弛豫鐵電晶體結(jié)構(gòu)及其太赫茲傳輸特性研究.pdf

1、在太赫茲通信系統(tǒng)實際應(yīng)用中，尋找一種高性能材料實現(xiàn)對其高效調(diào)制是現(xiàn)階段研究的熱點。鐵電材料中疇結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)所引起的優(yōu)異電光性能，能夠保證其介電常數(shù)在外場誘導(dǎo)下產(chǎn)生顯著的變化，進而實現(xiàn)對THz波有效地調(diào)制。基于此，本論文致力于新型準同型相界組分的三元弛豫鐵電單晶鈮銦鎂酸鉛-鈦酸鉛[0.24Pb(In1/2Nb1/2)O3-0.43Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3,(0.24PIN-0.43PMN-0.33PT)]的結(jié)構(gòu)

2、性質(zhì)及其THz波介電調(diào)制特性研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于鐵電材料和THz波的優(yōu)勢特性，對利用鐵電單晶來調(diào)制THz波的方案及可行性做了系統(tǒng)地探究和分析。在對THz調(diào)制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行分析的基礎(chǔ)上，討論了鐵電體的相結(jié)構(gòu)特點并提出了鐵電材料的THz波介電響應(yīng)模型。探討了0.24PIN-0.43PMN-0.33PT單晶的介電性能隨外場變化的特點，為利用該材料在外場作用下研究THz波介電調(diào)制性能提供了可行性理論基礎(chǔ)。同時對拉曼光

3、譜測試方法做重點介紹，為材料結(jié)構(gòu)研究提供有效的光譜學(xué)測試手段。⑵利用拉曼散射光譜對材料的相結(jié)構(gòu)以及相轉(zhuǎn)換特征進行了研究。通過對MPB組分0.24PIN-0.43PMN-0.33PT單晶的拉曼光譜進行Gauss擬合，分析其拉曼模式的位置和數(shù)量確定室溫下該單晶為單斜相結(jié)構(gòu)。其次，以材料的MB單斜相結(jié)構(gòu)為研究對象，分析其在不同電場誘導(dǎo)下的偏振拉曼光譜，結(jié)果表明，單晶產(chǎn)生了由MB到MC單斜相結(jié)構(gòu)的相變過程，且MC比MB單斜相結(jié)構(gòu)性能更加穩(wěn)定。同

4、時，場致相變引起的鐵電疇的偏轉(zhuǎn)使材料在THz波段表現(xiàn)出極強的介電特性，進一步為基于材料相變特征研究其在電場下對THz波的調(diào)制特性提供了可靠的理論依據(jù)。⑶利用太赫茲時域光譜技術(shù)對材料進行測試，并采用時域有限差分法對不同條件下單晶的介電特性進行了仿真及分析。在室溫下測試了單晶的透射型和反射型THz時域光譜，根據(jù)已建立的模型及傅里葉變換得到其介電特征譜。利用FDTD分別模擬并探討了不同厚度及不同電場誘導(dǎo)下材料在0.1-1.0THz范圍內(nèi)的介電