Ca3–xMgxYb2Ge3O12(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

单位：1.桂林理工大学材料科学与工程学院有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室广西光电材料与器件重点实验室2.桂林理工大学理学院

关键词：微波介质陶瓷  Rattling效应  石榴石  介电性能

分类号：

出版年,卷(期):页码：2023,51(4):872-881

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20220702

摘要：

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(τf)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τf在(-40～-56)×10–6/℃之间波动。当2<x≤3时，Mg2+进入A位，εr迅速增大(～13.5),Q×f值显著降低(～19 800 GHz)，τf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。

基金项目：

国家自然科学基金项目(21965009)； 广西壮族自治区自然科学基金项目(2022GXNSFBA035602)；

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