导读:本文包含了微波介质材料论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:微波,介质,陶瓷,常数,性能,低温,薄膜。
微波介质材料论文文献综述
马调调[1]（2019）在《微波介质陶瓷材料应用现状及其研究方向》一文中研究指出微波介质陶瓷作为一种新型电子材料,在现代通信中被用作谐振器、滤波器、介质基片、介质天线、介质导波回路等,广泛应用于微波技术的许多领域,如移动通讯、卫星通讯和军用雷达等。随着科学技术日新月异的发展,通信信息量的迅猛增加,以及人们对无线通信的要求,使用卫星通讯和卫星直播电视等微波通信系统己成为当前通信技术发展的必然趋势,这就使得微波材料在民用方面的需求逐渐增多,如手机、汽车电话、蜂窝无绳电话等移动通信和卫星直播电视等新的应用装置。笔者综述了国内外微波介质陶瓷的应用现状,阐明微波介质陶瓷材料应用中存在的问题,指明微波陶瓷材料今后的研究方向。(本文来源于《陶瓷》期刊2019年04期）
赖元明[2]（2019）在《低介低损耗LTCC微波介质材料及应用研究》一文中研究指出随着5G通讯、物联网、可穿戴设备、车载雷达及医疗电子设备的迅速发展,对电子器件的小型化、集成化、高速化及多功能化要求越来越高。低温共烧陶瓷(LTCC)技术由于具有高集成度和高自主设计性,是实现系统封装小型化、集成化、高速化及多功能化的重要技术手段。LTCC基板材料要求具有低介电常数(ε_r)、高品质因数(Q×f)、近零谐振频率温度系数(τ_f)及低烧结温度(≤950oC)。针对LTCC基板在低温烧结下,并维持良好的微波介电性能方面存在的问题。本文以低ε_r值的CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4(~7.5和6.8)微波介电陶瓷为研究对象,通过优化助烧剂掺杂和离子替代方案,很好的兼顾了材料低温烧结、高Q×f值及近零τ_f值等综合性能要求,以满足LTCC基板应用的需要;通过XRD精修、拉曼光谱及XPS等微观分析手段,结合第一性原理(DFT)分析,揭示了材料微观结构与其宏观介电性能之间的关系,具体如下:(1)揭示了助烧剂对微波介电陶瓷微观结构及微波性能的影响机制,建立了微观结构与宏观介电性能之间的相互关系;实现了CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷的低温烧结和低损耗。随LiF含量的变化,使其在CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷具有四种不同机理。适量的LiF添加能使CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷实现低温烧结,且保持良好的微波介电性能。对比纯CaMgSi_2O_6在1250oC烧结样品,添加2 wt%LiF后的CaMgSi_2O_6实现了低温(900oC)烧结,且具有更卓越的微波介电性能:ε_r=7.45、Q×f=64800 GHz和τ_f=-34 ppm/°C。高Q×f值主要由高致密度和低价的Li作为受主掺杂导致。τ_f值与MgO_6八面体扭曲呈正比。添加8 wt%的LiF同样能使Mg_2SiO_4样品烧结温度从1400oC降低到900oC,样品具有良好的微波介电性能:ε_r=6.1、Q×f=109719 GHz和τ_f=-61 ppm/°C。其τ_f值也与MgO_6八面体扭曲呈正比。综合添加LiF后的CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷烧结温度和介电性能,我们发现,添加LiF既能实现CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷的低温烧结,又能维持良好微波介电性能。这种方式可用于其它微波介电陶瓷低温烧结中,是实现微波介电陶瓷LTCC应用的重要手段。(2)结合离子占位和结构扭曲的微观分析,揭示了离子替代方案与材料宏观介电性能的关联,有效的指导了材料配方设计方案,实现了从材料微观结构到宏观介电性能的可控调节,获得了具有较高Q×f值的LTCC微波介电陶瓷。在CaMg_(1-x)Cu_x Si_2O_6名义成分中,CuO未与CaMgSi_2O_6形成固溶体,富Cu_2O共熔合金相位于晶界处。