近日，我院吴芳芳副教授与西安交通大学、芬兰奥卢大学相关团队合作，在微波介质陶瓷研究方面取得重要进展，研究成果以“P⁵⁺-Enhanced Novel Samarium Niobate Ultralow-loss Microwave Ceramics as Dielectric Resonator for X-Band Antenna Applications”为题发表在国际著名期刊Advanced Functional Materials。宁夏大学为第一单位，吴芳芳为第一作者，西安交通大学周迪教授和奥卢大学Heli Jantunen教授为共同通讯作者。

为应对高频通信对介质谐振器天线（DRA）高频高效、高选择性及低延时的挑战，研究团队聚焦SmNbO₄体系，采用离子半径较小的P⁵⁺（0.38 Å）进行Nb位取代，发现该体系在0.1≤x≤0.4范围内为单斜褐钇铌相和独居石相的复合相，表明P⁵⁺离子半径过小，更倾向于形成[PO₄]四面体，而非[PO₆]八面体。Sm(Nb_1-xP_x)O₄（SNP@x）介电常数（）由P⁵⁺低离子极化率与低第二相SmPO₄的协同作用主导。Q×f值的提升源于双重机制：其一，第二相的形成抑制了微裂纹生成与扩展，阻碍电子迁移并降低漏导损耗；其二，P 2p结合能的增加强化了原子核对外层电子的束缚作用，减少损耗机制，进而提高品质因数。其中，SNP@0.3陶瓷表现出优异的高频选择性（Q×f=93,900 GHz）。此外，使用超低损耗的SNP@0.3和罗杰斯基板设计并制作了一个工作在X波段的圆柱形介电谐振器天线（CDRA），在带宽区域（10.903 - 11.482 GHz）内实现了高增益（4.8 - 6.0 dBi）和高效率（> 90%），提升了通信系统中的传输和通信质量。这项工作加速了介电陶瓷和介电谐振器天线在高频通信领域的发展。

文章链接如下：10.1002/adfm.202421225