鈦酸鍶鋇-氧化鎂鐵電移相材料摻雜改性研究.pdf

1、近年來(lái)，鈦酸鍶鋇Ba1-xSrxTiO3(簡(jiǎn)稱(chēng)BSTO)材料由于具有相對(duì)較高的介電常數(shù)可調(diào)性和較低的低頻介電損耗等優(yōu)點(diǎn)使其成為鐵電移相器材料的最佳候選材料。但是目前對(duì)于直流偏壓下BSTO材料介電常數(shù)可調(diào)性機(jī)理的研究不是十分透徹，而且BSTO材料本身存在著微波介電損耗較大，介電常數(shù)可調(diào)性隨介電常數(shù)的降低而降低，以至介電常數(shù)和可調(diào)性難以同時(shí)滿(mǎn)足移相器要求等缺陷，這些都限制了BSTO材料在移相器器件方面的實(shí)際應(yīng)用。
　　 本論文針對(duì)目

2、前移相器用BSTO基鐵電陶瓷性能上存在的不足進(jìn)行摻雜改性研究。首先通過(guò)在鈦酸鍶鋇Ba0.55Sr0.45TiO3中添加MgO，制備出介電常數(shù)適中的BSTO/MgO復(fù)相陶瓷，并考察復(fù)相陶瓷相組成、顯微結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，討論了偏置電場(chǎng)下復(fù)相陶瓷的介電常數(shù)可調(diào)性機(jī)理和介電損耗的變化規(guī)律。接著從實(shí)際應(yīng)用的角度，對(duì)BSTO/MgO復(fù)相陶瓷性能進(jìn)行改善，研究了稀土氧化物、金屬氧化物和MnCO3的摻雜對(duì)復(fù)相陶瓷低頻介電常數(shù)、介電損耗、可調(diào)性及微波

3、介電性能的影響。
　　 利用XRD和SEM分析復(fù)相陶瓷的相組成和顯微結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明在摻雜不同物質(zhì)的BSTO/MgO復(fù)相陶瓷中，主要晶相為BSTO和MgO，無(wú)第三相存在，晶粒結(jié)構(gòu)致密。
　　 研究結(jié)果表明，對(duì)于BSTO/MgO復(fù)相陶瓷，順電相下介電常數(shù)的可調(diào)性可由Devonshire的宏觀相變理論來(lái)解釋?zhuān)谥绷髌秒妶?chǎng)作用下介電常數(shù)之所以會(huì)降低，是由于鈦氧八面體中Ti4+之間的非諧性相互作用引起的。除了Ti4+之間的非諧性

4、相互作用對(duì)BSTO體系的可調(diào)性有影響外，復(fù)相陶瓷的晶粒尺寸及居里溫度的大小對(duì)可調(diào)性也有貢獻(xiàn)。晶粒尺寸越大，晶粒內(nèi)應(yīng)力越小，可調(diào)性越大；居里溫度越低，介電常數(shù)越小，可調(diào)性越小。
　　 La2O3的摻雜可以明顯降低BSTO/MgO復(fù)相陶瓷的微波損耗。當(dāng)摻雜2.0wt％La2O3時(shí)，5.1GHz下介電損耗為1.0×10-3，可調(diào)性為2.3％，介電常數(shù)為62.3。
　　 在BSTO/MgO復(fù)相陶瓷中摻雜MnCO3能顯著提高可調(diào)性