[00136835]钙钛矿微波陶瓷显微组构和电学微结构与其高介电高损耗来源构效关系研究

近10年来,微波陶瓷在保持谐振温度近零、Q×f值高于3000GHz的情况下,未见介电常数高于150的微波陶瓷,这主要是高介电微波陶瓷的高介、高损耗来源机制没有得到合理有效的阐明。为促进高介电微波陶瓷发展,本项目选择4类介电常数差异大的钙钛矿结构微波陶瓷进行了电学微结构分析。结果发现高介电性贡献主要来自于晶粒,晶界也有一定的贡献,其贡献程度与晶粒尺寸大小有关,而界面层则对高频介电性无响应;损耗相对较大的微波陶瓷晶粒和晶界损耗主要源于氧离子二次离子化,损耗较小陶瓷则来自于离子化的电子电导;晶粒与晶界电导均为欧姆型导电机制。晶粒微米级的微波陶瓷,其高频介电性贡献接近于单晶体（即完全本征贡献）,晶体结构基本能反映陶瓷体的介电性影响;晶粒亚毫米级,晶界介电性贡献明显增大;亚微米级微波陶瓷,晶界介电性贡献进一步增加,意味着晶粒和晶界的异质行为减弱。研究过程中得到一些重要结果：（1）超高介电Li0.5RE0.5TiO3-Bi0.5Na0.5TiO3（RE=Nd, Sm）微波陶瓷,其εr =140~155,Q.f=1, 200~1,500 GHz,TCF ＜26 ppm/℃;（2）无钽超低损耗Mgn+1TinO3n+1微波介质陶瓷,其εr = 15~21,Q.f= 150, 000~350, 000 GHz,TCF= -45-5.0 ppm/℃;（3）超低介电RE-Mg-Al-Si-Ti-O（RE为稀土）微波介质微晶玻璃,其εr = 3.8~6.0,Q.f= 15, 000~180, 000GHz,TCF=-5.0+5.0 ppm/℃;（4）Sr0.2Ca0.488Nd0.208Ti1-xGa4x/3O3微波介质陶瓷,其εr = 43.7, Q.f = 60100 GHz,TCF= 8.3 ppm/℃。项目执行中发表SCI/EI论文42篇,其中JCR 二区 2篇;申请发明专利3项,授权1项。