微波调谐钛酸钡基复合陶瓷材料的研究

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1、摘要低损耗、可调谐的新型铁电材料可广泛应用于相控阵天线以及微波通讯系统中。钙钛矿铁电材料因其具有较高的调谐率，成为近年来微波调谐应用材料研究的热点。但本身较高的介电损耗限制了其在微波频段的进一步应用。在保证一定调谐率的同时，为了有效降低钙钛矿铁电材料的介电损耗和介电常数，我们选择在钛酸锶钡（BST）、锆钛酸钡（BZT）和锡钛酸钡（BTS）中分别掺杂低介电常数、低介电损耗的材料(MgSiO+MgO)、MgTiO或ZnTiO，并研究了不同掺242424杂、不同配比、不同烧结温度对复合陶瓷结构和介电性能的影响

2、。BST复合陶瓷材料的介电性能比BZT和BTS更好。在Ba0.6Sr0.4TiO3中掺杂60%(MgSiO+MgO)，形成Ba0.6Sr0.4TiO3、MgSiO和MgO的三相复合物，没有杂质2424相。改变MgSiO和MgO的含量比，介电常数随着MgSiO掺杂含量的增加而降低，2424o在1350C时样品的介电损耗最小，均为0.0005左右。固定MgSiO和MgO的含量比24为4:1，随着(MgSiO+MgO)含量的增加，介电常数逐渐降低，在86~465之间。在24Ba0.6Sr0.4TiO3中掺杂Z

3、n2TiO4，主晶相为Ba0.6Sr0.4TiO3和Zn2TiO4，还有微量ZnO及杂o质相，介电常数随烧结温度的升高而降低，烧结温度为1260C时，1MHz下样品的介电损耗最小为0.02。在BaZr0.2Ti0.8O3中掺杂60%(Mg2SiO4+MgO)，Mg2SiO4:MgO=1:4，o烧结温度为1350C时的综合介电性能最好，介电常数为184，介电损耗为0.0017。固定Mg2SiO4:MgO=4:1时，改变Zr/Ti比发现，随着Zr含量的增加，介电常数降低，介电损耗增加。在BaZr0.2Ti0

4、.8O3中掺杂Mg2TiO4，形成了杂质相BaMg6Ti6O19，另外还有少量MgO和TiO2，介电常数随烧结温度的升高而升高，在73~87之间。在oBaZr0.2Ti0.8O3中掺杂Zn2TiO4，烧结温度1240C时，1MHz下的介电常数最小为130，介电损耗为0.058。BTS中掺杂(Mg2SiO4+MgO)，反应后有杂质生成，样品的介电常数在24~38之间，介电损耗在0.004~0.018之间。BaTi0.8Sn0.2O3和Zn2TiO4反应有杂质相BaZn2.03Ti3.93O10.89生成，

5、介电损耗较大，最大达到0.16，综合介电性能差。本论文由国家自然科学基金（项目批准号：60771021）资助。关键词：铁电材料复合物介电常数介电损耗调谐率IAbstractTheferroelectricmaterialswhichhavethehightenabilityandlowdielectriclosscanbewidelyusedinphasedarrayantennasystemsandmicrowavecommunicationdevices.Perovskiteferroelectri

6、cmaterialshavebeenthefocusofnewtunablemicrowaveapplicationmaterialsresearchinrecentyears,fortheypossessthehightunability.However,theirhighdielectriclosslimitthefurtherapplicationtomicrowavedevices.Inordertoobtainsuitabledielectricperformanceofperovskitef

7、erroelectricmaterial,that’s,hightunability,lowlosstangentandrelativelylowdielectricconstant,lowdielectricloss,lowdielectricconstantmaterials(Mg2SiO4+MgO),Mg2TiO4andZn2TiO4wereaddedintoferroelectricmaterialbariumstrontiumtitaniumoxide(BST),bariumzirconate

8、titanate(BZT)andbariumtitanatestannate(BTS).Theeffectsofdifferentdopants,differentdopingconcentrationanddifferentsinteringtemperatureontheperformanceofcompositeceramicshavebeendiscussedinthethesis.Thedielectricpropertiesof