Надвисокочастотний діелектричний матеріал на основі титанату барію неодиму

Надвисокочастотний діелектричний матеріал на основі титанату барію неодиму, що включає ВаСО, Nd2O3 і ТЮ2 , який відрізняється тим, що для покращення термостабільності електрофізичних властивостей за рахунок впливу на характер розподілу ІОНІВ складної катіонної під ґратки титанату барію неодиму в області ХІМІЧНИХ складів, що відповідає формулі (Ваі уРЬу)6 xNd8+2x/3Tii8O54 при 0 < х < 1,5 та 0,20 100x10 6КГ1), які на два порядки перевищують значення необхідні в техніці НВЧ На Фіг 2 приведені температурні залежності діелектричної проникності (s)- (4-6), і тангенса кута діелектричних втрат (tg 5= 1/Q) (4'-6') діелектричних матеріалів (Ваі yPby)6xNd8+2x/3Tii8O54, що відносяться до заявленого матеріалу Нумерація ви До складу відомих НВЧ діелектриків на основі титанатів барію лантану входять ВаО, І_а2Оз і ТЮ2 які утворюють тверді розчини типу Ває хІ_а8+2х/зТїі8О54 - аналог [2] Недоліком таких матеріалів є значні діелектричні втрати в НВЧ діапазоні і висока температурна нестабільність електрофізичних властивостей (ТКЧ » 1 0 6К~1) (таблиця) Найбільш близьким по технічній суті і досягнутим результатам до винаходу, який заявляється, є НВЧ діелектричні матеріали на основі титанатів барію неодиму, які відносяться до твердих розчинів типу Ba6XNd8+2x/3Tii8O54 - прототип [3, 4] На Фіг 1 приведені температурні залежності діелектричної проникності (s)- (1-3), і тангенса кута діелектричних втрат (tg 5= 1/Q) (1'-3') діелектричних матеріалів Ba6XNd8+2x/3Tii8O54, що відносяться до прототипу Нумерація вибрана ВІДПОВІДНО ДО ХІМІЧ ВаО ТЮ2 Nd2O3 РЬО 9,2-10,8 36,4-38,5 33,7-40,0 10,7-20,7 брана ВІДПОВІДНО до ХІМІЧНИХ складів, наведених в таблиці При частковому заміщенні ІОНІВ барію на іони свинцю температурна стабільність електрофізичних властивостей покращуються, при цьому 1 О о 0 0 ю 58007 температурний коефіцієнт резонансної частоти змінюється від позитивних до негативних значень, проходячи через нуль (Фіг 2, таблиця) Це має важливе значення для технічних застосувань, оскільки для електронних НВЧ схем необхідні температурно стабільні діелектрики з фіксованими незначними як позитивними так і негативними значеннями ТКЧ (ТКЧ~±10 6 К 1 ) Покращання термостабільності електрофізичних параметрів титанатів барію неодиму відбувається за рахунок впливу на характер розподілу ІОНІВ складної катіонної підгратки в різних кристалографічних положеннях, що має місце при частковому заміщенні ІОНІВ барію іонами свинцю в певній області ХІМІЧНИХ складів, що відповідає (Ваі уРЬу)бxNd8+2x/3Tii8054, 0 < х < 1 5 , 0 2 0 < у < 0 70 Приклади НВЧ діелектрики на основі титанатів барію неодиму одержували методом твердофазних реакцій, де в якості вихідних реагентів використовували ВаСОз, ШгОз, ТЮг, і РЬСОз, кваліфікації "о с ч " Для зменшення забруднення шихти під час технологічного процесу робочі поверхні барабанів були покриті вакуумною гумою Термічний аналіз проводили за допомогою приладу STA 409 систе ми Netzsch на повітрі з різною швидкістю нагріву 0 5 - 10°С/хвил Вміст ОСНОВНИХ елементів визначили за