The effects of Ni2+ substitution for Mg2+-sites on the microwave dielectric properties of (Mg1-xNix)(Ti0.95(Mg1/3 Ta2/3)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 °C for 4h. For the MNTMT specimens with MgO / TiO2 = 1.07 sintered at 1,400 °C 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 °C 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/°C, due to the increase in tolerance factor (t) and the lower dielectric constant (K)

The aim of this work was to evaluate the dielectric properties of impregnated and activated palm kernel shells (PKSs) samples using two activating agents, potassium carbonate (K2CO3) and sodium hydroxide (NaOH), at three impregnation ratios. The materials were characterized by moisture content, carbon content, ash content, thermal profile and functional groups. The dielectric properties were examined using an open-ended coaxial probe method at various microwave frequencies (1–6 GHz) and temperatures (25, 35, and 45°C). The results show that the dielectric properties varied with frequency, temperature, moisture content, carbon content and mass ratio of the ionic solids. PKSK1.75 (PKS impregnated with K2CO3 at a mass ratio of 1.75) and PKSN1.5 (PKS impregnated with NaOH at a mass ratio of 1.5) exhibited a high loss tangent (tan δ) indicating the effectiveness of these materials to be heated by microwaves. K2CO3 and NaOH can act as a microwave absorber to enhance the efficiency of microwave heating for low loss PKSs. Materials with a high moisture content exhibit a high loss tangent but low penetration depth. The interplay of multiple operating frequencies is suggested to promote better microwave heating by considering the changes in the materials characteristics.

For the aim of low-temperature co-fired ceramic microwave components, sintering behavior and microwave properties (dielectric constant , quality factor Q, and temperature coefficient of resonant frequency ) are investigated in [BCZN] ceramics with addition of . The specimens are prepared by conventional ceramic processing technique. As the main result, it is demonstrated that the additives () show the effect of lowering of sintering temperature and improvement of microwave properties at the optimum additive content. The addition of 0.25 wt% lowers the sintering temperature to utilizing liquidphase sintering and show the microwave dielectric properties (dielectric constant = 75, quality factor = 572 GHz, temperature coefficient of resonance frequency ). The estimated microwave dielectric properties with addition (increase of , decrease of , shift of to negative values) can be explained by the observed microstrucure (sintered density, abnormal grain structure) and possibly high-permittivity (BZN) phase determined by X-ray diffraction.

Unreported dielectrics based on the binary system of MgO-SiO2 were investigated as potential candidates for microwave dielectric applications, particularly those demanding a high fired density and high quality factors. Extensive dielectric compositions having different molar ratios of MgO to SiO2, such as 2:1, 3:1, 4:1, and 5:1, were prepared by conventional solid state reactions between MgO and SiO2. 1 mol% of V2O5 was added to aid sintering for improved densification. The dielectric compositions were found to consist of two distinguishable phases of Mg2SiO4 and MgO beyond the 2:1 compositional ratio, which determined the final physical and dielectric properties of the corresponding composite samples. The increase of the ratio of MgO to SiO2 tended to improve fired density and quality factor (Q) without increasing grain size. As a promising composition, the 5MgO.SiO2 sample sintered at 1400 ˚C exhibited a low dielectric constant of 7.9 and a high Q × f (frequency) value of ~99,600 at 13.7 GHz.

[ BaO·Nd2O3·5TiO2 ] (BNT) ceramics modified with a borate glass containing Ba, Nd and Ti as glass constituents were investigated with regard to their sintering behavior and microwave dielectric properties. An addition of iso-component glass significantly improved the sinterabilty of the BNT ceramics and lowered the sintering temperature. A maximum density of 5.29 g/cm3 and an x-y shrinkage of 17% were obtained for BNT ceramics containing 10wt.% of the glass sintered at 1100˚C. The dielectric composition without the glass additive was only slightly densified at 1100˚C. The resulting sample exhibited two crystalline phases, BaNd2Ti5O14 and Ba2Ti9O20, regardless of sintering temperature and glass content. When >10wt.% glass was added, exaggerated grain growth with a less uniform microstructure was found, resulting in the subsequent reduction of the fired density and the dielectric properties. BNT ceramics containing 10wt.% of the isocomponent glass sintered at 1100˚C for 4 h showed promising dielectric properties of k = 71.3 and Q = 1,330.

