摘要
作为无源集成主流技术的低温共烧陶瓷（LTCC）因具有体积小、介质损耗小、集成度高，在5G通信领域极具应用潜力。可低温烧结的钒酸盐基微波介质陶瓷因在LTCC技术中的应用吸引了广大学者的关注，因此，本文以低损耗BaMg2V2O8陶瓷为主要研究对象，基于精修数据与复杂晶体化学键理论系统研究了其晶体结构与微波介电性能之间的联系，并采用非化学计量比和离子取代大幅度提升了其品质因数。此外，成功制备了具有优异介电性能的钒酸盐基CaBiVMoO8和BiM2VO6（M=Mg、Zn）微波介质陶瓷。本文的研究工作如下： （1）探究了烧结温度对BaMg2V2O8陶瓷结构与性能的影响；利用复杂晶体的化学键理论，探讨了BaMg2V2O8陶瓷的化学键性质与微波介电性能之间的联系。其中，BaMg2V2O8陶瓷在950℃烧结时获得了最佳的介电性能：?r~12.6，Q×f~97039GHz，τ?~-41ppm/℃。 （2）利用非化学计量比大幅度提高了BaMg2V2O8陶瓷的Q×f值。研究结果表明，适量的增加Mg2+和V5+离子的含量在一定程度上促进了BaMg2V2O8陶瓷晶粒的生长，并降低了其气孔率。此外，过量的V5+不仅能弥补BaMg2V2O8陶瓷在烧结过程中挥发的钒，也可以大幅度降低陶瓷的烧结温度。对于Mg位非化学计量比的BaMg2+xV2O8（0.04≤x≤0.16）陶瓷，其品质因数在x=0.08时获得最大值。最终，BaMg2.08V2O8陶瓷在950℃烧结获得优异的介电性能：?r~13.4，Q×f~164646GHz，τ?~-45ppm/℃。 （3）利用二价离子(Co2+、Zn2+)取代BaMg2V2O8陶瓷中B位Mg2+，制备出具有优异性能的BaMg2-xCoxV2O8陶瓷和BaMg2-xZnxV2O8陶瓷。系统研究了二价离子取代对BaMg2V2O8陶瓷结构与性能的影响。最终，940℃烧结的BaMg1.94Co0.06V2O8陶瓷和BaMg1.98Zn0.02V2O8陶瓷具有优异的微波介电性能（BaMg1.94Co0.06V2O8：?r~12.0，Q×f~112809GHz，τ?~-43ppm/℃；BaMg1.98Zn0.02V2O8：?r~13.5，Q×f~178760GHz，τ?~-46ppm/℃）。 （4）采用固相反应法合成了钒酸盐基CaBiMoVO8和BiM2VO6（M=Mg、Zn）微波介质陶瓷，系统研究了烧结温度对CaBiMoVO8和BiM2VO6（M=Mg、Zn）陶瓷结构与性能的影响。此外，利用复杂晶体化学键理论，系统研究了BiMg2VO6陶瓷的化学键性质与微波介电性能之间的联系。研究结果表明，BiZn2VO6陶瓷在725℃烧结时具有优异的性能，?r~17.9，Q×f~41000GHz，τ?~-88ppm/℃。
NETL