Ba基復(fù)合鈣鈦礦微波介質(zhì)陶瓷的晶格振動光譜及結(jié)構(gòu)性能關(guān)系研究.pdf

1、微波介質(zhì)陶瓷是微波頻段（300MHz-30GHz）電路中的重要材料之一。因為微波器件信息容量大，方向性和穿透性強的特點，成為微波電容器、介質(zhì)天線等元器件的核心材料。隨著現(xiàn)在移動通訊技術(shù)對設(shè)備小型化和高頻化的要求，探索高介電常數(shù)，高品質(zhì)因數(shù)，低損耗以及低成本的微波介質(zhì)陶瓷材料成為近年來炙手可熱的研究焦點。
　　A(B'1/2B'1/2)O3和A(B'1/3B'2/3)O3型陶瓷在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用有著很不錯的發(fā)展前景。它們本身具有特殊

2、的結(jié)構(gòu)特征和原子排列方式，使它們在微波和毫米介電響應(yīng)方面有著出色的表現(xiàn)。而這種優(yōu)勢和它們的光子振動特性息息相關(guān)，樣品制備條件對光子特性的研究同時也有著重要影響。因此，通過對微觀結(jié)構(gòu)的研究，可以探索新工藝新配方下的陶瓷的性能優(yōu)劣，為實現(xiàn)新型陶瓷的大批量應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　本文采用固相合成法制備了Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-xCaTiO3（BZN-CT，x=0.0，0.30，0.60，0.75，0.90）和(1-x)Ba(Mg1

3、/3Ta2/3)O3-xBa(Co1/3Nb2/3)O3（BMT-BCN，x=0.0，0.20，0.25，0.30，0.40）微波介質(zhì)陶瓷。通過不同的數(shù)據(jù)處理方式對XRD衍射，Raman散射以及FTIR反射光譜測試數(shù)據(jù)進行處理和整理，同時與所測得的樣品的介電性能聯(lián)系起來進行比對和研究。討論了BZN-CT陶瓷晶體結(jié)構(gòu)隨著A位Ca2+和B位Ti4+的取代而發(fā)生的變化與振動模式和結(jié)構(gòu)性能之間的關(guān)系以及B位Co2+和Nb5+取代對BMT-BCN

4、陶瓷晶體微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　1. Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-xCaTiO3陶瓷晶格振動光譜與結(jié)構(gòu)性能總結(jié)
　　1)將XRD數(shù)據(jù)與JCPDS卡片進行比對，得到純的BZN陶瓷為立方有序結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的晶格對稱性隨CaTiO3添加組分的增大而降低，從開始的立方相在x=0.60時由贗立方相向六方相轉(zhuǎn)變，有序結(jié)構(gòu)由BZN的1:1有序向1:2有序轉(zhuǎn)變；
　　2)在拉曼光譜中，與1:2有序結(jié)構(gòu)相關(guān)的A1g(Nb)振動模在

5、x=0.60處突然向高頻偏移，同時，F(xiàn)2g(O)振動模由于長程1:2有序的存在而發(fā)生了分裂；
　　3)F2g(O)振動模的半高寬的變化與損耗tan相同，與介電常數(shù)r相反，分別在x=0.60時達到最小值和最大值，而溫度系數(shù)卻與Eg(O)的拉曼位移變化一致，這說明在CaTiO3的摻雜量為60﹪時，BZN-CT陶瓷的介電性能達到最佳；
　　4)通過群論分析完成對紅外光譜的指認，討論了在 x≥0.60時300 cm?1和600cm?

6、1附近出現(xiàn)的新模式以及介電常數(shù)虛部中強度變化的分析和峰值頻率與介電性能的研究。
　　2.(1-x)Ba(Mg1/3Ta2/3)O3-xBa(Co1/3Nb2/3)O3陶瓷晶格振動光譜與結(jié)構(gòu)性能總結(jié)
　　1)通過JCPDS卡片與XRD測試數(shù)據(jù)比對，BMT-BCN固溶體樣品被確定為六方有序結(jié)構(gòu)，且隨著Ba(Co1/3Nb2/3)O3摻雜量的增加，該體系的晶格對稱性降低，有序度也隨之降低。
　　2)拉曼光譜中，Eg(O)振動

7、模的半高寬與介電常數(shù)r在x≤0.25成正相關(guān)，而在x≥0.25呈逆相關(guān)；損耗tan?與F2g(O)和A1g(O)振動模式的半高寬在x≤0.25呈逆相關(guān)，在x≥0.25成正相關(guān)，容量溫度系數(shù)呈非線性變化，這均證明了在x=0.25時，BMT-BCN陶瓷固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與介電性能達到最優(yōu)。
　　3)完成紅外光譜的指認，得出x=0.25的BMT-BCN陶瓷的紅外光譜強度突然變小，其中一些振動模式甚至消失，最終得到此組分下的樣品具有更好的介