(Zr(sub)0.8Sn(sub)0.2)TiO4세라믹스와 소결조제로서 (B2O3.Li2O)의 첨가에 따른 마이크로파 유전특성 및 미세구조에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 1.0 mol.% Sb2O(sub)5를 첨가하고 1300˚C에서 5시간 소결한 (Zr(sub)0.8Sn(sub)0.2)TiO4세라믹스의 경우 (B2O3.Li2O)첨가량 증가에 따라 치밀화 및 결정립 성장에 의해 유전상수와 Q.f값은 증가하여 첨가량이 0.35wt.%에서 최대값인 38과 59,000을 각각 나타내었으며, 0.50wt.% 이상 첨가한 경우에서는 제 2상의 생성으로 인하여 감소하였다. 1.0 mol% Sb2O(sub)5와 0.35wt.% (B2O3.Li2O)를 첨가한 (Zr(sub)0.8Sn(sub)0.2)TiO4세라믹스를 1250˚C와 1350˚C에서 5시간 소결한 경우에는 각각 미반응 TiO2의 존재와 과대입자성장에 의한 결정립내기공의 생성으로 인하여 마이크로파 유전특성은 저하되었다.

CuO 및 C얘의 첨가가 BiNbO4 세라믹스의 고주파 유전특성에 미치는 영향을 조사하였다. CdO 첨가량이 증가함에 따라 소결밀도 및 품질계수는 감소하였고 소결온도가 증가하면 유전상수 및 품질계수는 증가하였다. BiNbO4에 CuO 및 CdO를 각각 0.03wt% 첨가한 시편을 960˚C에서 소결시 유전율 41.2, 품질계수(Q×f0) 6,500(at 5.6GHz), 공진주파수 온도계수 3ppm˚C의 우수한 고주파 유전특성을 얻을 수 있었다.

BaO.Nd2O3.4TiO2세라믹스에서 Bi 치환위치 및 Bi 치환 량에 따른 상, 미세구조, 마이크로파 유전특성 등을 조사하였다. BaO.Nd2O3.4TiO2 세라믹스의 Nd 치환되어 BaO.(Nd1-xBix)2O3.4TiO2고용체 (0≤x≤0.2)를 형성하였다. BaO.(Nd1-xBix)2O3.4TiO2에서 Bi 치환 량이 x=0에서 x=0.2까지 증가됨에 따라 입자크기가 계속 증가하였으며, 유전상수는 84에서 108까지 계속 증가하였고, 공진 주파수의 온도계수는 44 ppm˚C에서 -30ppm˚C로 계속 감소하였다. BaO.(Nd1-xBix)2O3.4TiO2조성에서 Bi 치환 량이 x=0.04에서 0.08사이일 때 가장 양호한 마이크로파 유전특성이 얻어졌으며 이 때의 유전상수 (εr)는 89~92, Q, f는 5855-6091 GHz, 그리고 공진 주파수의 온도계수 (τf)는 -7.7-7.5 ppm/˚C이었다.

Nd치환이 Ag의 용융점 이하인 940˚C에서 소결한 Bi1-xNdxNbO4세라믹스의 소결거동과 마이크로파 유전특성에 미치는 영향을 연구하였다. Nd치환량(x)이 증가함에 따라 사방점에서 삼사정으로 변하는 양이 증가하였고 결정립의 크기, 겉보기밀도, 유전상수는 감소하였다. Qxf0값은 Nd 치환량이 0.025mole 이하의 경우 큰 변화가 없으나, 그 이상에서는 증가하여 0.1mol일 때 최고값을 보이고 다시 급격히 감소하였다. TCF값은 Nd치환량이 증가할수록(+)방향으로 증가하였다. 가장 우수한 마이크로파 유전특성은 Nd 치환량이 0.025mole일 때 얻어졌으며, 이때 유전상수는 43.7, Qxf/ sub 0/값은 11,046GHz, TCF값은 -1.82ppm/˚C이었다.

