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西安交大周迪教授课题组在褐钇铌矿结构高品质因数微波介质陶瓷领域取得新进展
发布者: 周迪 | 2022-02-16 | 732

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西安交大周迪教授课题组在褐钇铌矿结构高品质因数

微波介质陶瓷领域取得新进展

具有合适的介电常数(εr)、高品质因数(Q × f ; f=谐振频率)和热稳定性的微波介质陶瓷受到广泛的关注。另外,5G通信的发展对介质谐振天线等无源器件提出了更高的要求。近日,西安交通大学电子科学与工程学院周迪教授课题组在褐钇铌矿结构微波介质材料及介质谐振器研究方面取得了重要进展。该团队利用晶体结构精修、Raman、高分辨透射电镜等技术,并结合介电性能测试、远红外以及THz反射光谱等手段,发现通过利用Bi3+离子对单斜褐钇铌结构的SmNbO4进行Sm-位离子取代改性,获得超宽温度范围高温度稳定性(‒40 ~+120 ºC内近零TCF)和低损耗(高Q × f)的K20微波介电陶瓷材料(Sm0.875Bi0.125)NbO4 (SB0.125N):介电常数(εr)为21.9,品质因数(Q × f)为38,300 GHz@~8.0 GHz),超宽温度范围近零的谐振频率温度系数(TCF),分别为‒ 9.0 ppm/℃ (@ ‒40 ~ + 60℃ )‒ 6.6 ppm /℃ (+60 ~ +120℃)。文中进一步阐明Bi3+离子取代调节单斜褐钇铌相自发应变(导致褐钇铌矿单斜结构到四方白钨矿结构的畸变)的机理,并借此有效调节谐振频率温度系数(TCF)。此外,还利用(Sm0.875Bi0.125)NbO4陶瓷研制了圆柱形介质谐振器天线(CDRA),进一步验证该系列微波介质陶瓷材料在天线中的应用,该体系陶瓷是Sub‑6 GHz和未来毫米波应用的理想选择。相关成果以Design of a Sub-6 GHz Dielectric Resonator Antenna with Novel Temperature Stabilized (Sm1-xBix)NbO4 (x = 0 - 0.15) Microwave Dielectric Ceramics 为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。论文第一作者为西安交通大学电信学部电子科学与工程学院博士生吴芳芳,通讯作者为西安交通大学电子学院周迪教授。

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