[发明专利]温度稳定型低介电损耗的微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，公开了一种温度稳定型低介电损耗的微波介质陶瓷材料及其制备方法，该微波介质陶瓷材料表达式为(Mg_1/3Nb_2/3)_x(Zr_0.5Ti_0.5)_1‑xO₂,其中x＝0.1～0.2；以MgO、TiO₂、ZrO₂、Nb₂O₅为原料，采用传统固相烧结后进行退火工艺得到；其谐振频率温度系数τ_f为+13～‑13ppm/℃，品质因数Q×f值为37072GHz～45530GHz，介电常数ε_r为38.9～41.7。本发明的微波介质陶瓷材料具有较高的品质因数和近零的谐振频率温度系数；同时制备工艺简单，与现有工艺能够较好兼容，可以作为5G微波介质谐振器的候选材料，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体来说，是涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。

技术背景

随着第五代通信技术的发展与部署，微波介质谐振器在移动基站及卫星通信等领域具有广阔的应用前景。微波介电性能优异的中介ZrO₂-TiO₂基微波介质陶瓷是微波介质谐振器的候选材料之一，具备潜在的商用价值。为了进一步提高ZrO₂-TiO₂基微波介质陶瓷的介电性能，离子掺杂的技术通常被采用以进行改性研究。其中，Sn⁴⁺、(Li_1/4Nb_3/4)⁴⁺、(Zn_0.5Ti_0.5Nb)⁴⁺、(Zn_1/3Nb_2/3)⁴⁺等单一/复合离子的掺杂都对ZrO₂-TiO₂基微波介质陶瓷的介电性能有一定的改善作用，但大多不能同时具备良好的温度稳定性和较高的品质因数，以至于很难满足实际应用的需求。

近零的谐振频率温度系数表明器件具有良好的温度稳定性，较高的品质因数表明电磁波在谐振器中传输损耗的能量较少。因此，如何同时使器件具备近零的谐振频率温度系数和高Q×f值是该体系微波介质陶瓷的重点发展研究方向之一。此外，尽管有研究表明在氧气气氛下烧结和添加MnO₂对提升陶瓷的品质因数具有促进作用，但同时增加了实验成本以及工艺的复杂性。

发明内容

本发明要解决的是中介ZrO₂-TiO₂基介质陶瓷介电性能的相关技术问题，提供了一种温度稳定型低介电损耗的微波介质陶瓷材料及其制备方法，以MgO、TiO₂、ZrO₂、Nb₂O₅为原料，采用传统固相烧结和后退火工艺，制备得到的(Mg_1/3Nb_2/3)_x(Zr_0.5Ti_0.5)_1-xO₂微波介质陶瓷材料谐振频率温度系数近零、介电损耗较低，能够满足实际应用需求。

本发明通过以下的技术方案予以实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种温度稳定型低介电损耗的微波介质陶瓷材料，表达式为(Mg_1/3Nb_2/3)_x(Zr_0.5Ti_0.5)_1-xO₂,其中x＝0.1～0.2；该微波介质陶瓷材料以MgO、TiO₂、ZrO₂、Nb₂O₅为原料，采用传统固相烧结后进行退火工艺得到。