n e a rt o 9 0 0 。c ) w i t h t h e g e n e r a l r e v i e wo f m i c r o w a v ed i e l e c t r i cc e r a m i c sa n dt h er e s e a r c h e so ft h ea u t h o r so nm i c r o w a v e c e r a m i c c h i p s ，t h em i c r o s t m t u r eo fl i z o - n b 2 0 s t i 0 2s y s t e mp o w d e r s c a l c i n e da t9 0 0 ，t h e e f f e c t so fa d d t i v e so nt h e p r o p e r t i e s o ft h e s y s t e m a n dt h e l o w - t e m p r a t u r e s i n t e r i n g o f t h es y s t e mw e r e i n v e s t i g a t e d t h em i c r o s t r u c m r e sa n dp r o p e r t i e so fl i 2 0 - n b 2 0 s - t i 0 2p o w d e rc a l c i n e da tl o w t e m p e r a t u r e ( 9 0 0 * ( 2 ) w e r ei n v e s t i g a t e d w i t ht h ei n c r e a s eo f t i t a n i u mo x i d e ( t i 0 2 ) c o n t e n t ，t h e r ee x i s t e dl i n b 0 3s o l i ds o l u t i o nc o n t a i n i n gt i 4 + 、m - p h a s ea n d r u f f l et y p e d t i 0 2 w h e nt h e c o n t e n to ft i 0 2w a sm o r e t h a n 4 3 7 m 0 1 ，t h e r e e x i s t e d l i 2 t i 0 3；w h e nt h ec o n t e n to ft i 0 2v a r i e df r o m3 4 1 m 0 1 t o4 3 7 m 0 1 ，l i 2 t i 0 3 d i s a p p e a r e di fc a l c i n e da t9 0 0 c w h i c hw 豁i ne x i 默e n e ea tl o w e rt e m p e r a t u r e w i t h t h ei n c r e a s eo ft i t a n i u mo x i d e ( t i 0 2 ) c o n t e n t ，t h el a t t i c e sa ( o rc ) o fm - p h a s e e l o n g a t e d ( o rs h r i n k e d ) ，j u s ti nr e v e r s ew i t ht h ep h e n o m e n o na th i 曲t e m p e r a r a r e ( 1lo o c ) t h ep o w e r sc a l c i n e d 8 8 0 c 9 5 0 。cw a sf o u n dt h a tn oi m p u r i t yp e e k si n a p p e a r a n c e t h ee f f e c t so fz i n co x i d e ( z n o ) a n db i s m u t ho x i d e ( b i 2 0 3 ) o nt h em i c r o w a v e d i e l e c t r i cp r o p e r t i e so fl i 2 0 n b 2 0 5 - t i 0 2s y s t e mw e r ei n v e s t i g a t e d z n z t i 0 4 a n d b h t i 3 0 1 2 w e r ef o u n db u th a di n a p p a r e n ti n f l u e n c e0 1 lm - p h a s e ，a n dt h el a t t e rf a v o r e d t ol o w e r s i n t e r i n gt e m p e r a t u r e w h e nb i 2 0 3 z n o = 2 1 ( w 0 ，l i q u i d w h i c ht u r n e d u l t i m a t e l y t oz n z t i 0 4a n db h t i 3 0 1 2 , w a sf o u n da n dl o w e r ds i n t e r i a gt