适量的CuO能促进样品致密度,但大量的CuO可能导致缺Mg的CaMgSi_2O_6发生C2/c到P2_1/c相变。在1250oC烧结x=0.04的样品有最佳微波介电性能:ε_r=7.41,Q×f=160100 GHz(是前期报道纯相CaMgSi_2O_6的二倍多)和τ_f=-42 ppm/°C。高Q×f值主要由适量CuO在没引起相变的同时提高样品致密度所致。在Mg_(2-x)Cu_xSiO_4中,Cu~(2+)与Mg_2SiO_4形成固溶体,且Cu~(2+)占据Mg(1)位置。受致密度和离子极化影响,样品的介电常数随Cu~(2+)含量和烧结温度增加而增大。Q×f值随Cu~(2+)含量和烧结温度增加先增加后减少,Q×f值主要由结晶度和致密度决定。τ_f值随Cu~(2+)含量增加呈现非线性变化,随烧结温度增加先增大后减小。相同烧结温度下,样品的τ_f值与Mg(2)O_6八面体扭曲呈正相关性。当烧结温度为1250oC,Cu~(2+)含量为0.08时,样品具有最佳微波介电性能:ε_r=6.35,Q×f=188500GHz和τ_f=-2.0 ppm/°C。通过Cu~(2+)离子替代Mg_2SiO_4中Mg~(2+),实现了从微观结构调控微波介电性能,为后期材料配方设计提供重要指导。(3)通过优化正负温度系数材料复合方案,获得了具有近零τ_f值和高Q×f值的复合LTCC材料体系,实现了该类材料与Ag电极的匹配共烧,满足LTCC技术应用的需求。以正τ_f值的CaTiO_3调节CaMgSi_2O_6–2 wt%LiF和Mg_2SiO_4–8 wt%LiF的τ_f值,添加适量的CaTiO_3均能获得近零τ_f值的微波介电陶瓷,但同时对Q×f都有一定恶化。此外,以Li_2TiO_3调节Mg_2SiO_4–8 wt%LiF的τ_f值,添加45 wt%的Li_2TiO_3后体系具有最佳微波介电性能:ε_r=10.7、Q×f=237400 GHz和τ_f=-3.0 ppm/°C,同时兼具低烧结温度、近零τ_f值和高Q×f值,是毫米波器件的候选材料之一。低温烧结的CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4与Ag电极都具有良好的化学相容性。同时,Mg_2SiO_4–8 wt%LiF–9 wt%CaTiO_3瓷LTCC基板与Ferro SP0803银浆900°C共烧时具有良好的共烧匹配性,满足LTCC技术应用需求。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-04-10）
董雪[3]（2019）在《Mg_2Al_4Si_5O_(18)系微波介质陶瓷材料制备及性能研究》一文中研究指出微波介质陶瓷(Microwave Dielectric Ceramic)是应用型的陶瓷,这种陶瓷在300MHz到300GHz的微波频段的电子芯片中可以作为介质,并且也可以实现作为器件的功能。微波介质陶瓷有叁个关键的性能参数,这叁个参数分别为相对介电常数(ε_r)、品质因数(Q×f)与谐振频率温度系数(τ_f),它们与微波器件及设备的应用方向、损耗大小和稳定性高低密切相关。据研究报道,堇青石(Mg_2Al_4Si_5O_(18))具有低介电常数,高品质因数的特点。本文对Mg_2Al_4Si_5O_(18)体系陶瓷进行了系统全面的研究。通过用元素非化学计量比、两相复合、离子取代等方法系统研究了该材料的晶体结构和晶体结构变化对微波介电性能的影响。1.本论文通过用固相反应的方法,制备了二价镁离子的非化学计量比的Mg_((2+2x))Al_4Si_5O_(18)(x=0.00,0.025,0.05,0.075,0.10)微波介质陶瓷。随着MgO的量的增加,陶瓷的品质因数先增大后减少,介电常数在3.25到4.8之间,频率温度系数在-32ppm/℃到-34ppm/℃之间,而烧结温度在1425到1440℃之间。当x=0.075时,Mg_((2+2×0.075))Al_4Si_5O_(18)微波介质陶瓷在1430℃的温度下烧结叁小时后得到了最优的微波介电性能:ε_r=4.75,Q×f=76,000GHz,τ_f=-34 ppm/℃。2.本文研究了两相复合而成的Mg_2Al_4Si_5O_(18)+x wt.%Mg_2SiO_4(x=0-80)微波介质陶瓷。