微波调谐铁电材料的研究

《微波调谐铁电材料的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonFerroelectricMaterialsforTunableMicrowaveApplicationCandidate:ZhaoJingyuanMajor:PhysicalElectronicsSupervisor:Prof.XuYebinHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaDe

2、cember,2011独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行

3、检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要钛酸锶钡的介电常数可以随外界电场而变化，在相控阵天线，移相器及可调谐滤波器等方面具有广阔的应用前景。钛酸锶钡还可以用于高梯度加速器，包括直线对撞机的大功率微波开关，电控移相器及介质加速器结构的调谐层。尽管纯钛酸锶钡的调谐率很高，但存在介电常数大，介电损耗高的缺点，大的介电常数会导致阻抗匹配困难，因而必须降低钛酸锶钡的介电常数和介电损耗而保持较高

4、的调谐率。形成铁电-介电复合物是降低钛酸锶钡的介电常数而保持较高调谐率的有效方法。本论文利用固相反应法合成了Ba0.5Sr0.5TiO3/MgO/Mg2TiO4复合陶瓷和BST/MgO/Mg2SiO4陶瓷，研究了两者的调谐率及微波介电性能，并研究了Mn掺杂对两类陶瓷性能的影响。结果表明，Ba0.5Sr0.5TiO3/MgO/Mg2TiO4和BST/MgO/Mg2SiO4复合陶瓷是由铁电相的BST和介电相的MgO和Mg2TiO4或Mg2SiO4组成。由于铁电性被稀释，复合陶瓷的介电常数明显降低。在Ba0.5Sr0.5TiO3/MgO/Mg2TiO4陶瓷中，固定Ba0

5、.5Sr0.5TiO3含量不变，随Mg2TiO4含量的增加及MgO含量的降低，复合陶瓷的介电常数和调谐率增加，同时其品质因数Q×f降低。Ba0.5Sr0.5TiO3/MgO/Mg2TiO4微波频率下的介电常数在123.0-156.5范围，在10kHz，3.9kV/mm下的调谐率为14.4-28.5%，表明Ba0.5Sr0.5TiO3/MgO/Mg2TiO4是很有希望的低介电常数微波调谐材料。在BST/MgO/Mg2SiO4系列陶瓷中，固定BST的含量不变，随Mg2SiO4含量的增加及MgO含量的降低，复合陶瓷介电常数减小，调谐率增加。BST/MgO/Mg2SiO4

6、的Q×f值普遍较Ba0.5Sr0.5TiO3/MgO/Mg2TiO4高。Mn掺杂的BST/MgO/Mg2TiO4陶瓷和BST/MgO/Mg2SiO4陶瓷有更优良的介电性能。Mn掺杂对材料的介电常数影响不大，但是掺杂达到一定程度，可以使调谐率有一定程度的增加。同时，Mn掺杂的50Ba0.5Sr0.5TiO3/10MgO/40Mg2SiO4陶瓷Q×f升高，少量Mn掺杂(<0.75mol%)的40Ba0.45Sr0.55TiO3/12MgO/48Mg2TiO4陶瓷，Q×f值也升高。说明适量的Mn掺杂可以使材料的微波性能得到提高。本论文的研究表明，BST三相复合陶瓷材料，

7、与BST/MgO相比，可以在保持介电常数稳定的同时提高调谐率，是很有希望的微波调谐材料。关键词：铁电材料钛酸锶钡介电常数介电损耗微波特性I华中科技大学硕士学位论文AbstractBariumstrontiumtitanate(BST)ferroelectricmaterialexhibitsalargedielectricconstantchangewithanapplieddcelectricfield.Thedcelectric-fielddependentdielectricconstantcanbeemployedtodevelopthephaseshif

8、tinge