评审组:电子与通信技术组
项目名称:微波介质陶瓷低温烧结机理及其介电性能调控机制
提名单位: 陕西省教育厅
提名等级:一等奖
提名单位意见: 该成果围绕5G通讯领域中面临的微波器件集成化、小型化等亟需解决的问题,研发了一系列新型低/中/高K值本征低温烧结微波介质陶瓷,构建了温度稳定型低温烧结微波介质陶瓷;阐明了BiVO4铁弹相变温度与晶格畸变之间的关系;提出了利用红外反射光谱及THz谱拟合计算复介电常数ε*的方法,将各个原子振动模式与其对介电性能的贡献联系起来,从而揭示了晶格结构、极化贡献及宏观介电性能的关系;通过丝网印刷、热等静压的方法制备出多层的低温共烧电容器原型器件;提出了微波陶瓷原型器件的设计方法,开发出满足不同频段基站需求的Sub-6GHz微波介质器件。该成果推动了微波介质陶瓷在5G通讯器件集成制备技术中的应用,对低烧低损微波介质陶瓷的设计与器件加工具有重要的科学意义和应用价值。研究成果选题准确,研究起点高,理论上有创新,发表的论著国内外引用较高,受到国内外学术界的好评与认可,对相关研究有引领和示范作用,有重要的学术价值和理论意义,对学科建设和经济社会发展有重要的指导作用。成果材料齐全、规范,无知识产权纠纷,人员排序无争议,符合陕西省自然科学奖提名条件。
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:

