Ba基复合钙钛矿微波介质陶瓷的晶格振动光谱研究
微波介质陶瓷作为固体功能陶瓷材料具有高的介电性能、较低的损耗和温度系数的频率较小等优点。在现代通信中被广泛的应用,是谐振器、移动通讯、卫星通讯等器件中的关键材料。这种功能陶瓷材料的温度稳定性好、体积小、质量轻、价格便宜等优点也被人们所接收的原因之一。因此,近几年来微波介质陶瓷的研究成为一个新的热点。 A(B’1/2B”1/2)O3和A(B1/3’B2/3”)O3型陶瓷是应用前景广泛的微波介质材料之一。微波介质陶瓷的本征性质表明,在电介质材料中,原子在平衡位置附近的热振动与其介电性能关系密切,因此对微波介质陶瓷的热振动(晶格振动)性质的理论研究和掺杂改性研究,可以为研究微波材料介电性质的成因与影响因素提供重要的信息。 本文采用固相合成法制备了Ba[Mg(1-x)/3ZrxNb2(1-x)/3]O3(BMZN,x=0.0,0.05,0.1,0.2)和Ba[Mg(1-x)/3ZrxTa2(1-x)/3]O3(BMZT,x=0.0,0.05,0.1,0.2,0.3)微波介质陶瓷。通过XRD分析了陶瓷晶体结构,讨论了振动光谱(拉曼-红外光谱)随着B位Zr4+取代含量的变化而发生的改变,以及对振动模的指认和振动模之间的关系。 Ba[Mg(1-x)/3ZrxNb2(1-x)/3]O3陶瓷固溶体振动光谱与结构特征 1)通过BMZN固溶体的XRD研究发现,该样品具有立方结构,且随着Zr4+取代量的增加,该体系的晶胞常数逐渐减小而介电常数逐渐增大。BMZN固溶体的对称性提高,由六方相向立方相转变,有序结构由BMN的1:2有序向1:1有序转变。 2)在x0.05的样品中250cm-1波数附近新的拉曼模式的出现,表明随Zr4+含量的增加BMZN陶瓷发生氧八面体的畸变。 3)在拉曼光谱中,介电常数与A1g(O)声子模式的半峰宽及A1g(Nb)的拉曼位移呈正相关,与A1g(O)声子模式的拉曼位移呈逆相关;容量温度系数与A1g(Nb)声子模式的拉曼位移呈逆相关;损耗与A1g(Nb)的半峰宽呈逆相关。 Ba[Mg(1-x)/3ZrxTa2(1-x)/3]O3陶瓷固溶体结构特征、拉曼-红外振动光谱与介电性能的关系 1)随着Zr4+含量的增加,系统发生由无序相向有序相的转变,先由六方相( P3m1)逐渐转变为赝立方相(I4/mcm),最后形成立方相(Pm3m)。氧八面体的畸变是系统发生相转变的根本原因。 2)通过X射线衍射(XRD)系统研究了固相法合成BMZT微波介质陶瓷的晶体结构和介电性能以及拉曼模式与二者之间的关系。研究发现BaZrO3的加入对BMT微波介质陶瓷的晶体结构和介电性能有重要影响。随着Zr4+的增加,BMZT固溶体的对称性提高,由六方相向立方相转变,晶胞常数逐渐减小;有序结构由BMT的1:2有序向1:1有序转变。 3)通过对拉曼的研究表明,A1g(O)振动模是所有振动模式中强度最强的振动模式,其来源于1:1有序结构的氧八面体振动,BMZT固溶体的介电常数与A1g(O)声子模式的拉曼位移与容量温度系数呈正相关;随着Zr4+含量的增加拉曼位移的变小损耗增大,即二者呈逆相关,容量温度系数逐渐变小,拉曼位移逐渐变小,介电常数r逐渐变大。
复合钙钛矿;微波介质陶瓷;拉曼光谱;傅里叶变化远红外光谱;有序结构;晶格振动
山东师范大学
硕士
微电子学与固体电子学
石锋
2014
中文
TQ174.756
65
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）