마이크로파용 세라믹 유전체로 사용되는 MgTiO$_3$-CaTiO$_3$계 유전체에 Li을 첨가하여 이때 얻어지는 마이크로파 유전특성과 소결특성에 대하여 알아보았다. 94MgTiO$_3$-6CaTiO$_3$으로 주조성을 고정시키고 여기에 Li$_2$CO$_3$를 Li원자 기준으로 0 ~ 10 mol% 범위 안에서 첨가하여 1200~140$0^{\circ}C$의 온도에서 4시간 소결하였다. Li의 첨가량이 적을 때에는 유전체의 품질계수와 유전상수가 모두 감소하였으나 약 lmol% 이상 되면 다시 증가하였으며, 이후 첨가량이 과도해지면 다시 서서히 감소하는 경향을 볼 수 있었다. 1.0 ~ 3.0 mol%의 첨가량 범위 안에서 Li은 MgTiO$_3$-CaTiO$_3$계 유전체의 품질계수를 증가시켜주는 역할을 하는 것으로 나타났다 1.5mol%의 Li을 첨가하고 1275$^{\circ}C$에서 4시간 소결한 시편에서 유전상수는($\varepsilon$$_{r}$) 20.0, Qf는 78,000 그리고 공진주파수 온도계수($\tau$$_{f}$)는 -1.6ppm/$^{\circ}C$의 결과를 얻을 수 있었다.다.
The microwave dielectric properties and a sintering behavior of MgTiO$_3$-CaTiO$_3$ ceramics doped with Li were investigated. The main composition was fixed as 0.94MMgTiO$_3$-0.06CaTiO$_3$ and Li$_2$CO$_3$was added excessively in the range of 0~10 mol% (with reference to Li atoms) and the specimens were sintered at 1200~140$0^{\circ}C$ for 4 hours. When the amount of Li was small the quality factor and dielectric constant were reduced, while those tow properties increased if the Li amount was above 1 mol%. But if Li was overly added those dielectric properties decreased again. Li, if added in the composition range of 1.0~3.0 mol%, can increase the quality factor of MgTiO$_3$-CaTiO$_3$ ceramics. The optimum amount of Li was 1.5mol% and sinterign condition was 1275$^{\circ}C$/4hr, at which we cudl obtain following results ; dielectric constant ($\varepsilon$$_{r}$) of f20.0, quality factor(Qxf$_{0}$) of 78,000 GHz and temperature coefficient of resonant frequency($\tau$$_{f}$) of -1.6 ppm/$^{\circ}C$.>.>.>.
High frequency dielectric ceramics have potential for applications in mobile and satellite communications systems at frequencies higher than 10GHz. The Ba$(Zn_{1/3}Ta_{2/3})O_3$ ceramics are known to have a high quality factor, a small temperature coefficient of the resonance frequency and a high dielectric constant. On the other hands, sintering at high temperature for extended time is required to obtain the ordered structure for high quality factor. In this study, the microwave dielectric properties of $ZrO_2$ and NiO-added Ba$(Zn_{1/3}Ta_{2/3})O_3$ ceramics prepared by solid-state reaction have been investigated. Adding $ZrO_2$ and NiO could effectively promote the densification even the case of decreasing the sintering time. At the surface of samples, secondary phase of Ba-Ta compounds was formed possibly due to the evaporation of ZnO, however, the interior of the samples remained as pure Ba$(Zn_{1/3}Ta_{2/3})O_3$. The samples sintered at $1600^{\circ}C$ for 2h exhibited 1:2 ordering of Zn and Ta cations. Excellent microwave dielectric properties of $Q{\cdot}f$(>96,000 GHz) and ${\varepsilon}_r$=30 has been obtained.
한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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pp.75-82
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1999
TE$_{01\;{\delta}}$ mode Cavity Resonators with a low loss dielectric rod and YBa$_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ (YBCO) endplates were prepared and their microwave properties were studied at temperatures above 30 K. Both sapphire and rutile were used as the dielectrics. The TE$_{01\;{\delta}}$ mode Q$_0$ of the resonator, designed to work as a tunable resonator with variations in the gap distance (s) between the dielectric rod and the top YBCO, was more than 1000000 at s = 0 mm and at 30 K and .the resonant frequency of 19.56GHz when a sapphire rod was used for the dielectric. The TE$_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ mode resonant frequency (f$_0$) appeared to decrease as the temperature is raised. Meanwhile, the temperature dependence of the TE$_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ mode f$_0$ of the rutile-loaded resonator appeared different with f$_0$ increasing according to the temperature and Q$_0$ more than 300000 at 30 K and f$_0$ = 8.56 CHz. Comparisons were made between the microwave properties of the sapphire-loaded and the rutile-loaded resonators. Also, applications of the TE$_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ mode cavity resonator for a tunable resonator with a very high Q$_0$ as · well as a characterization tool for surface resistance measurements of HTS films are described.