通过研究,证明了Mg_2Al_4Si_5O_(18)和Mg_2SiO_4两相可以共存,且没有其它相生成。并进一步分析了该微波介质陶瓷的晶体结构、微观形貌的改变对该复合陶瓷的微波介电性能的影响。复合相陶瓷Mg_2Al_4Si_5O_(18)+x wt.%Mg_2SiO_4(x=0-80)的品质因数随着参数x的值增加,产生了先上升后下降的变化。当x=50,烧结温度为1340℃时,样品取得了最优的微波介电性能:ε_r=5.73,Q×f=76,374GHz,τ_f=-24ppm/℃。3.本文研究了Mg~(2+)离子位的部分取代对于(Mg_(0.8)R_(0.2))_2Al_4Si_5O_4(R=Ca,Zn,Co,Mn,Sr,Ba,Nd)陶瓷的微观结构的改变及微波介电性能的影响。对于(Mg_(0.8)R_(0.2))_2Al_4Si_5O_4陶瓷,当R=Ca,Zn,Co,Mn,Sr,Nd时,主晶相保持相同;而Sr和Zn取代后有第二相产生,这意味着Sr和Zn的离子取代是部分离子取代。Ba取代后生成了BaMg_2(Al_6Si_9O_(30))相。研究发现,用Co和Zn对Mg_2Al_4Si_5O_(18)陶瓷取代Mg~(2+)离子位可以提高样品的品质因数。当R=Co,在1400℃烧结(Mg_(0.8)Co_(0.2))_2Al_4 Si_5O_4陶瓷时,得到的陶瓷样品产生了最佳的微波介电性能:ε_r=4.86,Q×f=63,828GHz,τ_f=-32ppm/℃。4.为调节Mg_2Al_4Si_5O_(18)陶瓷的频率温度系数,本文研究了(1-x wt.%)Mg_2Al_4Si_5O_(18)+x wt.%CaTiO_3(x=5-25)的波介质陶瓷,通过测试陶瓷的微波介电性能发现:随着CaTiO_3摩尔百分含量的增加,陶瓷的介电常数先增大后减小;陶瓷的品质因数也随着CaTiO_3质量百分比的增加而变小;并且CaTiO_3的加入使得该体系的烧结温度降低。当x=25时,75wt.%Mg_2Al_4Si_5O_(18)+25wt.%CaTiO_3陶瓷在1370℃的烧结温度下烧结叁小时后取得了优异的微波介电性能:ε_r=5.9,Q×f=7,822GHz,τ_f=-19ppm/℃。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-04-01）
张二甜,江娟,甘霖,袁世峰,窦占明[4]（2019）在《MnO_2改性的MgTiO_3-CaTiO_3微波介质陶瓷材料》一文中研究指出通过两步法制备MnO_2改性的MgTiO_3-CaTiO_3(MCT)微波介质陶瓷材料,研究MnO_2对MCT陶瓷的微观结构、烧结特性以及微波介电性能的影响.结果表明,MnO_2不仅能有效抑制杂相的生成,将烧结温度降低15℃,而且能提高MCT陶瓷的致密度,改善MCT陶瓷的微波介电性能.当MnO_2添加量为0. 1%时,1 385℃烧结获得的MCT陶瓷具有最佳介电性能,ε_r=20. 48,Q×f=58,690 GHz,τ_f=-6. 29×10-6/℃.(本文来源于《湖北大学学报(自然科学版)》期刊2019年02期）
赵昱[5]（2018）在《La-Ni-Ti基微波介质陶瓷材料研究》一文中研究指出微波技术在移动通信领域的快速发展,使得其对较高介电常数、高品质和高温度稳定性的的微波介质材料的需求越来越迫切。La-Ni-Ti基微波介质陶瓷材料因为介电常数较高、品质因数大和谐振频率温度系数可调等优点而成为很有发展前途的材料。本论文从La-Ni-Ti基微波介质陶瓷的基料制备、工艺研究、非化学计量比、掺杂改性等方面出发,对La-Ni-Ti基微波介质陶瓷材料进行了详细的研究。首先从基础配方和工艺入手对陶瓷体系进行了研究。以La_2O_3-TiO_2陶瓷体系为基础配方,研究Ni是否添加以及添加量的多少对La_(2/3)TiO_3相生成的影响,发现:Ni的添加对于La_(2/3)TiO_3相的生成至关重要,当添加3wt%的NiO时,可以生成杂相较少的La_(2/3)TiO_3相。另外,还对0.97La_(2/3)TiO_3-0.03NiTiO_3陶瓷体系的预烧工艺以及合成工艺做了研究,发现预烧温度为1150℃,使用一次合成工艺制备的0.97La_(2/3)TiO_3-0.03NiTiO_3陶瓷材料具有较为优越的性能。