допомогою ХІМІЧНОГО аналізу Рентгенофазовий аналіз (РФА) проводили за допомогою рентгенівського дифрактометра ДРОНЗ-УМ (Cuaвипромінювання, Ni фільтр) Мікроструктуру кераміки досліджували за допомогою скануючого електронного мікроскопу (SEM)- JEOL JXA 840A, Тгасог Series II і просвічуючого електронного мікроскопу (ТЕМ)- JEOL 2000FX працюючого при 2000кВ Вимірювання електрофізичних характеристик кераміки барій-лантаноідних титанатів (діелектричної проникності s, тангенса кута діелектричних втрат tg 5i температурного коефіцієнту частоти ТКЧ) на частоті ЮГГц проводили методом "діелектричного резонатора" В таблиці приведені порівняльні електрофізичні характеристики титанатів барію неодиму без заміщення ІОНІВ барію і з частковим заміщенням їх на іони свинцю Як видно із даних таблиці часткове ізовалентне заміщення ІОНІВ барію іонами свинцю дозволяє значно покращати термостабільність електрофізичних характеристик НВЧ діелектриків на основі титанатів барію неодиму Таблиця Електрофізичні властивості титанатів барію неодиму ВаО Nd2O3 ТіО2 РЬО 1 2 3 4 5 6 7 24 8 21 8 189 159 122 90 120 36 4 39 0 41 6 35 0 34 0 33 7 33 4 38 8 39 2 39 5 37 4 36 8 36 4 36 6 0 0 0 11 7 170 20 9 180 Питома густина кераміки х103г/см 5 95 5 80 5 65 5 95 5 95 6 05 5 95 8 91 33 5 36 4 21 0 60 95 350 -5 9 10 11 12 13 14 15 16 17 65 132 174 134 140 100 70 109 142 33 3 38 8 38 3 37 6 40 0 37 1 36 5 34 5 40 4 36 2 36 2 38 3 37 9 36 0 37 2 36 8 36 6 38 9 24 0 11 8 60 11 1 100 157 197 180 65 60 59 5 85 5 88 58 5 92 5 95 60 58 99 94 90 88 86 93 89 91 82 150 500 650 600 500 500 450 550 650 -50 +4 +90 +20 +30 +1 -20 +1 +8 18 142 39 0 38 2 86 5 85 87 400 +2 19 20 21 22 23 24 145 108 100 98 120 77 40 7 40 0 40 0 40 5 41 0 39 7 39 1 39 0 39 2 38 2 38 0 37 8 57 102 108 11 5 90 148 5 75 5 82 58 59 57 5 85 84 82 84 80 82 79 600 550 550 500 400 200 +15 +2 +20 +10 +25 -ЗО ХІМІЧНИЙ склад, %мас No Список літератури 1 Диэлектрические резонаторы в микроэлек Електрофізичні властивості наЮ 1 0 Гц Примітка ТКЧ, 10 S Q 6К1 100 50 +450 Приведені як 97 250 +120 прототип 90 650 +90 92 600 +95 93 650 +25 96 400 +1 94 450 +10 Матеріал, який заявляється В таблиці виділені строки, що відповідають заявленому матеріалу тронике СВЧ/ Безбородов Ю М , Гассанов Л Г , Липатов А А и др — Обзор ЭТ Сер Электроника 58007 СВЧ вып 4(786) М ЦНИИ "Электроника" 1981, с 82 2 Мудролюбова Л П , Лискер К Е , Ротенберг Б А, Лимарь Т О , Борщ А Н , Керамические материалы на основе соединений ВаЬпгТцО^ для высокочастотных конденсаторов// Электронная техника Сер «радиодетали и радиокомпоненты» — 1982 —вып 1, — №46 — С З - 8 6 3 Kolar D , and Suvorov D High permittivity microwave ceramics// Eur J Solid State biorg Chem — 1995 — Vol32 P 751 -760 4 Valant M , Suvorov D , and Kolar D The Role of B12O3 in Optimizing the Dielectric Properties of Ba4 5NdgTii8O54 based Microwave Ceramics// J Mater Res — 1996 — V 11, — № 4 — P 928 931 Є 100 tgs 90 0,004 30 0,002 0 -50 -25 25 50 T,°C ФІГ.1 100 4 t g 5 O-g-0—0-Ф-0—Q 90 0,006 0,004 30 0,002 ЕЪ-О—О—О—О—О—В -50 -25 0 25 50 т,°с Фіг.2 Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна