烧结温度和CaTiO₃添加对不稳定层状Ca_n+1Ti_nO_3n+1（n=1）陶瓷体系结构与介电性能的影响

刘飞¹，黄先培²，袁昌来²，陈国华²

1. 桂林电子科技大学机电工程学院2. 桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室

摘 要：采用固相反应法制备了Ca₂TiO₄+xwt%CaTiO₃（x=0、0.8、1.6和3.2）陶瓷,并分析了其相组成与结构、显微结构、烧结温度和微波介电性能之间的影响关系。室温XRD晶体结构分析表明:未掺杂CaTiO₃的Ca₂TiO₄体系主晶相受烧结温度的影响明显,由1400℃烧结的正交结构CaTiO₃相转变为1420℃烧结的四方结构层状Ca₃Ti₂O₇相。当烧结温度由1420℃升高至1450℃时,不同含量CaTiO₃掺杂均能使Ca₂TiO₄体系中主晶相的含量和成分发生改变。其中,1.6wt%³.2wt%的CaTiO₃掺杂可使Ca₂TiO₄体系获得稳定且含量较高的Ca₃Ti₂O₇相。微波介电性能测试结果显示,未掺杂的Ca₂TiO₄体系的ε_r、Q×f和τ_f值均在其主晶相发生改变时大幅降低,分别由1400℃烧结的85.84、10030 GHz和508.87×10^-6/℃降至1420℃烧结的59.04、2340 GHz和93.13×10^-6/℃,而不同含量的CaTiO₃掺杂则可在一定范围内稳定复相Ca₂TiO₄体系的Q×f值。

关键词：层状钙钛矿;Ca₂TiO₄;微波介电性能;CaTiO₃;