其次研究了非化学计量比对0.97La_(2/3)TiO_3-0.03NiTiO_3陶瓷体系的微波介电性能和微观结构的的影响规律。发现:适当的La离子、Ni离子非化学计量比有助于改善体系的微波介电性能,抑制杂相得生成和提高陶瓷体系的致密度。最后研究了掺杂对0.97La_(2/3)TiO_3-0.03NiTiO_3陶瓷体系微观结构和微波介电性能的影响。其中掺杂包括稀土元素掺杂和A、B位的离子掺杂。稀土元素掺杂包括Sm_2O_3掺杂和Ho_2O_3掺杂。结果表明,适量的Sm掺杂可以有效提升陶瓷体系的致密度,降低体系的谐振频率温度系数。但是随着掺杂量的增加,第二相也开始增多,从而使微波介电性能开始降低。Ho的掺入对陶瓷体系的致密度有所改善,并在其介电常数和品质因数下降不多的情况下有效提高其频率温度稳定性。A、B位离子掺杂则包括A位的Li_2CO_3掺杂和B位的ZrO_2掺杂。结果表明,适量的掺入Li可以有效地改善陶瓷体系的致密度的掺入可以有效降低陶瓷体系的谐振频率温度系数,并使介电常数有所增大,但是品质因数的恶化比较明显。Zr的掺入使陶瓷体系的致密度有所改善,但是在介电性能和微观结构上没有明显变化,且使谐振频率温度系数有所增加。在本课题所进行的体系研究中,获得具有较优微波介电性能的体系列出如下:(1)0.97La_(2/3)TiO_3-0.03NiTiO_3:ε_r=67.7,Q×f=15765 GHz,τ_f=125 ppm/oC。(2)0.97La_(2(1-x)/3)Sm_(2x/3)TiO_3-0.03NiTiO_3(x=0.1):ε_r=55.2,Q×f=9399GHz,τ_f=89ppm/oC。(3)0.97La_(2(1-x)/3)Ho_(2x/3)TiO_3-0.03NiTiO_3(x=0.1):ε_r=67.4,Q×f=11755GHz,τ_f=96ppm/~℃。(本文来源于《电子科技大学》期刊2018-03-01）
陈顾祎[6]（2018）在《SrLaGaO_4基微波介质陶瓷及K_2NiF_4型材料介电常数的理论探讨》一文中研究指出K_2NiF_4结构的SrLaGaO_4单晶具有优异的微波介电性能,其Qf值高达170,000GHz,但对相应陶瓷材料的研究却很少。本论文以SrLaGaO_4及其固溶体陶瓷为对象,系统研究了(1-x)SrLaGaO_4-xSr_2Ti04 和(1-x)SrLaGaO_4-xSrLa(R0.5Ti0.5)O_4(R= Mg,Zn)固溶体陶瓷的制备、结构、微结构及微波介电性能。同时,基于 Clausius-Mosotti 方程和 Phillips-Van Vechten(P-V)理论,对K_2NiF_4结构介电材料的介电常数进行了初步理论探索。通过标准固相烧结法制备了致密的(1-x)SrLaGaO_4-xSr_2TiO_4(x=0,0.2,0.4,0.5,0.6,0.8)固溶体陶瓷,借助Rietveld精修和拉曼光谱研究了该体系结构的演变规律。介电常数(εr)和谐振频率温度系数(τf)随着x的增大而升高,Qf值整体上也呈上升趋势。Qf值的增大与层间失配和层间极化的减小相关。此外,第二相的减少和晶粒的长大也在一定程度上有利于Qf值的改善。烧结温度为1450℃时,在x=0.5的成分中得到如下最佳综合微波介电性能:εr=23.3,Qf=129,700 GHz,τf=-1.7 ppm/℃。通过标准固相烧结法制备了致密的(l-x)SrLaGaO_4-xSrLa(R0.5Ti0.5)O_4(R=Mg,Zn)(x = 0.2,0.4,0.6,0.8)固溶体陶瓷。随着x的增加,两固溶体的εt和τf均单调上升。R=Mg时,Qf值随x的增加先升高再下降;而R=Zn时,Qf值则整体上随x减小。Qf值的变化可能与许容因子(t)、气孔率、晶粒大小和第二相等因素相关。两固溶体陶瓷中均可获得如下优良的综合微波介电性能:εr=23.3,Qf=89,400GHz,τf=-0.8ppm/℃(0.6SrLaGaO_4-0.4SrLa(Mg0.5Ti0.s)O_4);εr=22.4,Qf=72,900GHz,τf=-5.4ppm/℃(0.8SrLaGaO_4-0.2SrLa(Zn0.5Ti0.5)O_4)。基于 Clausius-Mosotti 方程和 P-V理论,对 K_2NiF_4结构的 SrLaBO_4(B=Al,Ga,(Mg0.5Ti0.5),(Zn0.5Ti0.5))、Sr_2TiO_4及相应固溶体陶瓷的介电常数进行了理论探索。由于配位环境会影响晶体中离子的极化率,通过离子极化率加和得到的分子极化率是不准确的,因此由Clausius-Mosotti方程计算得到的介电常数与测试结果偏差较大。而P-V理论则将复杂晶体分解为简单的键子式,通过各键的参数计算材料的介电常数,部分克服了离子极化率加和法的不准确性,故此方法的偏差较小。但由于计算过程中未考虑某些校正因子,在精确度上仍有改善空间。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-01-26）
