UA78081C2 - Composite microwave dielectric material based on magnesium titanate and calcium titanate - Google Patents

Composite microwave dielectric material based on magnesium titanate and calcium titanate Download PDF

Info

Publication number
UA78081C2
UA78081C2 UAA200501452A UAA200501452A UA78081C2 UA 78081 C2 UA78081 C2 UA 78081C2 UA A200501452 A UAA200501452 A UA A200501452A UA A200501452 A UAA200501452 A UA A200501452A UA 78081 C2 UA78081 C2 UA 78081C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
magnesium
titanate
dielectric material
material based
calcium
Prior art date
Application number
UAA200501452A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Anatolii Hryhorovych Bilous
Oleg Viktorovych Ovchar
Original Assignee
Inst Of General And Inorganic
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Of General And Inorganic filed Critical Inst Of General And Inorganic
Priority to UAA200501452A priority Critical patent/UA78081C2/en
Publication of UA78081C2 publication Critical patent/UA78081C2/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

The proposed composite microwave dielectric material based on magnesium titanate and calcium titanate can be used in equipment of communication systems. The material contains such components as MgO, CaO, TiO2, and CoO with a defined ratio between the contents of the components. The material is characterized by its high Q-factor ensured due to the partial substitution of magnesium ions for ions of cobalt.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до розробки композиційних надвисокочастотних (НВЧ) діелектриків і може бути 2 використаний при виготовленні фільтруючих та генеруючих елементів для пристроїв техніки зв'язку, що працюють в діапазоні 3000-30000 МГц.The invention relates to the development of composite ultra-high-frequency (UHF) dielectrics and can be used in the manufacture of filtering and generating elements for communication devices operating in the 3000-30000 MHz range.

До НВЧ діелектриків відносяться матеріали з величиною діелектричної проникності ( 56-10-100), низьким температурним коефіцієнтом діелектричної проникності (ТКе-109К7) та низькими діелектричними втратами 70 (юбчоггуи107) які в НВЧ діапазоні характеризуються величиною електричної добротності (0-1ЛЯ 5) (|.Microwave dielectrics include materials with a dielectric constant (56-10-100), a low temperature coefficient of dielectric constant (TKe-109K7) and low dielectric loss 70 (yubchogguy107), which in the microwave range are characterized by an electrical Q factor (0-1ЛЯ 5) ( |.

Використання високодобротних діелектриків при розробці елементної бази фільтруючих та генеруючих пристроїв дозволить значно підвищити чутливість та надійність апаратури НВЧ зв'язку.The use of high-quality dielectrics in the development of the element base of filtering and generating devices will significantly increase the sensitivity and reliability of microwave communication equipment.

Серед відомих НВЧ діелектриків матеріали на основі АІ2О3 (6-10) характеризуються одними з найбільших значень електричної добротності (аналог) (1,2). Проте, для отримання матеріалів на основі полікристалічного 75 оксиду алюмінію необхідні високі (біля 17002С-18002С) температури. Крім того, такі матеріали характеризуються недостатньою температурною стабільністю дієлектричної проникності (ТКе--50х109К7), а також значною складністю їх механічної обробки, що призводить до високої вартості НВЧ компонентів на їх основі (1,21.Among the known microwave dielectric materials, AI2O3-based materials (6-10) are characterized by one of the highest electrical Q values (analogue) (1,2). However, to obtain materials based on polycrystalline 75 aluminum oxide, high (around 17002C-18002C) temperatures are required. In addition, such materials are characterized by insufficient temperature stability of dielectric permeability (TKe--50x109K7), as well as significant complexity of their mechanical processing, which leads to the high cost of microwave components based on them (1.21.

