Investigação das propriedades elétricas da matriz de niobato (ZnNb2O6) com adição de dióxido de titânio (TiO2) e seu uso como antena ressoadora dielétrica

Abstract

Este trabalho apresenta os estudos das propriedades estruturais e dielétricas da matriz cerâmica ZnNb O (ZNO) e também análise da influência da adição do dióxido de titânio (TiO ) nas 2 6 2 proporções de 5, 10 e 15% na matriz cerâmica ZNO. O trabalho visa o estudo das características dielétricas do material e analisar os resultados obtidos com a dopagem dos materiais para possível aplicação como ressoadores dielétricos, obtendo altos valores de permissividade, baixas perdas dielétricas, boa estabilidade térmica, com boa largura de banda, perda de retorno, ganho e eficiência. A preparação das amostras niobato de zinco (ZNO) é realizada pelo método tradicional de reação de estado sólido. O pó calcinado é dividido, onde grande parte desse material é modelado em formato cilíndrico e sinterizados, e a outra parte deste pó calcinado é analisado para caracterização estrutural por difração de raios-X e refinado pelo método de Rietveld. As amostras foram sinterizadas na temperatura de 1150 ºC. As densidades experimentais das peças cerâmicas são obtidas pelo ensaio de picnometria. Das amostras produzidas, a permissividade complexa, tangente de perdas, perda de retorno das fases pura e dopadas são estudadas nas regiões de radiofrequência (RF) e micro-ondas (MO). As medições foram realizadas através da Espectroscopia de Impedância (EI) na faixa de radiofrequência obtidas através de um analisador de impedância, pelo método Hakki-Coleman e do monopolo na faixa de frequência de micro-ondas. Essa caracterização dielétrica foi realizada com variação da temperatura visando uma possível utilização em dispositivos em RF e MO. Os resultados obtidos indicam que adição do TiO ao ZNO provoca um aumento dos valores da constante 2 dielétrica de 23 (ZNO puro) para acima de 24. A adição também provoca uma redução das perdas dielétricas em micro-ondas da ordem de 10-4 para 10-5 e provoca alterações nos valores do coeficiente de temperatura da frequência de ressonância (τ) variando entre -89 ppm/°C para f -62 ppm/°C. Os resultados experimentais da aplicação das amostras como ressoadores dielétricos utilizando o parâmetro S , a largura de banda e impedância de entrada são 11 apresentados e comparados com simulações numéricas, demonstrando uma boa concordância com os dados obtidos, indicando este material como promissor para dispositivos que atuam na faixa de micro-ondas