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1、微波介質(zhì)陶瓷是指應(yīng)用于微波頻段電路中作為介質(zhì)材料并完成一種或多種功能的陶瓷材料,具有如下優(yōu)異的介電性能:高介電常數(shù)(εr)、較低的介電損耗(tanδ)以及較低的諧振頻率溫度系數(shù)(τf),在現(xiàn)代通信中廣泛應(yīng)用于濾波器、諧振器、介質(zhì)天線、介質(zhì)導(dǎo)波回路等微波元器件,是衛(wèi)星通訊、移動(dòng)通訊及 GPS等技術(shù)中的新型關(guān)鍵材料。因此,微波介質(zhì)陶瓷成為近年來(lái)研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。
ABO3(A為Ba、Ca或Sr,B為Zr)和Ba(Mg1/3Ta2/
2、3)O3(BMT)均為鈣鈦礦型微波介質(zhì)陶瓷材料,具有較高的 Q值,常應(yīng)用于高頻及低損耗領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用前景。
本文采用固相合成法制備了BaZrO3(BZ)、CaZrO3(CZ)、SrZrO3(SZ)和Ba(Mg1/3Ta2/3)O3(BMT)微波介質(zhì)陶瓷。通過(guò) X射線衍射(XRD)分析了陶瓷的晶體結(jié)構(gòu),利用振動(dòng)光譜(拉曼散射光譜、遠(yuǎn)紅外反射光譜)對(duì)各振動(dòng)模進(jìn)行了指認(rèn),并分析了振動(dòng)模之間的關(guān)系。通過(guò) Kramers-Kr?n
3、ig(K-K)關(guān)系轉(zhuǎn)化,對(duì)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部進(jìn)行了討論,并利用四參數(shù)法進(jìn)行遠(yuǎn)紅外反射光譜的擬合,獲得高頻介電常數(shù)和擬合曲線,計(jì)算得到不同振動(dòng)模對(duì)介電常數(shù)和損耗的貢獻(xiàn);分析了不同燒結(jié)溫度對(duì) Ba(Mg1/3Ta2/3)O3陶瓷的影響;并測(cè)試了樣品的微波介電性能。主要研究結(jié)果如下:
1.在BZ陶瓷中,通過(guò)對(duì)XRD研究,確定BZ樣品具有簡(jiǎn)單立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)Pm3m(221);對(duì)XRD進(jìn)行Kα2剝離及紅外反射光譜研究發(fā)現(xiàn),該BZ樣品中
4、存在氧八面體畸變;指認(rèn)了七個(gè)拉曼振動(dòng)模式,其中位于745cm-1附近的A1g(O)振動(dòng)模在所有振動(dòng)模式中強(qiáng)度最強(qiáng),其來(lái)源于 ZrO6氧八面體的呼吸振動(dòng);同時(shí)指認(rèn)了三個(gè)紅外活性模式,其中 F1u(2)振動(dòng)模對(duì)介電性能的貢獻(xiàn)最大,其來(lái)源于O-Zr-O的彎曲振動(dòng)。
2.在CZ陶瓷中,通過(guò)XRD確定該CZ樣品的結(jié)構(gòu)為斜方Pcmn(62),同時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)卡比對(duì)發(fā)現(xiàn),該樣品中存有微量 CaCO3殘留;以斜方對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì)振動(dòng)光譜進(jìn)行指認(rèn):ΓV=7
5、Ag+5B1g+7B2g+5B3g+8Au+10B1u+8B2u+10B3u,討論了拉曼位移和半高寬,對(duì)各振動(dòng)模式進(jìn)行了描述,并利用四參數(shù)法擬合了遠(yuǎn)紅外反射光譜,計(jì)算得出各紅外活性模對(duì)介電性能的貢獻(xiàn),其中 F1u(5)振動(dòng)模的貢獻(xiàn)最大,主要來(lái)自ZrO6間的中心反對(duì)稱振動(dòng),擬合曲線同時(shí)也表明F1u(4)與F1u(5)振動(dòng)模均發(fā)生了分裂。
3.在SZ陶瓷中,通過(guò)XRD的研究發(fā)現(xiàn),該樣品的結(jié)構(gòu)為斜方Pbnm(62);對(duì)十個(gè)主要的拉曼
6、振動(dòng)模式進(jìn)行了指認(rèn)和描述,其中在550cm-1附近的B1g的振動(dòng)強(qiáng)度最大,主要來(lái)自Zr-O的伸縮振動(dòng);利用四參數(shù)法擬合了遠(yuǎn)紅外反射光譜,發(fā)現(xiàn) F1u(4)發(fā)生了分裂,通過(guò)對(duì)比各紅外活性模對(duì)介電性能的貢獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),材料的微波介電性能主要受到擁有較重原子的振動(dòng)模影響。
4.在BMT陶瓷中,利用XRD和結(jié)構(gòu)精修分析了陶瓷的晶體結(jié)構(gòu),確認(rèn)BMT為三方晶系P3m1(164),具有1:2有序結(jié)構(gòu);指認(rèn)并分析了拉曼光譜,F(xiàn)2g(Ba)振動(dòng)模的拉
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