Improvement of Microwave Dielectric Properties of MgTiO3 Ceramics by Ti-site Complex Substitution

Jong Seok Chung; Eung Soo Kim

doi:https://doi.org/10.1007/s13391-023-00456-x

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자료유형: 학술저널

저자정보: Jong Seok Chung (Kyonggi University) Eung Soo Kim (Kyonggi University)

저널정보: 대한금속·재료학회 Electronic Materials Letters Electronic Materials Letters Vol.20 No.1

발행연도: 2024.1

수록면: 56 - 64 (9page)

DOI: https://doi.org/10.1007/s13391-023-00456-x

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Microwave dielectric properties of MgTi 1- x (Mn 1/3 Nb 2/3 ) x O 3 (0 ≤ x ≤ 0.05) ceramics were investigated based on their crystalstructure characteristics. For the specimens sintered at 1400 °C for 4 h, complete solid solutions with a single phase and anilmenite structure were obtained for the entire range of compositions. The quality factor ( Qf ) was dependent on the averageTi-site covalency related to the electronegativity diff erence and the reduction state of Ti 4+ . MgTi 0.995 (Mn 1/3 Nb 2/3 ) 0.005 O 3exhibited the highest Qf value of 212,000 GHz owing to the high average covalency obtained from the Rietveld refi nement ofX-ray Diff raction patterns, high binding energy, and small full width at half maximum of Ti 2 p peaks, as confi rmed by X-rayPhotoelectron Spectroscopy of MgTiO 3 –based ceramics. The temperature coeffi cients of the resonant frequency ( TCF ) ofMgTiO 3 -based ceramics were dependent on the degree of average oxygen octahedral distortion of the ilmenite structure. Thedielectric constant ( K ) was aff ected by the theoretical dielectric polarizability of the constituent ions of sintered specimens. Excellent microwave dielectric properties were obtained for MgTi 0.995 (Mn 1/3 Nb 2/3 ) 0.005 O 3 ; K = 18.05, Qf = 212,000 GHz,TCF = − 37.04 ppm/°C. The microwave dielectric properties were improved by substituting (Mn 1/3 Nb 2/3 ) 4+ for Ti 4+ inMgTiO 3 -based ceramics.

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