e m p e r a t u r et o 9 7 0 c s m a l la m o u n to fb i 2 0 sd i dn og o o do fq fv a l u e , h e i g h t e n e dt h e d i e l e c t r i c 第1 1 1 页共6 6 页 浙江大学硕士论文 c o n s t a n ta n dt h et e m p e r a t u r ec o e f f i c i e n to f f r e q u e n c y ；z n ol o w e r e dt h et e m p e r a t u r e f r e q u e n c yc o e f f i c i e n tn o t a b i l i t ya n dl o w e d t h ed i e l e c t r i cc o n s t a n ti ns o m es o r t ，i tw a s c a p a b l et oa c h i e v ef e a s i b l ed i e l e c t r i cc o n s t a n tv i ai n t r o d u c eo fi m p u r i t i e sa n dm e e t d e m a n d t h ee f f e c t so fb o t hz i n co x i d e ( z n o ) a n db o r o no x i d e ( b 2 0 3 ) o nt h em i c r o w a v e d i e l e c t r i cp r o p e r t i e so f l i 2 0 - n b 2 0 5 t i 0 2s y s t e m a tl o w t e m p e r a t u r ew e r ei n v e s t i g a t e d b o r o no x i d e ( b 2 0 3 ) ( 2 5 w t ) l o w e r dt h es i n t e r i n gt e m p e r a t u r et o8 5 00 c ，i n c r e a s e d t e m p e r a t u r ef r e q u e n c yc o e f f i c i e n t ，d e c r e a s e dd i e l e c t r i cc o n s t a n t ，b u td i dn o t h i n gt o q f v a l u eo nt h ew h o l e z i n co x i d ed i s s o l v e si nb o r o no x i d ea n dr e a c t e dw i t ht i t a n i u m o x i d e ( t i 0 2 ) t of o r mz n 2 t i 0 4 w i t ht h ei n c r e a s eo f c o n t e n to f z n o ，t h et e m p e r a t u r e c o e f f i c i e n to f 盘e q u e n c yr e d u c e dt on e g a t i v e ，d i e l e c t r i cc o n s t a n tm i n i s h e da n dd i d d i s a d v a n t a g e t oq f v a l u e w i t ht h ef l u c t u a t i n go f t e m p e r a t u r e ，o ro f t h ec o n t e n to f z i n c o x i d e ( z n o ) a n db o r o no x i d e ( b 2 0 3 ) ，f r e q u e n c yc o e f f i c i e n ta n dd i e l e c t r i cc o n s t a n t w a sf e a s i b l e m i c r o w a v ed i e l e c t r i cc e r a m i c sw i mp e r f o r m a n c e r = 6 3 q f = 3 2 0 0 g h z ，1f + 0 6p p m cw a so b t a i n e d ，w h i c hw a ss i n e r e da t9 0 0 c w i t h4 w t z i n c o x i d ea n d0 5 w t b o r o no x i d e i nt h el a s ts e c t i o n , ac h i ps i n t e r e da t9 0 0 。