【摘要】：微波介質(zhì)陶瓷材料是一種新型的多功能基礎(chǔ)材料,在通信系統(tǒng)設(shè)備中作為功能元器件的基礎(chǔ)元件使用,如:介質(zhì)諧振器、濾波器、微波基板、介質(zhì)天線等。硅基微波介質(zhì)陶瓷具有低損耗、諧振頻率溫度系數(shù)可調(diào)和低介電常數(shù)等優(yōu)點,滿足通信設(shè)備小型化、高頻化和低成本化的市場需求,引發(fā)了國內(nèi)外科研團隊的關(guān)注。本文對兩類新型低介電常數(shù)硅酸鹽材料的微觀結(jié)構(gòu)與微波介電性能進行研究。通過XRD、SEM、Raman以及矢量網(wǎng)絡分析儀等測試方法,研究燒結(jié)制備工藝、微觀結(jié)構(gòu)與缺陷等因素對材料微波介電性能的影響。本文的主要內(nèi)容如下:(1)采用固相法合成磷灰石結(jié)構(gòu)硅酸鹽Ca_(1-x)Sr_xLa_4Si_3O_(13)陶瓷。XRD和Rietveld結(jié)構(gòu)精修表明,CaLa_4Si_3O_(13)是六方晶系結(jié)構(gòu),屬于空間群P63/m(176)。SiO_4四面體構(gòu)成晶體的基本骨架,Ca和La離子占同一個晶格位,與周圍的O形成兩種不同配位的多面體結(jié)構(gòu)。Raman光譜分析表明,CaLa_4Si_3O_(13)晶胞是由SiO_4四面體、La-O和Sr-O多面體連接組成,且檢測到氧空位的振動光譜。結(jié)合密度和SEM數(shù)據(jù)可知,當CaLa_4Si_3O_(13)陶瓷在1400℃下燒結(jié)4小時時,致密度最大,晶粒表面清晰且晶粒尺寸大小均勻。在摻雜一定量的Sr離子后,衍射角發(fā)生偏移。隨著Sr離子摻雜含量的不同,陶瓷樣品的最佳燒結(jié)溫度也有所不同。樣品的Q×f值和介電常數(shù)e_r在不同燒結(jié)溫度下的曲線與致密度曲線有相關(guān)性。當Ca_(1-x)-x Sr_xLa_4Si_3O_(13)陶瓷在1400℃下燒結(jié)4h,純相(即x=0時)的CaLa_4Si_3O_(13)陶瓷的微波介電性能最佳:e_r=14.5,Q×f=31100GHz(at 9.05 GHz),τ_f= 21ppm/℃。(2)采用固相法合成兩種三硅酸鹽AY_2Si_3O_(10)(A=Sr,Ba)陶瓷。XRD和Rietveld精修結(jié)果表明,SrY_2Si_3O_(10)的衍射圖譜與ICSD 167613匹配,為三斜晶系結(jié)構(gòu),屬于P~_1空間群。三聚體[Si_3O_(10)]~(8-)中的Si-Si-Si角為133.5°;BaY_2Si_3O_(10)的衍射圖譜與ICSD 240470匹配,是單斜晶系結(jié)構(gòu),屬于P2_1/m空間群,三聚體[Si_3O_(10)]~(8-)中的Si-Si-Si角為96.1°。A離子半徑大小對三聚體[Si_3O_(10)]~(8-)的擠壓作用力不同,導致這兩種三硅酸鹽的空間結(jié)構(gòu)不同。當SrY_2Si_3O_(10)陶瓷在1425℃燒結(jié)4h時,密度最大,氣孔率最低且晶粒形貌清晰,尺寸均勻,微波性能最好:e_r=9.3,Q×f=64100GHz(at 14.1GHz),τ_f=-31ppm/℃。當Ba Y_2Si_3O_(10)在1425℃燒結(jié)4小時時,密度最大,但Q×f稍微下降,這與晶粒尺寸是否均勻、樣品中是否存在液相等因素有關(guān)。因此當燒結(jié)溫度為1425℃時獲得最佳微波性能:e_r=9.6,Q×f=65600GHz(at 12.5GHz),τ_f=-28ppm/℃。
【圖文】：

杭州電子科技大學碩士學位論文和器件的熱情。美國的賓州州立大學(The Pennsylvania State U古屋大學(Nagoya University)、英國的謝菲爾德大學(The U)等，，這些國外的研究微波陶瓷的高校團隊，取得了不錯的研究大學李龍土院士課題組、浙江大學陳湘明教授課題組、上海硅科技大學等團隊在科研也取得不錯的進展[21]。同時，通過統(tǒng)計陶瓷論文數(shù)量可以從側(cè)面體現(xiàn)出研究的熱度。以“microwav”為檢索詞，在 Web of Science 數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計的的論文研究數(shù)示：

陶瓷論文數(shù)量可以從側(cè)面體現(xiàn)出研究的熱度。以“microwav”為檢索詞，在 Web of Science 數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計的的論文研究數(shù)示： 1.1 以“microwave dielectric ceramics”為檢索詞統(tǒng)計 SCI 論文數(shù)量曲 1.1 中可以看出，每年都有大量的研究機構(gòu)在探索微波介質(zhì)陶錯的科研成果，論文數(shù)量整體呈現(xiàn)上升的趨勢。
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ174.1

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本文編號：2638558