نویسنده
پژوهشگاه مواد و انرژی، پژوهشکده انرژی، کرج، ایران
چکیده
سرامیک‌های دیالکتریک مایکروویو امروزه به عنوان اجزای غیرقابل جایگزین در دستگاه‌ها و سیستم‌های مورد استفاده در فرکانس‌های مایکروویو برای مثال تلفنهای همراه و سیستم‌های ماهوارهای به کار میروند. در این تحقیق اثر افزایش مقادیر متفاوت BaZrO3، بر روی ریز ساختار و خواص دیالکتریک مایکروویو یک ترکیب با مبنای Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN) که با فرمول (0.9-x)Ba([Zn0.6Co0.4]1/3,Nb2/3)O3–0.1Ba(Ga1/2Ta1/2)O3–xBaZrO3 نشان داده میشود و در آن x=0-0.1میباشد ، مورد بررسی قرار گرفته است. دانسیته در اثر افزایش مقدار BaZrO3 تا x=0.08 افزایش و سپس کاهش مییابد. آزمایشهای پراش پرتوX نشان دهنده حضور فاز Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 به همراه میزان بسیار ناچیزی از یک فاز ناشناخته برای سرامیک‌های با مقادیر x=0,0.02,0.04 میباشد. با این‌حال مطالعات ریزساختاری توسط میکرسکوپ نوری نشان داد که فاز دوم در ریز ساختار سرامیک‌های با x=0.06,0.08,0.10 نیز وجود دارد و به دلیل میزان پایین آن توسط آزمایش پراش پرتو X قابل تشخیص نیست. پیک سوپرساختار در طیف پراش پرتو X هیچ‌کدام از ترکیبات مشاهده نشد. فاکتور کیفیت (Q´f) برای نمونه با x=0.08 برابر با GHz4366 بود که بسیار پایین میباشد. برای بقیه نمونهها نیز فاکتور کیفیت پایین و قابل اندازهگیری نبود. همان‌طور که اشاره شد بررسیهای ریزساختاری و پراش پرتو X نشان داد که فاز دوم در تمامی نمونهها وجود دارد بنابراین علت اصلی میزان پایین فاکتور کیفیت که برای تمامی نمونهها مشاهده شده را میتوان باحضور فاز دوم در ریز ساختار توجیح کرد.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The effect of BaZrO3 addition on microstructure and microwave dielectric properties of (0.9-x)Ba([Zn0.6Co0.4]1/3,Nb2/3) O3–0.1Ba(Ga1/2Ta1/2)O3–xBaZrO3 ceramics with x=0-0.1
نویسنده [English]
- Keivan Asadian
Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran
چکیده [English]
Microwave dielectric ceramics are irreplaceable components used in devices and systems utilized at microwave frequencies for example mobile and satellite communication systems. In this study the effect of the addition of different amounts of BaZrO3 on the microstructure and microwave dielectric properties of a composition based on Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 (BZN) ceramic, i.e. (0.9-x)Ba([Zn0.6Co0.4]1/3Nb2/3)O3–0.1Ba(Ga1/2Ta1/2)O3–xBaZrO3 where x=0-0.1, has been investigated. Density increased with an increase in BaZrO3 content up to x=0.08 and then decreased. XRD analysis showed the presence of BZN phase together with a small amount of anunknown second phase for ceramics with x=0, 0.02 and 0.04. However, microstructural investigations through optical microscopy showed that ceramics with x=0.06, 0.08 and 0.10 also contained a second phase which could not be detected by X-ray diffraction technique because a small amount of the second phase was present. No super structure peak was observed for ceramics with different BaZrO3 levels. Quality factor for the sample with x=0.08 was 4366 GHz which was very low. The measurement of quality factor for other samples was not also possible due to their low Q values. As mentioned beforeَ showed that all samples contained a second phase; therefore, the low values of quality factor observed for all samples could be attributed to the presence of the second phase.
کلیدواژه‌ها [English]
- Electroceramics
- microwave dielectrics
- perovskite
- sintering
- microstructure
- quality factor
- Jinga, S.I., Stoleriu, S., and Busuioc, C., Microwave dielectric properties of Ba(Zn1/3Ta2/3)O3 ceramics doped with Nb2O5, MnO2 or V2O3, Materials Research Bulletin, 2012, 47(11), 3713-3718.