GPS 안테나 제작을 위하여 $MgTiO_3-CaTiO_3$계 세라믹 유전체의 고주파 유전 특성을 연구하였다. (1-X) $MgTiO_3-X CaTiO_3$계 세라믹에서 X=7mol%이고 소성 온도 $1400^{\circ}C$일 때 유전율 20.6, 품질계수 52,500, 공진주파수 온도계수 -1.5[ppm/$^{\circ}C$]의 유전 특성을 얻었다. X=0.7 mol% 조성에 $P_2O_5$를 0.6wt% 첨가한 결과 소성온도 $1250^{\circ}C$에서 유전율 21, 품질계수 58,000, 공진주파수 온도 계수 2.6 [ppm/$^{\circ}C$]의 고주파 유전 특성을 얻었다. 상기 조성을 이용하여 세라믹 두께 6[mm], 정사각형의 패치 길이 20.5[mm]인 GPS 안테나를 설계 제작하였다. GPS 안테나 제작 결과 중심주파수 1579(MHz), 반사손실-11(dB), 대역폭 22 [MHz]로 설계 결과와 유사함을 볼 수 있었다.
The effects of Ni2+ substitution for Mg2+-sites on the microwave dielectric properties of (Mg1-xNix)(Ti0.95(Mg1/3Ta2/3)0.05)O3 (0.01 ≤ x ≤ 0.05) (MNTMT) ceramics were investigated. MNTMT ceramics were prepared by conventional solid-state reaction. When the MgO / TiO2 ratio was changed from 1.00 to 1.02, MgTi2O5 was detected as a secondary phase along with the MgTiO3 main phase in the MNTMT specimens sintered at 1,400 ℃ for 4h. For the MNTMT specimens with MgO / TiO2 = 1.07 sintered at 1,400 ℃ for 4h, a single phase of MgTiO3 with an ilmenite structure was obtained from the entire range of compositions. The relative density of all the specimens sintered at 1,400 ℃ for 4h was higher than 95 %. The quality factor (Qf) of the sintered specimens depended strongly on the degree of covalency of the specimens, and the sintered specimens with x = 0.01 showed the maximum Qf value of 489,400 GHz. The dielectric constant (K) decreased with increasing Ni2+ content because Ni2+ had a lower dielectric polarizability (1.23Å3) than Mg2+ (1.32Å3). As Ni2+ content increased, the temperature coefficient of resonant frequency (TCF) improved, from -55.56 to -21.85 ppm/℃, due to the increase in tolerance factor (t) and the lower dielectric constant (K).
마이크로파 유전체로 응용되는 $xCaTiO_3-La(Zn_{1/2}Ti_{1/2})O_3$계의 소결시 고용조성 변화(x=0.4-0.6) 및 소결거동에 따른 유전특성에 조사하였다. 소결밀도가 감소함에 따라 유전상수는 감소하였으며 품질계수(Q)는 증가하다 일정한 값을 유지하였다. 고용체형의 경우 유전상수는 $CaTiO_3$조성 증가에 따라 증가하였다. $0.5\;CaTIO_3\;0.5\;La(Zn_{1/2}Ti_{1/2})O_3$의 경우 유전상수 48, 온도계수는 $-1ppm/^{\circ}C$를 나타내었다.
저온동시 소성용(low temperature co-fired ceramics, LTCC) 마이크로파 유전체을 만들기 위해 $Ca(Li_{1/4}Nb_{3/4})O_3$ 마이크로파 유전체 세라믹스에 zinc-borosililcate glass를 첨가하여 소결 특성과 마이크로파 유전 특성을 조사하였다. $Ca(Li_{1/4}Nb_{3/4})O_3$과 $0.7Ca(Li_{1/4}Nb_{3/4})O_3-0.3CaTiO_3$에 zinc-borosilicate를 $5{\sim}30wt%$ 첨가하여 소결한 결과 $875{\sim}925^{\circ}C$에서 동시 소성이 가능한 것으로 확인되었으며 zinc-borosilicate glass의 함량이 증가할수록 저온에서 소성이 가능하였지만 과량의 액상과 2차상이 형성되면서 유전율과 품질계수가 저하되는 경향을 나타내었다. $Ca(Li_{1/4}Nb_{3/4})O_3$에 5wt%의 zinc-borosilicate를 첨가하여 $900^{\circ}C$에서 소성한 결과 가장 우수한 유전 특성$(\epsilon_r=17.45,\;Q{\times}f_0=5487)$을 나타내었고, 유전율을 높이기 위해 $CaTiO_3$를 0.3mol% 첨가한 $0.7Ca(Li_{1/4}Nb_{3/4})O_3-0.3CaTiO_3$에 10wt%의 zinc-borosilicate를 첨가하여 $925^{\circ}C$에서 소성한 결과 가장 우수한 유전특성$(\epsilon_r=44.92,\;Q{\times}f_0=5567)$을 나타내었다.
The influence of PbO additive on dielectric properties and sintering behavior of $(Pb_{0.46}Ca_{0.55})$ {$(Fe__1/2}Nb_{1/2}){0.9}Sn_{{0.1}$}$O_3$ ceramics has been investigated. The incorporation of a limited excess PbO ($\leq$2.0 wt. %) in the starting materials is quite beneficial for densification in the temperature range of 1150~$1175^{\circ}C$ in air. At a small doping level (0.8 wt. %) the ceramics prepared from powders calcined at $900^{\circ}C$ showed the best dielectric properties. The dielectric constants ($\varepsilon_r$) and Q.f were found to be 85.8~85.6 and 8530~8600 GHz, respectively. The temperature coefficient of resonant frequency ($\tau_f$) varied in the range of -2~4 $ppm/^{\circ}C$. Examination of the microstructure as well as analysis of the second phases in these materials revealed the presence of the pyrochlore-type phase which is detrimental to the dielectrics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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