페르브스카이트 구조를 갖는 CaTiO3-La(Zn12/Ti12)O3계에서 소결 온도와 소결 시간의 증가에 따른 ZnO의 휘발과 이에 따른 고주파 유전 특성에 대하여 조사하였다. 시편 내부를 WDS 분석한 결과 위치에 따른 ZnO의 농도차를 관찰할 수 있었고, 시편의 두께를 달리하여 QxfO 값을 조사한 결과 ZnO가 많이 휘발된 가장자리에서 더 높은 QxfO 값을 얻을 수 있었다. 0.535CaTiO3-0. 465La(Zn12/Ti12/)O3몰비로 1550˚C, 2시간동안 합성한 결과 소결 밀도 5.31g/㎤, 유전율 50, Qxf034,000, 온도계수 +8ppm/˚C의 고주파 유전 특성을 갖는 소결체를 얻을 수 있었다.

CuO의 첨가가 BiNbO4 세라믹스의 마이크로파 유전특성과 소결거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. CuO의 첨가량이 증가함에 따라 액상의 생성에 의해 소결성이 증가하여 시편의 밀도는 증가하며 유전상수는 소결온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다. Qxfo값은 CuO 첨가량이 0.065wt%이고 소결온도가 940˚C일 때 최대값을 나타내며 그 이상 CuO 첨가량을 증가하였다. 소결온도 920˚C-960˚C, 소결시간 2시간일 때의 고주파 유전특성으로는 유전상수가 43.6, Qxfo값이 13,200 이상, τf =-14.36ppm/˚C을 얻었다.

(Pb0.63Ca0.37)ZrO3 세라믹에 MgO와 SrO를 첨가하여 Ca를 Mg와 Sr 이온으로 치환하였을 때의 고주파 유전특성에 대해 연구하였다. Ca 이온의 일부를 Mg 이온으로 치환시킨 경우에는 A-O결합에 의한 분극의 증가로 인하여 유전상수는 직선적으로 증가하지만 품질계수는 감소한다. 또한 Ca 이온을 Sr 이온으로 치환시킨 경우에는 결합길이의 증가로 인해 분극이 감소되어 유전상수와 품질계수가 감소한다. 고주파용 유전재료의 설계에 있어서 관용인자와 이온결합성의 평가가 중요하다.

MgTiO3에 CaTiO3, MgO, CaO를 첨가하여 고주파 유전특성을 조사하였다. 온도계수가 zeo ppm/˚C에 접근하는 (Mg0.915Ca0.085)TiO3 조성에서 유전상수값은 22, Qxf 값은 50000, MgO를 0.1mol 첨가한 조성에서는 유전상수는 17, Qxf값은 131000, CaO를 8mol% 첨가한 조성에서 유전상수는 20, Qxf 값은 52000을 나타내엇다. MgTiO3에 CaTiO3를 단독으로 첨가하는 경우보다 MgO와 CaO를 동시에 첨가할 때 보다 높은 Q값을 갖는 MgTiO3계 세라믹스를 제조할 수 있었다.

A site 복합 페로브스카이트 구조인 (Na1/2 La1/2)TiO3 세라믹스의 고주파 유전특성을 조사하였다. 1000˚C에서 4시간 하소하고 1350˚ ~ 1450˚C에서 소결했을 때 치밀한 소결체가 되었다. NLT의 겉보기 밀도는 4.95g/cm3, 상대밀도는 96.4%였으며, 격자상수(a)가 3.873Å인 단순 입방정 구조였다. NLT의 유전율은 밀도가 높아짐에 따라 증가하였고 품진계수 Q는 평균 결정립 크기가 커짐에 따라 증가하였다. 1400˚C에서 4시간 소결한 NLT는 εr=125, Q=2842(fo=3 GHz), τf=465의 유전특성을 나타내었다.