cw i t ht h ea l d d i t i v eo fv a n a d i u m o x i d e ( v z o s ) w a se x h i b i t e d k e y w o r d s ：l i 2 0 - n b 2 0 s - t i 0 2 m i c r o w a v ed i e l e c t r i cc e r a m i c sl t c c 第1 v 页共黼页 浙江人学硕十论文 1 1 引言 第一章绪论 微波通常是指频率为3 0 0 m h z 3 0 0 0 g h z 范围内的电磁波，在真空中，其相 应的波长为l m - - 0 1 m m 。微波的低频端与超短波波段相连接，高频端则与红外 波段毗邻。常见微波波段的划分见表1 1 。 表1 1 微波频段的划分 t a b l e l 1t h ed i v i s i o no f m i c r o w a v e f r e q u e n c y 采用微波通讯，容易制成高增益的天线，可相对减小传输波道间的干扰。微 波频率高，通讯的稳定性好，频带宽，适于用作大容量通讯的载波，传输多路电 报、电话和电视信号 1 】。微波通讯主要有微波中继通讯和对流层散射通讯，同轴 电缆通讯和波导通讯，卫星通讯和宇宙通讯等。 近年来，信息容量大的卫星通讯( s l c ) 、卫星直播电视( s d l d t v ) 等系 统得到迅速发展与应用，便携式汽车电话、移动电话等个人及集团通讯移动系统 已进入日常生活。微波能得到了前所未有的高效利用。 微波谐振器是微波能得以利用的最基本的元件，其本质是一种具有储能和选 频特性的微波谐振元件，一般是指一个由任意形状的导电壁所封闭的体积，在其 内部能产生电磁振荡。微波谐振器是微波振荡器和放大器的主要部分，还可以组 成微波带通或带阻滤波器、阻抗匹配网络，用以构成波长计、倍频器、频率预选 器、回波箱等。微波谐振器按照结构形式可以分为传输线型谐振器( 由两端短路 或开路的一段微波传输线构成) 和非传输线型谐振器( 形状特殊的谐振器) 两类。 从本质上讲，微波谐振器和低频l c 回路产生振荡的物理过程都是电场能和 第1 页共6 6 页 浙江大学硕十论文 磁场能相互转换的过程，但是两者又有重要的区别【2 , 3 1 。l c 回路是集总参数电路， 微波谐振器则是分布参数电路。l c 回路只有一个谐振频率，微波谐振器具有多 谐型，微波谐振器的品质因素比l c 回路高很多。 众所周知，微波设备实现小型化、高稳定及廉价的方式是微波电路的集成化。 在微波电路的集成化进程中，金属波导实现了平面微带线集成化，微波管实现了 小型化。但是，在微波电路中发挥重要作用的各种技术谐振腔由于体积和重量太 大，难以同微带电路相集成。为了实现微波通讯的集成化、小型化、高稳定和廉 价，研制高性能的材料制作微波介质谐振器替代各种传统的金属谐振腔，已成为 高科技研究的重点项目之一。 为了满足微波谐振器小型化和微波能高效利用的要求，高性能的微波介质谐 振器应该具有体积小、损耗低、频率温度系数小等特点。在微波频率下，在共振 系的电介质中，电磁波的波长反比于介电常数e 的平方根( 九= 。er l 2 1o 为 真空中波长) ，在同样的谐振频率下，e 越大，电介质中微波波长就越小，相应 的介质谐振器的尺寸就越小，电磁能量也越能集中于介质内，受周围环境影响也 越小，然而为了减小传输波道间的干扰，介电常数又不能太大( 1 0 0 以上) ，因 而，要求材料的介电常数较大。在微波区域，损耗主要是由外电磁场与声子的相 互作用产生的，只有具备高品质因素的微波介质材料，才有可能制出低噪音的谐 振器和窄带宽微波谐振器。谐振器的频率温度系数tf 主要是由线性膨胀系数a 和介电常数温度系数t 。引起的，它们之间满足：tf = - t 。2 - n 。介质谐振器一 般都是以微波介质材料的某种振动模式的谐振频率作为其中一t b 频率，若tf 过大， 则器件的中心频率将随温度的变化而产生大的漂移，从而使器件无法稳定地工 作，而一般在l o l o p m c 左右，因而，要求材料的t 。较大。陶瓷因为具有介电 常数高、损耗低、tf 较小等优点成为微波介质材料的首选。 微波介质陶瓷是近二十年才迅速发展起来的一类新型功能电子陶瓷。以其优 异的微波介电性能在微波电路系统中发挥着介质隔离、介质波导以及介质谐振等 一系列电路功能，促使了微波电路的小型化、集成化和高品质化【4 】。与金属空腔 谐振器相比，介质谐振器的主要优点是【5 】：体积小，重量轻，无负荷品质因素高， 谐振频率温度系数稳定性好，基本无频率限制，可以适用到毫米波，容易激励， 同其他线路耦合简单等。它在微波电路中用于微波电路中的结构件( 如m i c 基 第2 页共6 6 页 浙江大学硕士论文 片，微波元器件的支撑架等，) 和功能器件( 如介质谐振器、电容器、介质天线、 介质波导、微波集成电路基片、元件、输出囱、衰减器、匹配终端及航波管夹持 棒等) 。 微波介质陶瓷除了要求具有较高介电常数，低损耗，近零频率温度系数等特 点。此外，对于具体工作条件下的微波介质陶瓷来讲，还要求物理、化学稳定性 高，材料特性经时变化率小，机械强度大，热传导率大，热扩散性好，热膨胀应 小，表面光洁，局部缺陷应尽可能少，良好的工艺性能，与电极无界面反应等。 常用的介质谐振器材料及其电性能如表1 _ 2 。 