Pechini方法制備CMN-CT微波介質(zhì)薄膜及性能研究.pdf

1、在相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)、電子戰(zhàn)、衛(wèi)星通訊和其他機(jī)載應(yīng)用中，微波介質(zhì)元器件尺寸和重量已成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮的主要因素。為了實(shí)現(xiàn)微波器件及電路的小型化、集成化，人們開(kāi)始考慮薄膜化介電頻率器件。由于多層介電薄膜結(jié)構(gòu)具有更低的插損、更高的品質(zhì)因子以及更好的梢合特性，在微波頻率下體現(xiàn)出高穩(wěn)定性(接近于零的頻率溫度系數(shù)τf)與低損耗(高品質(zhì)因子Q)的特點(diǎn)，可以滿(mǎn)足單片微波集成電路(MMIC)小型化的需要，對(duì)實(shí)現(xiàn)微波器件的集成化和高品質(zhì)化具有重要的實(shí)際意義

2、和實(shí)用價(jià)值。 本論文采用Pechini方法制備了Ca(Mg1/3Nb2/3)O3/CaTiO3(簡(jiǎn)稱(chēng)CMN/CT)均質(zhì)與異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜材料。選取具有高品質(zhì)因子Q、中介電常數(shù)εr和近零頻率溫度系數(shù)τf的2/3CMN-1/3CT復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的微波介質(zhì)材料作為研究體系，通過(guò)調(diào)節(jié)pH值和金屬與檸檬酸(CA)的配比，采用Pechini方法分別制備了CMN和CT前驅(qū)體溶液。結(jié)果表明，CMN與CT均具有單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，且前驅(qū)體溶液均勻穩(wěn)定，

3、可長(zhǎng)時(shí)間放置，適合于薄膜制備。 采用液相旋涂法制備了多元素體系的CMN/CT異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜材料，研究了不同熱處理工藝下，膜層排列方式和薄膜層數(shù)對(duì)CMN/CT異質(zhì)薄膜材料的結(jié)構(gòu)與介電性能的影響。結(jié)果表明，具有周期性結(jié)構(gòu)排列的異質(zhì)薄膜受排列方式和薄膜層數(shù)的影響很小，且有較寬的制備工藝范圍；具有非周期性結(jié)構(gòu)排列的異質(zhì)薄膜受排列方式和制備工藝條件的影響較大，且基板接觸的膜層(CMN或CT)對(duì)異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的制備工藝條件、結(jié)構(gòu)及性能都會(huì)產(chǎn)生一

4、定影響。對(duì)于非周期性排列的異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜，當(dāng)CMN/CT異質(zhì)薄膜層數(shù)為9層時(shí)，熱處理時(shí)間分別為3min和5min時(shí)，CT-CMN(TM)和CMN-CT(MT)的成分比滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求(CMN：CT=2:1)，具有單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，表面平整，晶粒生長(zhǎng)均勻，1MHz頻率下介電性能分別為εr=47.57、tanδ=0.020和εr=51.79、tanδ=0.022。對(duì)于周期性排列的異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜，由于界面空間電荷充當(dāng)?shù)妥杞橘|(zhì)層的影響，介電常數(shù)有所增高

5、，而損耗幾乎不受影響。在1MHz頻率下，熱處理時(shí)間為3min和5min的TMM、MTM、MMTE均介電性能分別為εr=66.30，tanδ=0.0214；εr=69.70，tanδ=0.0229；εr=63.57，tanδ=0.0212和εr=78.08，tanδ=0.0265；εr=79.42，tanδ=0.0277;εr=76.63，tanδ=0.0260。不同層數(shù)周期性排列CMN/CT異質(zhì)薄膜結(jié)構(gòu)與性能研究表明，隨著薄膜層數(shù)增加，