Найбільш близькими за технічною суттю та досягнутими результатами до винаходу, який заявляється, є композиційні НВЧ діелектричні матеріали на основі титанатів магнію та кальцію (1-хХ)МаотТіОз - хСатіОз (прототип) 20 3,4). Полікристалічні матеріали на основі МоТіОз характеризуються діелектричною проникністю є-16, позитивним коефіцієнтом діелектричної проникності (ТКе--50х109К7) і високими значеннями електричної добротності (низькими діелектричними втратами), яка для МотТіОз складає 0-20000 на частоті 1079Гц ІЗ). Для температурної компенсації позитивної величини ТКє, характерної для МоТіОз, використовують ефект об'ємної термокомпенсації сч 25 діелектричної проникності за рахунок введення у склад незначних кількостей СатіоО з, що характеризується високими від'ємними значеннями ТК 5 ІЗ,4Ї1. Діелектричні матеріали на основі титанатів магнію та кальцію іо) характеризуються більш низькими температурами спікання (1400-1300 2С), та кращою температурною стабільністю властивостей (ТКе-109К), порівняно з діеєлектриками на основі АЇ 2О3 (таблиця). Але низькі значення величини О (0-5000-7000 на частоті 10 Гу) в багатофазних матеріалах на основі Матіз (таблиця) -- 30 пов'язані з присутністю додаткових кристалічних фаз СатіО з і МоТі2О5, які характеризуються високими со діалектричними втратами ІЗ,4|. Цього недоліку можливо уникнути при використанні Ма»оТіОд у якості основної кристалічної фази композиційного матеріалу, а також частковим ізовалентним заміщенням іонів магнію на іони (ав) кобальту у відповідності до формули (1-у) К1-х)Ма»2ТіО)-х Со2 ТІО,)|-у СатіОз; О«х«0.1; 0.0Б«у«О.1. соComposite microwave dielectric materials based on magnesium and calcium titanates (1-xX)MaotTiOz - xSatiOz (prototype) 20 3,4) are closest in terms of technical essence and achieved results to the claimed invention. Polycrystalline materials based on MoTiOz are characterized by a dielectric constant of Е-16, a positive coefficient of dielectric constant (TKe--50x109K7) and high values of electrical factor (low dielectric losses), which for MoTiOz is 0-20000 at a frequency of 1079 Hz ИЗ). For temperature compensation of the positive value of TCe, characteristic of MoTiOz, the effect of volumetric thermal compensation of dielectric constant 25 is used due to the introduction into the composition of small amounts of SatioOz, which is characterized by high negative values of TC 5 IZ,4Y1. Dielectric materials based on magnesium and calcium titanates (io) are characterized by lower sintering temperatures (1400-1300 2C) and better temperature stability of properties (TKe-109K), compared to dielectrics based on AI 2O3 (table). But the low values of О (0-5000-7000 at a frequency of 10 Hu) in multiphase materials based on Matiz (table) -- 30 are associated with the presence of additional crystalline phases of SatiO with and MoTi2O5, which are characterized by high dielectric losses of ИЗ,4 |. This shortcoming can be avoided by using Ma»oTiOd as the main crystalline phase of the composite material, as well as by partial isovalent replacement of magnesium ions with (a) cobalt ions in accordance with the formula (1-y) K1-x)Ma»2TiO)-x Co2 TIO,)|-in SatiOz; O«x«0.1; 0.0B"u"O.1. co

В основу даного винаходу покладено завдання одержати НВЧ діелектрики на основі титанатів магнію таThe basis of this invention is the task of obtaining microwave dielectrics based on magnesium titanates and

Зо кальцію, які б поряд із високою температурною стабільністю характеризувались більш високим рівнем електричної - добротності (С). Поставлене завдання досягається за рахунок того, що композиційний надвисокочастотний діелектричний матеріал на основі титанів магнію та кальцію, що включає МодО, Сас і ТіО», додатково містить оксид кобальту (Сад) при певному співвідношенні компонентів. «From calcium, which, along with high temperature stability, would be characterized by a higher level of electrical factor (C). The task is achieved due to the fact that the composite ultra-high-frequency dielectric material based on titanium magnesium and calcium, which includes MoO, CaO and TiO", additionally contains cobalt oxide (CoA) at a certain ratio of components. "

НВЧ діелектрики на основі титанатів магнію та кальцію одержували методом твердофазних реакцій, де в 40 якості вихідних реагентів використовували ТіО», МдО, СаСоОз, СоСО»з кваліфікації "о.с.ч.". - с Для зменшення забруднення шихти під час технологічного процесу робочі поверхні барабанів були покриті )» вакуумною гумою. Рентгенофазовий аналіз (РФА) проводили за допомогою рентгенівського диррактометра ДРОН 3-УМ (Си-Ко-випромінювання; Мі фільтр). Мікроструктуру та фазовий аналіз полікристалічних зразків вивчали за допомогою електронного скануючого мікроскопа (ШЕОЇ, О5М 5800, ТоКуо, дарап), використовуючи метод 45 рентгенівської енерго-дисперсійної спектроскопії (ЕОХ) та програмне забезпечення ГІМК (ІЗІЗ 3000, ОхіогаMicrowave dielectrics based on magnesium and calcium titanates were obtained by the method of solid-phase reactions, where TiO», MdO, CaSoOz, SoCO» with the qualification "o.s.ch" were used as starting reagents. - c To reduce contamination of the charge during the technological process, the working surfaces of the drums were covered with vacuum rubber. X-ray diffraction analysis (XRF) was performed using an X-ray diffractometer DRON 3-UM (Si-Co radiation; Mi filter). The microstructure and phase analysis of polycrystalline samples were studied with the help of a scanning electron microscope (SHEOY, О5М 5800, ToKuo, Darap), using the 45 X-ray energy-dispersive spectroscopy (ЕОХ) method and ГИМК software (ИЗИЗ 3000, Охиога