表1 2 介电谐振器常用的陶瓷材料 n i b l e l 2c e r a m i cm a t e r i a l su s e da sd i e l e c t r i cr e s o n a t o r s 随着器件封装技术的迅猛发展，使得目前的封装工艺水平已经达到了微米水 平【t 7 1 ，而微波器件还只达到毫米水平，微波器件的小型化仍然是高度集成和封 装的瓶颈。近几年出现了微波器件多层设计的新思路，采用低er 同样可以实现 器件的小型化，有可能改变微波器件小型化的困境。设计思路的转变对材料研究 也提出了新的要求，为了降低成本，器件电极材料由以往的p t 、w 、m o 等贵重 会属，改用a g 或c u 等高电导率贱金属材料【引。c u 和a g 电极的烧结温度低， 分别为1 0 6 4 ( 2 和9 6 1 9 。c 。然而传统的微波介质陶瓷烧结温度均高于1 3 0 0 。c ，远 远高于a g 和c u 的熔点。要求材料工作者探求实现低温烧结的微波介质陶瓷。 第3 页共6 6 页 浙江大学硕士论文 1 2 微波介质陶瓷的研究现状 1 2 1 微波介质陶瓷的分类 移动通讯与卫星通讯在全球范围内的迅猛发展，极大地推动了微波介质陶瓷 的研究。 根据陶瓷烧结温度不同，可将微波介质陶瓷的分为高温烧结( h t c c ) 和低 温烧结( l t c c ) 两种，前者烧结温度高于1 3 0 0 ，而后者在1 0 0 0 。c 以下。随着通 讯技术的发展，新兴l t c c 技术会逐渐取代传统的h t c c ，越来越有前景。 根据微波陶瓷材料的介电常数不同，可将微波介质陶瓷分为低e ，类( e ， 1 3 0 0 。c ) 这一阶段 第6 页共“页 浙江大学硕士论文 的研究取得的成绩总体上有一个共同特点：介质陶瓷材料的频率温度系数调节至 o p p m 。c 附近，也有较好的品质因素，但它们的介电常数普遍降至2 0 4 0 之间， 且烧结温度高。由于当时提出利用微波介质陶瓷制作微波谐振器的目的主要是利 用介质陶瓷的高介电特性使微波谐振器小型化。显然，介电常数大幅度减小又不 是人们希望的。因而，在获得良好的频率温度系数之后，人们又把研究目标转向 高介电常数材料。 表1 4 儿种典型微波介质陶瓷材料及其介电性能 t a b l et 4t y p i c a im i c r o w a v ed i e l e c t r i cc e r a m i c sa n dd i e l e c t r i cp r o p e r t i e s ( 3 ) 高介电常数微波介质陶瓷的探索 零频率温度系数的高介电微波介质陶瓷的研究遇到相当大的困难，能成功应 用的更少，见表1 5 ，它们的烧结温度在1 3 0 0 以上。 但是，近二十年来，b a o l n 2 0 3 t i 0 2 体系( l n 为稀土元素) 作为一类典 型的高介电常数微波介质陶瓷被广泛研究。最初由b o r o n 等【1 9 j 研究了 b a o l n 2 0 3 - t i 0 2 体系，得到了低损耗、小温度系数和高介电常数的介电陶瓷。随 后，k o l a r 等1 2 0 , 2 1 1 、g e n 等1 2 2 1 、j a a k o l a 等p a l 、c h e n 等 2 4 1 、g u h a 2 5 1 和t a k a h a s h i 等 2 6 , 2 7 对该体系的相图进行了较为深入的研究，指出该体系存在多个单相结构。 数年后，v a r f o l o m e e v 等【2 8 】提出存在着b a 6 - a x l n s + 2 x t i i 8 0 5 4 的圃溶体，进一步指出 某些单相实际是满足该固溶体的特定组分。一般认为，在b a o l n 2 0 3 - t i 0 2 三元 相图中，b a 6 _ 3 。l r 蚺2 x t i l 8 0 5 4 固溶体形成区域固定在b a t i 0 3 和b a l n 2 t i 4 0 1 2 ( 或 b a 6 3 x l n s + 2 x t i l 8 0 5 4 ) 的连线上，其中，t i 与o 的比为1 ：3 1 2 9 1 ，具体数据众说纷 第7 页共6 6 页 浙江大学硕士论文 纭，但是普遍认为与不同的l n 原子有关。目前，通常认为各镧系系统的固溶限 为：l a ：o 0 7 x o 7 7 3 0 ；p r ：o s x s o 7 5 1 2 8 , 3 1 ；n d ：o x o 7 t 3 2 或0 2 茎x 5 0 7 3 3 】； s m ：o 3 墨x 5 0 7 t 3 2 强e u ：o 4 x 0 5 f 3 4 】；g d ：x = 0 5 0 5 1 。 o h a s t o 等口6 ，3 7 j 孝旨出，b a 6 _ 3 x l n 8 + 2 、t i l 8 0 5 4 固溶体具有新型乌青铜型结构，这种 结构共包含三种阳离子位置：最大的是五棱柱位置( a 2 位) ，其次是由2 2 的 钙钛矿结构的菱方位( a 1 位) ，最小的是三角位c 。 