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BST掺杂改性的研究及其薄膜制备

2020-12-16阅读(619)

BST掺杂改性的研究及其薄膜制备

论文摘要

钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3,简称BST)在研制电可调谐器件（如微波铁电移相器）具有巨大的应用潜力。但纯BST在调谐率较高时,介电常数较高,损耗也比较大,还不能完全满足制备微波铁电移相器的要求。本论文通过对BST进行掺杂改性研究,期望研制出高调谐率、低损耗、介电常数适中的优良综合性能的BST块体及其薄膜材料,最终能满足器件设计的要求。本论文采用“复合掺杂”和“替位掺杂”相结合的掺杂改性思路,分别对低钡（x=0.40）和高钡（x=0.55）两种BST材料进行了掺杂改性研究。对于低钡BST材料,实验制备了La2O3掺杂的Ba0.4Sr0.6TiO3/MgO的复合陶瓷材料,微观性能测试结果显示:样品中BST与MgO形成了较良好的复合结构,La3+进入BST晶格形成了“替位掺杂”效应;电性能测试表明:微量La2O3掺杂能有效地降低BST材料的微波介电损耗,0.5wt%La2O3掺杂量的样品在10GHz频率下测试的介电常数为ε=91.5,介电损耗为tanδ=8×10-4;低频调谐率为17.6% （2KV/mm）。对于高钡BST材料,实验制备了La2O3掺杂的Ba0.55Sr0.45TiO3/Mg2TiO4的复合陶瓷材料,微观结构分析结果表明:当La2O3的掺入量为1.2wt%时,La3+进入BST晶格,且其过程抑制了Ba0.55Sr0.45TiO3/ Mg2TiO4复合材料体系中的Ti从+4向+3价转化;电性能测试结果表明:Mg2TiO4和La2O3的掺入能分别较明显地降低介电常数和微波介电损耗,当La2O3掺入量为1.2wt%时其微波（f=10GHz）介电常数为ε=52,介电损耗tanδ=0.0011,低频下调谐率13.6%（3KV/mm）。将0.5wt%La2O3掺杂的Ba0.4Sr0.6TiO3/MgO复合陶瓷材料加工成溅射靶材,利用磁控溅射法制备了BST薄膜材料。微观测试结果显示所制备的BST薄膜致密、无裂纹,低频下（f=100KHz）测试其常数ε=176.5,介电损耗tanδ=0.011,调谐率为18.1%。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • xSr1-xTiO3 材料概述'>1.2 BaxSr1-xTiO3材料概述
  • 1.3 BST 材料的掺杂改性机理及其研究思路
  • 1.4 本论文主要研究工作
  • 2 实验制备工艺及样品测试方法
  • 2.1 固相反应烧结工艺原理
  • 2.2 磁控溅射工艺介绍
  • 2.3 BST 样品的微观结构测试
  • 2.4 BST 样品的电性能测试方法
  • 2.5 本章小结
  • 2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3'>3 La2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3
  • 2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3/MgO 复合陶瓷样品密度测试结果'>3.1 La2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3/MgO 复合陶瓷样品密度测试结果
  • 2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3/MgO 复合陶瓷样品微观结构性能'>3.2 La2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3/MgO 复合陶瓷样品微观结构性能
  • 2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3/MgO 复合陶瓷样品介电性能'>3.3 La2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3/MgO 复合陶瓷样品介电性能
  • 3.4 本章小结
  • 2O3掺杂Ba0.55Sr0.45TiO3'>4 La2O3掺杂Ba0.55Sr0.45TiO3
  • 2TiO4 与BST/MgO 复合陶瓷材料性能的比较'>4.1 BST/Mg2TiO4 与BST/MgO 复合陶瓷材料性能的比较
  • 2O3掺杂Ba0.55Sr0.45TiO3/Mg2TiO4 复合陶瓷微观结构性能'>4.2 La2O3掺杂Ba0.55Sr0.45TiO3/Mg2TiO4复合陶瓷微观结构性能
  • 2O3掺杂Ba0.55Sr0.45TiO3/Mg2TiO4 复合陶瓷电性能测试'>4.3 La2O3掺杂Ba0.55Sr0.45TiO3/Mg2TiO4复合陶瓷电性能测试
  • 4.4 本章小结
  • 2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3'>5 La2O3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3
  • 5.1 靶材、衬底及溅射工艺参数
  • 2O3 掺杂BST/MgO 薄膜微观结构性能测试结果'>5.2 La2O3 掺杂BST/MgO 薄膜微观结构性能测试结果
  • 5.3 电性能测试结果
  • 5.4 本章小结
  • 6 总结与展望
  • 6.1 本文总结
  • 6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 攻读硕士学位期间发表的论文

    • 相关论文文献

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