Ca_3–xMg_xYb₂Ge₃O₁₂（0≤x≤3）石榴石的A位Rattling效应与微波介电性能

作者：唐莹; 相怀成; 李洁; 方亮

来源：硅酸盐学报, 2023, 51(04): 872-881.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20220702

• 微波介质陶瓷
• Rattling效应
• 石榴石
• 介电性能

微波介质陶瓷是5G/6G通讯技术的关键基础材料，具有高品质因数（Q×f）、低介电常数（εr）以及近零谐振频率温度系数（τ_f）的材料已逐渐成为研究与开发的重点。通过固相反应法制备了系列Ca3–xMgxYb2Ge3O12 （0≤x≤3）石榴石陶瓷。当0≤x≤2时，样品为正石榴石结构，相对介电常数εr逐渐从10.3增加至11.8，品质因数Q×f值逐渐从98 000 GHz降低到78 000 GHz，谐振频率温度系数τ_f在（-40～-56）×10–6/℃之间波动。当22+进入A位，εr迅速增大（～13.5）,Q×f值显著降低（～19 800 GHz），τ_f值则从负急剧转变为正(+70.5×10–6/℃)，可归之于A位Mg2+的Rattling效应以及Mg2+与Yb3+失配的缘故。根据远红外反射谱拟合外推了Ca3–xMgxYb2Ge3O12 （0≤x≤3）陶瓷微波频段的本征εr和Q×f值，与实际测量值相符合。

• 单位
  桂林理工大学; 有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室