表1 5 几种典型高介电微波介质陶瓷材料及其介电性能 t a b l e1 5t y p i c a lm i c r o w a v eh i g hd i e l e c t r i cc e r a m i c sa n dd i e l e c t r i cp r o p e r t i e s 其中a 2 位由b a 离子占据，a 1 位由l n 离子和b a 离子按一定比例占据，c 位空位，它们满足一定的结构通式：【l n s + 2 x b a 2 - 3 x v x 】a i b a 4 a 2 t i l s 0 3 4 ( o 1 0 0 0 0 5 51 0 2 2 2 一 l ，2 b e o ( 9 9 5 6 13 5 0 0 1 0一 ( m 助9 s c a o0 5 ) r i o ， 2 11 6 0 0 0 - - 4 )31 ，2 低损耗类 b s s z ( m u r a t a 公司) b a ( m g l c 3 t a 2 3 ) 0 3 b a ( m g l 口n b ) 0 3 b a ( z n j 口t a 2 ，3 ) 0 3 2 5 2 5 3 2 3 0 3 5 0 0 0 5 6 0 0 1 4 0 0 0 加 3 3 - 0 1 0 9 9 1 2 2 1 l ，2 1 b a ( z n l n n b ) 0 3 4 19 1 5 0 3 19 51 ，2 b a t i 4 0 9 3 9 57 0 0 0 36 1r2 中er 类 l i 2 0 - n b 2 0 s 出0 2 b a 2 t i 9 0 2 0 ( z r o8 s n o2 ) t i 0 4 b a o 4 t 1 0 2 0 1 w 0 3 5 6 0 0 3 7 3 7 3 5 2 0 0 0 7 0 0 0 1 3 0 0 0 8 4 0 0 土l o 1 5 , - o - - 0 2 l ，2 1 ，2 l ( z r s n ) t i o 。 3 66 5 0 0 士271 ，2 ( l i , n a ) l n s m i n t i 0 3 8 12 0 5 0 + 1 7 3 1 b a o 。s m z 0 3 - t t 0 2 9 22 8 0 0 高r 类b a o ( l a 2 0 3 s f n p ，) 羽0 2 8 0 ( b a , s r ) o s m 2 0 3 一t i 0 2 舯 3 7 0 0 - 5 2 一o 2 3 1 1 5 3 ( b a , p b ) o - n d 2 0 3 - t i 0 2 8 8 2 0 0 0 - - 03 l ：q 值与测试仪器有关，由于没有对仪器进行校正没有可比性 第1 l 页荚6 6 页 浙江大学预十论文 ( 4 ) 微波介质陶瓷的发展趋势 随着数据移动通讯和卫星通讯的迅速发展，特别是微波器件多层设计思想的 提出，微波器件的小型化、工作高频化与多频化进程的加速，微波介质陶瓷的低 温烧结、低损耗以及介电常数可调、微波器件的进一步实用化必然成为新一轮研 究热点：高介电材料的研究虽然有所降温，但在制作贴片式微波器件方面仍然会 在相当长的时间内占有重要地位。目前，微波介质陶瓷领域的主要研究热点有： 1 ) 传统微波介质陶瓷的低温化烧结以及中低温烧结微波介质陶瓷新体系的开发； 2 ) 高介电常数微波介质新体系探索；3 ) 微波介质陶瓷低损耗的极限与超低损耗： 4 ) 频率捷变微波介质陶瓷等；5 ) 微波材料的实用化。 而在低温烧结微波介质陶瓷的研究中，主要围绕以下几个方面展开： 传统微波介质陶瓷材料的复合改性低温化： 传统的中高温烧结微波介质陶瓷的低温化烧结； 新的中低温烧结微波介质陶瓷材料体系的探索； 低温烧结微波介质陶瓷材料的实用化。 1 3 立题依据及研究内容 1 3 1 背景 微波通讯的迅猛发展催生了第三代移动通讯( 3 g ) ，在全球范围内，包括日 本、韩国、美国、以色列在内的国家，都有相当强大的微波通讯技术，在微波介 质材料的研究方面也走在世界的最前沿。而中国在这些方面的能力相当薄弱，主 要包括微波电路设计、微波介质材料及器件工艺等三方面。 由于历史原因，我国微波器件多层设计思想很落后技术，工艺技术( 主要是 精度) 也很落后，尚没有能力生产高性能、小型化的微波器件。因此，尽管多层 设计思想已经被国外提出来，我们仍然无法采用低介电常数的介质陶瓷进行小型 化的器件设计，但介电常数太大又不利于提高器件使用性能。从这两方面讲，选 择一个介电常数稍高、品质因素高、容易实用化的微波介质陶瓷是比较切实的做 法。 锂铌钛( l i 2 0 - n b 2 0 5 - t i 0 2 ) 体系是一个重要的微波介质陶瓷，其基相的烧结 温度低( 1 1 0 04 c ) ，品质因素高，频率温度系数小，在一定范围内正负可调，介 第1 2 页共6 6 页 浙江大学顾+ 论文 电常数高( 6 0 7 0 之间) ，是一种极有可能迅速实用化、适合中国国情的微波介 质体系。为此，本论文以l i 2 0 - n b 2 0 5 一t i 0 2 体系微波介质陶瓷作为研究对象。 1 3 2 l i 2 0 - n b 2 0 5 - t i 0 2 体系简介 早在1 9 8 7 年，m e v i l l a f u e r t e c a s t r e j o n ，a a r a g o n p i n a 等人 对l i 2 0 - n b 2 0 5 t i 0 2 三元体系进行了系统的研究与总结，报道了该三元系统的每 两个组分在7 0 0