Іпзігитепів, Вискв, ОК). Вимірювання діелектричних НВЧ характеристик в, СО), та ТКе проводили на частоті 10'9гу (ее) методом діелектричного резонатора, використовуючи аналізатор ланцюгів Адіїепі НР 871960.Ipsigitepiv, Vyskv, OK). Measurements of dielectric microwave characteristics in, CO), and TKe were carried out at a frequency of 10'9gu (ee) by the dielectric resonator method, using the Adiyepi HP 871960 circuit analyzer.

В таблиці приведені порівняльні електрофізичні характеристики титанатів магнію та кальцію без заміщення о іонів магнію і з частковим заміщенням їх на іони кобальту. Як видно із даних таблиці, при використанні МооТіО; у (ее) 90 якості основної кристалічної фази композиційного матеріалу, що заявляється, порівняно з прототипом, величина щ електричної добротності збільшується за рахунок відсутності у композиті додаткової кристалічної фази МоТіОрБ.The table shows the comparative electrophysical characteristics of magnesium and calcium titanates without replacement by magnesium ions and with their partial replacement by cobalt ions. As can be seen from the data in the table, when using MooTiO; in (ee) 90 of the quality of the main crystalline phase of the claimed composite material, compared to the prototype, the value of the electrical factor increases due to the absence of the additional crystalline phase MoTiOrB in the composite.

Крім того, часткове ізовалентне заміщення іонів магнію на іони кобальту в матеріалах складу (1-7) (1-х) Ма» ТО,)-хIn addition, partial isovalent substitution of magnesium ions for cobalt ions in materials of composition (1-7) (1-х) Ma» TO,)-х

Со2ТіО)|-У СатіОз; О«х«0.1; 0.05сху«0.1 призводить до додаткового зменшення діелектричних втрат матеріалу 55 (таблиця). Це дозволяє значно покращити НВЧ характеристики матеріалу, що заявляється, порівняно з прототипом, та забезпечити високі рівні чутливості при створенні засобів зв'язку. о ТаблицяCo2TiO)|-U SatiOz; O«x«0.1; 0.05сху«0.1 leads to an additional decrease in the dielectric losses of material 55 (table). This makes it possible to significantly improve the microwave characteristics of the claimed material, compared to the prototype, and to ensure high levels of sensitivity when creating means of communication. o Table

Електрофізичні властивості композиційних титанатів магнію та кальціюElectrophysical properties of composite titanates of magnesium and calcium

Ууомас. 1010гуWow 1010 g

МаО Соо|ТіО» |Ссао| є ТК, ее 1 о поета введе модою 5 Приведені як прототит 2.|30е - (6Бетзаз 21 0 БОЮ за 3.)31.65, - )66.03)2.32) 19 ББОО -0 -Д-MaO Soo|TiO» |Ssao| is TK, ee 1 about the poet will introduce fashion 5 Given as a prototite 2.|30e - (6Betzaz 21 0 BOYU for 3.)31.65, - )66.03)2.32) 19 BBOO -0 -D-

Матеріал, який заявляється. В таблиці виділені рядки, що відповідаютьThe material being claimed. Corresponding rows are highlighted in the table

Св авотовв ноз ЗвУ 19 во 5 8оаваитмаентояїв 17 | во 15 з ззевизиезвя? 65 | во 7 ло йоот ве двтазе 165 0 ТБО о ю 00овавплвтивт| і 014 | ою св пвіатвазвневито 165 0 ТБ 8Sv avotovv noz ZvU 19 at 5 8oavaitmaentoyaiv 17 | at 15 with zzevizyezvya? 65 | in 7 lo yoot ve dvtaze 165 0 TBO o yu 00ovavplvtivt| and 014 | oyu sv pviatvazvnevyto 165 0 TB 8

