Вплив концентрації та типу добавок на структуру та електромагнітні властивості композиційних матеріалів на основі AlN

Анотація

У діапазоні частот 12,4–18 ГГц досліджено електромагнітні характеристики, зокрема дійсну ε _r ' та уявну ε _r '' частини відносної діелектричної проникності, нових композиційних матеріалів на основі AlN з добавками порошків алмазу, сажі, алмазу з молібденом у кількості 3–5 % (мас.), спечених методом гарячого пресування. Методом дифракційного рентгенівського аналізу встановлено особливості формування структури й основні фази матеріалів – AlN, S (графіт), Al ₃ (O, N) ₄ , Al та Mo ₂ C (у системі AlN–Y ₂ O ₃ –C (алмаз)–Mo). ). За допомогою сканувального електронного мікроскопа з визначенням якісного елементного складу в основних фазах методом енергодисперсійного рентгенівського аналізу виявлено малу концентрацію О в ґратці AlN. Результати вимірювань електродинамічних характеристик показали, що розроблені новітні композиційні матеріали з включенням графітової фази мають незмінні діелектричні характеристики (ε _r ' = 12,38–33,03 та tgδ = 0,009–0,214) у всіх областях частоти. Введення 3% порошку алмазу в суміші на основі нітриду алюмінію майже не вплинуло на підвищення значущості ε _r ' та tgδ (12,3 і 0,009 відповідно). При додаванні добавки із суміші порошків алмазу та молібдену в пропорціях 5% / 5% відносно діелектрична проникність ε _r ' досягла 17,04, а діелектричні втрати tgδ становили 0,067. Найвищі значення відносної діелектричної проникності (33,03) та діелектричних втрат (0,214) мали композиції, що містили 5% сажі. Отже, встановлено, що підвищення діелектричної проникності досягається за рахунок фазового складу матеріалів та за рахунок розосередженого розташування електропровідних фаз (C, Mo ₂ C) у структурі композитів з мінімальними контактами між ними.