鈣鈦礦型微波介質陶瓷的晶格振動光譜研究.pdf

1、微波介質陶瓷是指應用于微波頻段電路中作為介質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)代通信中廣泛應用于濾波器、諧振器、介質天線、介質導波回路等微波元器件，是衛(wèi)星通訊、移動通訊及 GPS等技術中的新型關鍵材料。因此，微波介質陶瓷成為近年來研究的一個新熱點。
　　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陶瓷材料，具有較高的 Q值，常應用于高頻及低損耗領域，具有廣泛的應用前景。
　　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）微波介質陶瓷。通過 X射線衍射（XRD）分析了陶瓷的晶體結構，利用振動光譜（拉曼散射光譜、遠紅外反射光譜）對各振動模進行了指認，并分析了振動模之間的關系。通過 Kramers-Kr?n

3、ig(K-K)關系轉化，對介電常數(shù)的實部和虛部進行了討論，并利用四參數(shù)法進行遠紅外反射光譜的擬合，獲得高頻介電常數(shù)和擬合曲線，計算得到不同振動模對介電常數(shù)和損耗的貢獻；分析了不同燒結溫度對 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3陶瓷的影響；并測試了樣品的微波介電性能。主要研究結果如下：
　　1.在BZ陶瓷中，通過對XRD研究，確定BZ樣品具有簡單立方鈣鈦礦結構Pm3m(221)；對XRD進行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；指認了七個拉曼振動模式，其中位于745cm-1附近的A1g(O)振動模在所有振動模式中強度最強，其來源于 ZrO6氧八面體的呼吸振動；同時指認了三個紅外活性模式，其中 F1u(2)振動模對介電性能的貢獻最大，其來源于O-Zr-O的彎曲振動。
　　2.在CZ陶瓷中，通過XRD確定該CZ樣品的結構為斜方Pcmn(62)，同時與標準卡比對發(fā)現(xiàn)，該樣品中存有微量 CaCO3殘留；以斜方對稱結構對振動光譜進行指認：ΓV=7

5、Ag+5B1g+7B2g+5B3g+8Au+10B1u+8B2u+10B3u，討論了拉曼位移和半高寬，對各振動模式進行了描述，并利用四參數(shù)法擬合了遠紅外反射光譜，計算得出各紅外活性模對介電性能的貢獻，其中 F1u(5)振動模的貢獻最大，主要來自ZrO6間的中心反對稱振動，擬合曲線同時也表明F1u(4)與F1u(5)振動模均發(fā)生了分裂。
　　3.在SZ陶瓷中，通過XRD的研究發(fā)現(xiàn)，該樣品的結構為斜方Pbnm(62)；對十個主要的拉曼

6、振動模式進行了指認和描述，其中在550cm-1附近的B1g的振動強度最大，主要來自Zr-O的伸縮振動；利用四參數(shù)法擬合了遠紅外反射光譜，發(fā)現(xiàn) F1u(4)發(fā)生了分裂，通過對比各紅外活性模對介電性能的貢獻發(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模影響。
　　4.在BMT陶瓷中，利用XRD和結構精修分析了陶瓷的晶體結構，確認BMT為三方晶系P3m1(164)，具有1:2有序結構；指認并分析了拉曼光譜，F(xiàn)2g(Ba)振動模的拉