Ge4+取代对BaSnSi3O9陶瓷烧结行为和微波介电性能的优化

作者：杜康; 尹长志; **庆; 张猛; 吕文中; 雷文^*

来源：硅酸盐学报, 2023, 51(04): 866-871.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20220461

• 陶瓷
• 烧结行为
• 晶体结构参数
• 微波介电性能

微波介质陶瓷是制造5G通信元件的关键材料，采用传统的固相反应法制备Ba Sn(Si1–xGex)3O9(0≤x≤1.0)微波介质陶瓷，研究Ge4+取代Si4+对BaSnSi3O9陶瓷烧结行为、晶体结构和微波介电性能的影响。结果表明：BaSnSi3O9陶瓷在最佳的1 450℃烧结温度下表现出多孔的微观结构，并呈现较差的微波介电性能(介电常数εr=6.61，品质因数Q×f=7 977 GHz (谐振频率为15.03 GHz)，τf=?37.8×10–6/℃)。通过Ge4+对Si4+的取代能形成Ba Sn(Si1–xGex)3O9固溶体，其晶体结构为六方结构和P-6c2空间群。采用Ge4+对Si4+的取代促进了Ba Sn(Si1–xGex)3O9 (0≤x≤1.0)陶瓷的烧结，改变了晶体结构参数实现对陶瓷微波介电性能的优化。BaSn(Si1–xGex)3O9(0≤x≤1.0)陶瓷的Q×f值主要与Si/Ge—O和Sn—O键中共价键的比例有关，在x=1.0时Ba Sn(Si1–xGex)3O9陶瓷具有最优的微波介电性能：εr=8.53,Q×f=15 829 GHz (谐振频率为14.41 GHz)，τf=?34.2×10–6℃–1。

• 单位
  光学与电子信息学院; 华中科技大学