PENGARUH VARIASI FRAKSI MOL ION Cr⁴⁺ TERHADAP STRUKTUR, MIKROSTRUKTUR, PERMITIVITAS RELATIF, DAN KARAKTERISTIK DRO PADA KERAMIK Mg(Ti_1-xCr_x)O₃

EFFECT OF VARIATIONS IN THE MOL FRACTION OF Cr⁴⁺ IONS ON THE STRUCTURE, MICROSTRUCTURE, RELATIVE PERMITIVITY AND DRO CHARACTERISTICS OF Mg(Ti_1-xCr_x)O₃ CERAMIC

Keramik Mg(Ti_1-xCr_x)O₃ dengan x = 0,02; 0,03; dan 0,04 mol (disingkat MTC002, MTC003, dan MTC004) merupakan komposisi baru material dielektrik yang potensial untuk sistem telekomunikasi gelombang mikro. Penelitian ini diawali dengan mensintesis ketiga serbuk (MTC002, MTC003, dan MTC004) dengan metode pencampuran larutan yang kemudian dikalsinasi pada suhu 800 °C selama 4 jam sebelum dikompaksi pada tekanan 10 MPa dan disinter pada suhu 1200 °C selama 4 jam untuk menjadi pelet keramik berdiameter 8 mm. Tujuan penelitian ini adalah  mengkaji struktur, mikrostruktur, densitas bulk, permitivitas relatif, serta karakteristik DRO berupa frekuensi resonansi dan output power ketiga keramik. Pengujian dilakukan menggunakan XRD, SEM-EDX, densitymeter, VNA, dan Spectrum Analyzer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur ketiga keramik terdiri dari fasa utama MgTiO₃ (86,81-88,38 % wt.) dan fasa minor TiO₂ rutile, dengan nilai densitas bulk meningkat mulai dari 3,056-3,365 g/cm³. Analisis EDX mengkonfirmasi bahwa ketiga keramik hanya mengandung unsur Mg, Ti, Cr, dan O yang merupakan the raw materials-nya saja. Nilai ɛ_r keramik yang diukur pada rentang frekuensi 2-4 GHz adalah sebesar 17,40–17,63. Frekuensi resonansi dan output power terdeteksi pada frekuensi 3,3 GHz, yaitu 3,352 GHz dan +3,848 dBm (MTC002); 3,374 GHz dan +3,718 dBm (MTC003); dan 3,377 GHz dan +4,12047 dBm (MTC004). Hasil-hasil di atas menunjukkan ketiga keramik memiliki sifat dielektrik (ɛ_r) yang baik dan berpotensi sebagai material resonator untuk aplikasi sistem telekomunikasi gelombang mikro, khususnya pada daerah S-band (2-4 GHz), yaitu sebagai resonator pada modul DRO radar.

Mg(Ti_1-xCr_x)O₃ ceramics with x = 0.02; 0.03; and 0.04 mol (abbreviated MTC002, MTC003, and MTC004) are new compositions of dielectric materials that have potential for microwave telecommunications systems. This research began by synthesizing the three powders (MTC002, MTC003, and MTC004) using a solution mixing method which was then calcined at a temperature of 800 °C for 4 hours before being compacted at a pressure of 10 MPa and sintered at a temperature of 1200 °C for 4 hours to become ceramic pellets 8 mm in diameter. The aim of this research is to study the structure, microstructure, bulk density, relative permittivity, and DRO characteristics in the form of resonance frequency and power output of the three ceramics. Tests were carried out using XRD, SEM-EDX, densitymeter, VNA, and Spectrum Analyzer. The research results show that the structure of the three ceramics consists of the main phase MgTiO₃ (86.81-88.38 % wt.) and the minor phase TiO₂ rutile, with bulk density values ​​increasing from 3.056-3.365 g/cm³. EDX analysis confirmed that the three ceramics only contain the elements Mg, Ti, Cr, and O, which are the raw materials. The ceramic ɛ_r value measured in the 2-4 GHz frequency range is 17.40–17.63. The resonant frequency and output power were detected at a frequency of 3.3 GHz, namely 3.352 GHz and +3.848 dBm (MTC002); 3.374 GHz and +3.718 dBm (MTC003); and 3.377 GHz and +4.12047 dBm (MTC004). The results above show that the three ceramics have good dielectric properties (ɛ_r) and have potential as resonator materials for microwave telecommunications system applications, especially in the S-band area (2-4 GHz), namely as resonators in radar DRO modules.