主要完成人情况:
  1. 姓名:周迪
    排名:1
    行政职务:电子科学与工程学院副院长
    技术职称:教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:周迪从基础二元相图出发,以低共熔点单相组分为研究基础,研发出涵盖低k材料(介电常数<20)、中k材料(介电常数20~45)及高k材料(介电常数>45)的一系列新型超低温烧结(烧结温度<660℃)微波介质陶瓷材料,其烧结温度远远低于常规意义的低温烧结微波介质陶瓷材料,且部分材料可以与低熔点的贱金属Al共烧匹配,开拓了Al电极在LTCC技术中的应用,并论证了Al电极取代Ag电极的可能性。周迪对科学发现1-6做出贡献,是代表性论文1~5的第一作者兼通讯作者。
  2. 姓名:庞利霞
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安工业大学
    完成项目时所在单位:西安工业大学
    对本项目主要学术贡献:庞利霞围绕白钨矿结构微波介质陶瓷体系的低温烧结机理、结构/性能调控原理、晶体结构容忍度等几个关键科学问题展开。根据结构相似相容原理设计固溶体材料体系,通过离子取代、两相复合等方案,采用固相反应法制备一系列A位缺陷型、A/B位有序/无序型白钨矿结构微波介质材料。庞利霞对科学发现2-6做出贡献,是代表性论文1~5的共同作者。
  3. 姓名:李文博
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:西安工业大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:李文博利用Shannon 的加和理论(additive rule)及Clausius-Mosotti方程将微波介质陶瓷的微观离子极化率与宏观介电常数关联起来,通过点群理论,根据材料的晶体结构信息,计算出材料的红外活性模。李文博对科学发现2做出贡献,是代表性论文2的共同作者。
  4. 姓名:张美蓉
    排名:4
    行政职务:总经理
    技术职称:高级工程师
    工作单位:深圳市麦捷微电子科技股份有限公司
    完成项目时所在单位:深圳市麦捷微电子科技股份有限公司
    对本项目主要学术贡献:张美蓉以晶体化学原理、等效离子半径及轨道杂化理论为依据,以褐钇铌矿LnNbO4(Ln=La、Nd、Sm等)为基础结构式,通过A位取代、B位取代、A/B位联合取代构建固溶体陶瓷及复合陶瓷,从而有效调节褐钇铌矿铁弹相变温度,研究其组分、结构、相变与微波介电性能的关系,归纳出适用于褐钇铌矿结构体系的结构容忍因子及微波介电性能调节规律。张美蓉对科学发现5做出贡献,是代表性论文5的共同作者。
  5. 姓名:梁启新
    排名:5
    行政职务:CTO、叠层事业部总经理
    技术职称:工程师
    工作单位:深圳市麦捷微电子科技股份有限公司
    完成项目时所在单位:深圳市麦捷微电子科技股份有限公司
    对本项目主要学术贡献:梁启新选择单斜褐钇铌结构SmNbO4陶瓷、LaNbO4陶瓷、NdNbO4陶瓷及其它LnNbO4系列陶瓷为研究对象,并基于已报道的ABO4相图进行实验设计,通过结构/性能调控展开系统的实验研究和理论探讨,对晶体结构的调控优化微波陶瓷的介电性能,揭示了单斜褐钇铌材料微波响应的结构根源。梁启新对科学发现5做出贡献,是代表性论文5的共同作者。
  6. 姓名:陈亚伟
    排名:6
    行政职务:研究院材料研发中心常务副主任
    技术职称:助理工程师
    工作单位:深圳市麦捷微电子科技股份有限公司
    完成项目时所在单位:深圳市麦捷微电子科技股份有限公司
    对本项目主要学术贡献:陈亚伟利用高品质因数微波介质陶瓷及LTCC材料设计并制备了介质谐振器天线、多层共烧滤波天线等原型器件,解决了流延生带收缩率调控及丝网印刷精度问题,为后续的器件加工中介质/金属共烧匹配提供了基础保障。陈亚伟对科学发现5做出贡献,是代表性论文5的共同作者。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西安交通大学
    单位贡献:从基础二元相图出发,以低共熔点单相组分为研究基础,根据电价相等、摩尔比匹配方式、按照化学剂量比设计配方,在Bi2O3-MoO3二元体系、Li2O-ZnO-MoO3三元体系、Li2O-Bi2O3-MoO3-V2O5四元体系等富铋的多元体系中,研发出涵盖低k材料(介电常数<20)、中k材料(介电常数20~45)及高k材料(介电常数>45)的一系列新型超低温烧结(烧结温度<660℃)微波介质陶瓷材料,其烧结温度远远低于 常规意义的低温烧结微波介质陶瓷材料,且部分材料可以与低熔点的贱金属Al共烧匹配,开拓了Al电极在LTCC技术中的应用,并论证了Al电极取代Ag电极的可能性。利用Shannon的加和理论(Additive rule)及Clausius-Mosotti方程将微波介质陶瓷的微观离子极化率与宏观介电常数关联起来,通过点群理论,根据材料的晶体结构信息,计算出材料的红外活性模;通过远红外-THz反射光谱测试,利用反射系数 R 与复介电常数 ε*之间的关系,将晶格振动模式与晶体结构信息相结合,深入研究了晶体结构、晶格振动对微观极化机理和宏观介电性能的影响,这对微波介质材料物理化学理论的发展具有重要的科学价值。

  2. 单位名称:西安工业大学
    单位贡献:围绕白钨矿结构微波介质陶瓷体系的低温烧结机理、结构/性能调控原理、晶体结构容忍度等几个关键科学问题展开。根据结构相似相容原理设计固溶体材料体系,通过离子取代、两相复合等方案,采用固相反应法制备一系列A位缺陷、A/B位有序/无序型白钨矿结构微波介质材料。通过原位XRD、原位Raman谱研究材料晶体结构及结构相变;通过远红外-THz谱研究微波介质的极化机理;通过X射线吸收精细结构(XAFS)分析、精细XRD测试和结构精修,研究精细结构参数、晶体化学键价特性,构建合理的结构因子衡量结构容忍度,探索白钨矿结构微波介质陶瓷的低温烧结机理。

  3. 单位名称:深圳市麦捷微电子科技股份有限公司
    单位贡献:以晶体化学原理、等效离子半径及轨道杂化理论为依据,以褐钇铌矿LnNbO4(Ln=La、Nd、Sm等)为基础结构式,通过A位取代、B位取代、A/B位联合取代构建固溶体陶瓷及复合陶瓷,从而有效调节褐钇铌矿铁弹相变温度,研究其组分、结构、相变与微波介电性能的关系,归纳出适用于褐钇铌矿结构体系的结构容忍因子及微波介电性能调节规律,并为后续的器件设计及加工提供了保障。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处