Karakterisasi Keramik (Mg0.6Zn0.4)TiO3 Sebagai Material Dielektrik Resonator pada Frekuensi Gelombang Mikro 

Characterization of (Mg0.6Zn0.4)TiO3 Ceramics as Dielectric Resonator Materials in Microwave Frequencies

Keramik berbasis magnesium titanat (MgTiO₃) merupakan material dielektrik yang memiliki potensi digunakan dalam sistem telekomunikasi pada frekuensi gelombang mikro, seperti filter, antenna, dan sinyal generator. Tujuan dari riset ini yaitu untuk mengkarakterisasi frekuensi resonansi dan output power dari keramik (Mg_0.6Zn_0.4)TiO₃ (disingkat MZT04) sebagai material dielektrik resonator (DR) dalam rangkaian DRO dan menghubungkannya dengan data struktur, mikrostruktur, dan densitas bulk keramik. Fabrikasi keramik MZT04 dilakukan dengan mengkompaksi serbuk MZT04 pada tekanan 2,5 MPa menggunakan cylindrical die press berdimater 5 mm untuk menjadi beberapa pelet dengan diameter yang sama. Pelet-pelet tersebut disinter pada suhu 1300 ℃ dengan memvariasi waktu tahan yaitu 6, 8, dan 10 jam untuk menjadi keramik. Data struktur dari keramik diperoleh dari pola X-Ray Diffraction (XRD) dengan radiasi Cu-Kα yang menunjukan ketiga keramik mengandung fasa MgTiO₃, yaitu 87,02; 90,55; dan 87,40 % molar, dan % sisanya yaitu fasa MgO dan TiO₂ rutile. Kenaikan waktu tahan sinter mengakibatkan naiknya nilai volume sel satuan dari fasa MgTiO₃ dari (307.94), (308.61), menjadi (308.94) ų. Ukuran parameter kisi (a=b,c) juga mengalami kenaikan dari (5.057, 13.903) Å, (5.058, 13.903) Å, menjadi (5.061, 13.914) Å. Peningkatan juga dialami oleh densitas bulk keramik dari 2.51, 2.82, menjadi 3.04 g/cm³. Sebagai material DR, ketiga keramik menunjukkan sinyal frekuensi resonansi masing-masing pada 5.20; 5.21; dan 5.22 GHz dengan output power -19.70; -14.47; -15.70 dBm, dengan sinyal FWHMnya tercatat pada 59.3; 61.6; and 61.2 MHz. Variasi waktu tahan sinter tidak mempengaruhi secara signifikan terhadap posisi dari frekuensi resonansi. 

Ceramics based on magnesium titanate (MgTiO₃) are dielectric materials that have the potential to be used in telecommunications systems at microwave frequencies, such as filters, antennas, and signal generators. This study aims to characterize the resonant frequency and output power of (Mg_0.6Zn_0.4)TiO₃ ceramics (abbreviated MZT04) as a dielectric resonator (DR) material in a DRO circuit and relate it to the structure, microstructure, and bulk density data of the ceramics. The MZT04 ceramics were fabricated by compacting MZT04 powder at a pressure of 2.5 MPa using a cylindrical die press of 5 mm in diameter to become pellets with the same diameter. The pellets were sintered at 1300 ℃ by varying holding times for 6, 8, and 10 h to become ceramics. Data on the structure of the ceramics were obtained from the X-Ray Diffraction (XRD) pattern with Cu-Kα radiation which showed that the three ceramics contained MgTiO₃ phase, each 87.02; 90.55; and 87.40 % molar, the rest % is MgO and TiO₂ rutile phases. The increase in sinter holding time has increased the unit cell volume of the MgTiO₃ phase from (307.94), (308.61), to (308.94) ų; the size of the lattice parameters (a=b, c) also increased from (5.057, 13.903) Å, (5.058, 13.903) Å, to (5.061, 13.914) Å; like wise, the bulk density increased from 2.51, 2.82, and 3.04 g/cm³. As a DR material, the three ceramics exhibit a resonant frequency signal each at 5.20; 5.21; and 5.22 GHz with the output power of -19.70; -14.47; -15.70 dBm, and the FWHM of the signal is 59.3; 61.6; and 61.2 MHz. Therefore, MZT04 ceramics can be applied as the DR material in microwave frequencies, especially at ~5.20 GHz. The variations in sinter holding time is not significant effect on the position of the resonant frequency.