POTENSI KERAMIK Mg(Ti0,95Cr0,05)O3 SEBAGAI KANDIDAT MATERIAL DIELEKTRIK RESONATOR DRO PADA FREKUENSI 3,3 GHZ

Kata Kunci: keramik MTC005; dielektrik resonator; DRO; frekuensi resonansi; output power

Abstract

Keramik MgTiO3 merupakan material dengan sifat dielektrik yang baik sehingga berpotensi sebagai material dielektrik resonator (DR) yang diaplikasikan pada sistem telekomunikasi gelombang mikro. Terkait hal tersebut, makalah ini melaporkan potensi keramik dengan komposisi baru, yaitu Mg(Ti0,95Cr0,05)O3 (selanjutnya disingkat MTC005) sebagai kandidat material DR pada frekuensi 3,3 GHz. Tujuan dari makalah ini adalah untuk menganalisis karakteristik DRO keramik pada gelombang mikro berupa frekuensi resonansi dan output power (diukur menggunakan Spectrum Analyzer) dan menghubungkannya dengan data struktur, mikrostruktur, densitas bulk, dan permitivitas relatif (E_r). Keramik dikompaksi menggunakan die-press berdiameter 8 mm dan hydraulic-hand-press pada tekanan 10 MPa sebelum disinter pada suhu 1300 °C selama 3 jam. Data struktur keramik diperoleh dari pola XRD Cu-Ka menunjukkan bahwa keramik MTC005 mengandung fasa utama MgTiO3 (89,34 %molar) dan sisanya adalah fasa TiO2 rutile. Kerapatan dan kepadatan butir pada permukaan keramik ini dikonfirmasi oleh nilai densitas bulk sebesar 3,63 gr.cm^-3 . Selain itu, hasil uji EDX menunjukkan bahwa keramik ini mengandung bahan-bahan penyusun saja, yaitu Mg, Ti, Cr, dan O dengan rasio % atom Mg : (Ti+Cr) : O = 19,693 : 20,665 : 63,651 mendekati rasio stoikiometri idealnya, yaitu 1 : 1 : 3 . Sedangkan nilai rata-rata E_r keramik MTC005 yang diukur secara kontinu pada frekuensi 2-4 GHz = 17,5. Peristiwa resonansi DRO terekam pada frekuensi 3,367 GHz dengan output power +4,52 dBm. Dengan demikian, berdasarkan semua data di atas dapat disimpulkan bahwa keramik MTC005 sangat potensial sebagai kandidat material resonator DRO pada S-band, khususnya pada frekuensi 3,3 GHz.

Kata Kunci: keramik MTC005; dielektrik resonator; DRO; frekuensi resonansi; output power

Abstract

MgTiO3 ceramic is a material with good dielectric properties so it has potential as a dielectric resonator (DR) material applied in microwave telecommunications systems. In this regard, this paper reports the potential of ceramics with a new composition, namely Mg(Ti0.95Cr0.05)O3 (hereinafter abbreviated as MTC005) as a candidate DR material at a frequency of 3.3 GHz. The aim of this paper is to analyze the characteristics of ceramic DRO at microwaves in the form of resonance frequency and output power (measured using a Spectrum Analyzer) and relate them to data on structure, microstructure, bulk density and relative permittivity (E_r). The ceramics were compacted using a die-press with a diameter of 8 mm and a hydraulichand-press at a pressure of 10 MPa before being sintered at a temperature of 1300 °C for 3 hours. Ceramic structure data obtained from the Cu-Kα XRD pattern shows that the MTC005 ceramic contains the main phase MgTiO3 (89.34% molar) and the remainder is the rutile TiO2 phase. The density and grain density on the ceramic surface is confirmed by the bulk density value of 3.63 gr.cm^-3 . Apart from that, the EDX test results show that this ceramic contains only the constituent ingredients, namely Mg, Ti, Cr, and O with a atomic % ratio of Mg : (Ti+Cr) : O = 19.693 : 20.665 : 63.651 close to the ideal stoichiometric ratio. namely 1 : 1 : 3 . Meanwhile, the average value of εr for MTC005 ceramics measured continuously at a frequency of 2-4 GHz = 17.5. The DRO resonance event was recorded at a frequency of 3.367 GHz with an output power of +4.52 dBm.0.263; and 64.298 %. Meanwhile, the average value for ceramics measured in the 2-4 GHz frequency range is 17.40. The results above show that MTC002 ceramic has dielectric properties (ɛr) that support its application as a resonator material in DRO, especially the S-band region (2-4 GHz).

Keywords: MTC002 ceramic, resonant frequency, output power, and DRO