Список літератури. 1. Дизлектрические резонаторьї в микрозлектронике СВЧ/ Безбородой Ю.М., Гассанов Л.Г., Липатов А.А. и др. - Обзор ЗТ. Сер. Злектроника СВУ. вьіп.4(786). М.: ЦНИЙ "Злектроника". 1981, с.82. 2. Меп-Снепд Т2гои , УМіпда-Спипд Спеп, Запод-їі Спапд апа Спепо-Ри Мапо, Місгожаме ОіеїІесігіс Сагасіегівіїсв ої СІазвз-Аааеа (1-Х)АІ2О3 -хТіОз Сегатісв, Одрп.О.Аррі.Ріув. Моі.41(2002), рр.7422-7425.List of references. 1. Dielectric resonators in microwave microelectronics / Bezborodoy Y.M., Hassanov L.G., Lipatov A.A. etc. - Obzor ZT. Ser. IED electronics. vyip. 4(786). M.: Zlektronika Tsnyi. 1981, p. 82. 2. Mep-Snepd T2goy , UMipda-Spipd Spep, Zapod-ii Spapd apa Spepo-Ry Mapo, Misgozhame OieiIesigis Sagasiegiviisv oi Siazvz-Aaaea (1-X)AI2O3 -xTiOz Segatisv, Odrp.O.Arri.Riuv. Moi. 41(2002), pp. 7422-7425.

З. Бопп 9.-Н.,. Іпадита М., Мооп 5.-0О., Мой М. МаКатига Т., Мооп 5.-У., Кіт Н.-). Місгожаме аїіеїесігіс сНагасіегівіїс ої Птепіе-уре Шапайез м/ййп підн-О маїІцев// Орп.О.Аррі.Рпуз. -1994. -М. 33, Мо9В. - Р.5466-5470. 4. Спепо-Гіапд Ниапо, Міпа-Нипуд ММепо, Іпргомей підп с маше ої МотіОоЗз-СатіОЗ тісгожаме аїіеесігіс сегатісз айІом/ віпіегіпуд (етрегайшге// МайегіаІз Кезеагсп ВиПейіп 36 (2001) 2741-2750. с іо)Z. Bopp 9.-N.,. Ipadita M., Moop 5.-0O., Moi M. MaKatiga T., Moop 5.-U., Keith N.-). Misgozhame aiieyesigis sNagasiegiviis oi Ptepie-ure Shapayez m/yyp podn-O maiItsev// Orp.O.Arri.Rpuz. -1994. - M. 33, Mo9V. - R.5466-5470. 4. Spepo-Giapd Nyapo, Mipa-Nipud MMepo, Iprgomei podp s mashe oi MotiOoZz-SatiOZ tisgozhame aiiieesigis segatisz aiIom/ vipiegipud (etregaishge// MayegiaIz Kezeagsp Vipeyip 36 (2001) 2741-2750. p. io)

Claims (1)

Формула винаходу Композиційний надвисокочастотний діелектричний матеріал на основі титанатів магнію та кальцію, що включає (|у зо Мас, Сао і ТіО», який відрізняється тим, що в нього додатково вводять оксид кобальту (СобО) при такому співвідношенні компонентів (мас 9б): со «в) Мао 42,07 - АТ А тібо 48,74 - 50,35 с з СоОо 0085-68 ч- сао 1,72 - 3,53. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних « мікросхем", 2007, М 2, 15.02.2007. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і шо! с науки України. 1»The formula of the invention Composite ultra-high-frequency dielectric material based on magnesium and calcium titanates, which includes (|u zo Mas, Cao and TiO", which is distinguished by the fact that cobalt oxide (CobO) is additionally introduced into it with the following ratio of components (mass 9b): со "c) Mao 42.07 - AT A tibo 48.74 - 50.35 s with SoOo 0085-68 h - sao 1.72 - 3.53. Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated "microcircuits", 2007, M 2, 15.02.2007. The State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and what! from science of Ukraine. 1" -І (ее) («в) о 50 -ь- And (ee) («c) at 50 -th Ф) іме) 60 б5F) name) 60 b5
UAA200501452A 2005-02-17 2005-02-17 Composite microwave dielectric material based on magnesium titanate and calcium titanate UA78081C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200501452A UA78081C2 (en) 2005-02-17 2005-02-17 Composite microwave dielectric material based on magnesium titanate and calcium titanate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200501452A UA78081C2 (en) 2005-02-17 2005-02-17 Composite microwave dielectric material based on magnesium titanate and calcium titanate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA78081C2 true UA78081C2 (en) 2007-02-15

