微波通讯是现代通信技术中的关键环节,他与近些年的现代通信技术和雷达技术的快速发展息息相关。与传统通讯相比,微波方式可以扩大用户容量,保证信号具有较高的质量,同时也能满足远程通讯的需求。低介微波介质陶瓷应用于微波基板和高端元器件中(智能交通系统、超稳定谐振器、超高速无线局域网)。传统的低介微波介质有:Al2O3、铝酸盐、硅酸盐以及Y2BaCuO5等。自2010年以来又出现了三类新兴的低介微波介质陶瓷:镓酸盐、锡酸盐、YAG。其中镓酸盐由于基体就具有较高的品质因数和较低的频率温度稳定系数成为具有研究和应用前景的低介微波介质陶瓷。
近期本中心微波功能材料团队研究了CuO掺杂的镓酸锌微波介质陶瓷,并且研究了CuO掺杂对ZnGa2O4微波介质陶瓷的结构和性能的影响。ZGO基体的与ZCGO的烧结温度和介电常数两个参数没有发生变化,但是0.7%CuO-ZnGa2O4的品质因数提高了12.8%,频率温度稳定系数提高了14.2%。CuO 进入ZnGa2O4晶格后衍射峰向低角度移动,说明Cu2+进入到了32(d)的位置,也就是在ZnGa2O4的正尖晶石结构中引入了反尖晶石结构。GSAS精修结果也证实了这一结果。
该工作得到了江苏先进无机功能复合材料协同创新中心、江苏省优势学科、广东省科学技术等项目的资助和支持。
图1 不同掺Cu量下(Zn1-yCuy)Ga2O4微波介质陶瓷的XRD及主衍射峰放大图
图2 ZGO和ZCGO(0.7%)的XRD精修图
表1 ZGO 与0.7% CuO-ZGO的结构和性能对比
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Ts |
Q*f |
εr |
τf |
ZGO |
1400 |
78541 |
9.82 |
-70 |
0.7% CuO-ZGO: |
1400 |
88568 |
9.9 |
-60 |
σ |
0 |
12.80% |
0.80% |
14.28% |
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