- Wersing, W., Microwave Ceramics for Resonators and Filters, Current Opinion in Solid State & Materials Science, 1996, 1(5), 715-731.
- Kawashima, S., Nishida, M, Ueda, I, Ouchi, H, Ba(Zn1/3Ta2/3)O3 Ceramics with Low Dielectric Loss at Microwave Frequencies, Journal of the American Ceramic Society, 1983, 66, 421-423.
- Davies, P.K., Tong, J., Negas, T, Effect of Ordering-Induced Domain Boundaries on Low-Loss Ba(Zn1/3Ta2/3)O3-BaZrO3 Perovskite Microwave Dielectrics, Journal of the American Ceramic Society, 1997, 80(7), 1727-1740.
- Scott, R.I., Thomas, M, Hampson, C, Development of Low Cost, High Performance Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 Based Materials for Microwave Resonator Applications, Journal of the European Ceramic Society, 2003, 23, 2467-2471.
- Brixner, L.H., Preparation and Structure Determination of Some New Cubic and Tetragonally-Distorted Perovskites, Journal of Physical Chemistry, 1960, 64, 165-166.
- Chen, , Chan, H., Harmer, M.P., Ordering Structure and Dielectric Properties of Undoped and La/Na-doped Pb(Mg1/3Nb2/3)O3, Journal of the American Ceramic Society, 1989, 72(4), 593-598.
- Hughes, H., Azough, F., Freer, R., Iddles, D., Development of surface phases in Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-Ba(Ga1/2Ta1/2)O3 microwave dielectric ceramics, Journal of the European Ceramic Society, 2005, 25(12), 2755-2758.
- Azough, F., Leach, C., Freer, R. , Effect of V2O5 on the sintering behaviour, cation order and properties of Ba3Co7Zn0.3 Nb2O9 ceramics, Journal of the European Ceramic Society, 2005, 25(12), 2839-2841.
- Reaney, R.I, Iqbal, Y., Zheng, H., Feteira, A., Hughes, H., Iddles, D., Muir, D., Price, T., Order-Disorder Behavior in 0.9Ba([Zn6Co0.4]1/3Nb2/3)O3-0.1Ba(Ga0.5Ta0.5)O3 Microwave Dielectric Resonators, Journal of the European Ceramic Society, 2005, 25, 1183-1189.
- Tamura, H., Konoike, T., Sakabe, Y., Wakino, K., Improved High-Q Dielectric Resonator with Complex Perovskite Structure, Journal of the American Ceramic Society, 1984, 67, C-59_C-61.
- Hakki, B. W., Coleman, P.D., A Dielectric Resonator Method of Measuring Inductive Capacitance in the Millimeter Range, IRE Transactions on Microwave Theory and Technology, 1960, 8, 402-410.
- JCPDS File Card No. 039-1474.
- Wu, H., Davies, P. K., Influence of Non-Stoichiometry on the Structure and Properties of ba(Zn1/3Nb2/3)O3 Microwave Dielectrics: III. Effect of Muffling Environment, Journal of the American Ceramic Society, 2006, 89 [7], 2264-2270.
- d’Astorg, S., Marinel, S., Effects of the Sintering Atmosphere on Nb-based Dielectrics, Ceramics International, 2007, 33, 1515-15-19.
- Noh, S. Y., Yoo, M. J., Nahm, S., Choi, C. H., Park, H. M., Lee, H. J., Effect of Structural Changes on the Microwave Dielectric Properties of Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 Ceramics, Japanese Journal of Applies Physics, 2002, 41, 2978-2981.Ioachim , M.I. Toacsan, M.G. Banciu, L. Nedelcu , C.A. Dutu, M. Feder, C. Plapcianu, F. Lifei, P. Nita, Effect of the Sintering Temperature on the Ba(Zn1/3Ta2/3)O3 Dielectric Properties, Journal of the European Ceramic Society, 2007, 27, 1117-1122.
)