Family

ID=37834326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA200501452A UA78081C2 (en) 2005-02-17 2005-02-17 Composite microwave dielectric material based on magnesium titanate and calcium titanate

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA78081C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111170734A (en) * 2020-01-07 2020-05-19 山东国瓷功能材料股份有限公司 Two-phase composite microwave dielectric ceramic material for filter and preparation method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111170734A (en) * 2020-01-07 2020-05-19 山东国瓷功能材料股份有限公司 Two-phase composite microwave dielectric ceramic material for filter and preparation method thereof
CN111170734B (en) * 2020-01-07 2022-04-01 山东国瓷功能材料股份有限公司 Two-phase composite microwave dielectric ceramic material for filter and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Crystal chemistry, Raman spectra, and bond characteristics of trirutile-type Co0. 5Ti0. 5TaO4 microwave dielectric ceramics
Johnston et al. The polar phase of NaNbO3: a combined study by powder diffraction, solid-state NMR, and first-principles calculations
Ubaldini et al. Raman characterisation of powder of cubic RE2O3 (RE= Nd, Gd, Dy, Tm, and Lu), Sc2O3 and Y2O3
Tao et al. A novel Ce2Zr3 (MoO4) 9 microwave dielectric ceramic with ultra-low firing temperature
Liu et al. Enhanced energy storage and dielectric properties of Bi0. 487Na0. 427K0. 06Ba0. 026TiO3-xCeO2 anti-ferroelectric ceramics
Huang et al. High-Q microwave dielectrics in low-temperature sintered (Zn1− xNix) 3Nb2O8 ceramics
Webb et al. Raman spectroscopic study of gallium‐doped Ba (Zn1/3Ta2/3) O3
Zaman et al. Structural investigation and improvement of microwave dielectric properties in Ca (HfxTi1-x) O3 ceramics
Takahashi et al. Electronic states and cation distributions of MgAl2O4 and Mg0. 4Al2. 4O4 microwave dielectric ceramics
Perevalov et al. Atomic and electronic structure of ferroelectric La-doped HfO2 films
Ivetić et al. Structure, electrochemical impedance and Raman spectroscopy of lithium-niobium-titanium-oxide ceramics for LTCC technology
Rachna et al. Correlating structure, dielectric and impedance studies with lanthanum-ion substitution in bismuth titanate
UA78081C2 (en) Composite microwave dielectric material based on magnesium titanate and calcium titanate
Su et al. Structural characteristics and microwave dielectric properties of low-firing Ba (Co1− xMgx) 2 (VO4) 2 (x= 0–1) ceramics
Keshri et al. Investigation on low loss (1–x) Mg0. 95Co0. 05TiO3–(x) Ca0. 6La0. 8/3TiO3 composite series for achieving a nearly zero temperature coefficient of resonant frequency
McNeil et al. Hydrothermal synthesis of columbite-(Mn), tantalite-(Mn), hafnon, and zircon at 800–850° C and 200 MPa
Kim et al. Microwave dielectric properties of Re3Ga5O12 (Re: Nd, Sm, Eu, Dy and Yb) ceramics and effect of TiO2 on the microwave dielectric properties of Sm3Ga5O12 ceramics
König et al. Influence of the synthesis conditions on the dielectric properties in the Bi0. 5Na0. 5TiO3–KTaO3 system
Hoyos et al. Simultaneous two-phase formation model in synthesized SBN/NFO using the in-situ modified Pechini method
Li et al. Correlation between crystal structure and enhanced microwave dielectric characteristics of wolframite-structure Mg0. 5Zr0. 5NbO4 ceramics
US11787702B2 (en) SnTiO3 material, method of preparation thereof, use thereof as ferroelectric material and device comprising a ferroelectric material
Olekhnovich et al. Temperature impedance spectroscopy of (1− x) Na 1/2 Bi 1/2 TiO 3-x LaMg 1/2 Ti 1/2 O 3 solid solutions
Abdulvakhidov et al. Structure and physical properties of solid solutions based on the PbMn1/3Nb2/3O3 relaxor ferroelectric
Polubinskii et al. Synthesis and crystal structure of the A6B5O18 perovskite-like compounds
Pang et al. Phase evolution and microwave dielectric properties of (Bi1− xLnx) 2MoO6 (Ln= Nd and La, x≤ 0.3) ceramics