刘浪[7]（2017）在《微波介质薄膜材料的应用研究》一文中研究指出随着无线通信的发展,其通信设备的集成化、小型化、高稳定性和低成本化成为微波射频器件的主要发展趋势。这种趋势使得微波介质薄膜材料比相应的陶瓷材料(受尺寸限制)具有更广阔的应用前景。本文主要针对可调和低损耗这两种微波介质薄膜材料在微波射频器件中的应用进行研究。首先由于可调微波介质薄膜中的钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3,BST)铁电薄膜具有高的调谐率和相对低的介电损耗等优异特性,可广泛用于微波调谐器件;其次由于低损耗微波介质薄膜中的氮化硅介质薄膜具有非常低的介电损耗、高电阻率、高致密性、化学稳定性等特性,可广泛应用于功率半导体器件。于是本文制作出一种基于BST铁电薄膜的可调带通滤波器以及用于功率放大器匹配电路的MIM(metal-insulator-metal,即金属-绝缘介质-金属)结构SiNx薄膜电容。本文研究内容和主要结论如下:1.采用射频磁控溅射法在蓝宝石单晶基片上沉积BST薄膜,摸索出合适的退火温度和升降温速率来释放薄膜与基片之间的应力以得到结构致密均匀的BST薄膜。2.通过非标微细加工工艺制备出MIM结构BST薄膜电容,并对其进行了介电性能测试。结果表明,通过射频磁控溅射法沉积的同一批次的BST薄膜介电性能良好,损耗均低于2%,在外加40V的直流偏压作用下,薄膜的介电调谐率可达到50%。3.在实验室前期对微波器件的设计经验基础上,以本文制备的BST薄膜电容作为可调元件,通过镀膜和光刻工艺以及对上电极进行加厚处理,制备出13.6%的调谐率(30V偏压下)的5阶梳状线可调带通滤波器。4.详细介绍了功率放大器的分类及主要性能指标,并且对宽带功率放大器的设计进行了分析,根据其工作频率范围要求,选择TriQuint公司的功率放大器管芯TGF2023-2-02进行ADS(Advanced Design System)仿真设计分析,出于电路体积、带宽及阻抗可调性的考虑,最终使用微带线与集总元件混合的方式进行匹配。5.根据功放匹配电路对分布电容提出的电性能要求,通过等离子增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)法及干刻工艺摸索制作出符合要求的SiNx薄膜MIM结构电容器,并对SiNx薄膜电容进行了相应的电性能测试。(本文来源于《电子科技大学》期刊2017-05-16）
杨扬[8]（2017）在《Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4微波介质陶瓷材料制备及性能调控》一文中研究指出Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4微波介质陶瓷(ZST)具有较高的烧结温度且难以烧结致密,严重制约了其在工业生产中的实际应用。本文围绕降低ZST陶瓷的烧结温度并改善其介电性能两个目标,探索不同离子掺杂对陶瓷结构的影响机理,提出了优化性能的具体方案。本文通过热分析以及样品烧成后的性能对比探索ZST陶瓷合适的预烧工艺,确定ZST体系的最佳预烧工艺为1150℃预烧2h。在预烧粉体中掺杂不同价态以及半径的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Bi~(3+),探究离子掺杂对于ZST陶瓷低温烧结的影响,从致密度、结构、相成分、微观组织形貌、微波介电性能、热分析等方面进行分析。半径相近的阳离子掺杂后,进入ZST的晶格,从而造成氧八面体畸变并影响其有序度;同时有低温第二相生成,降低ZST陶瓷的烧结温度。Cu~(2+)、Zn~(2+)、Bi~(3+)掺杂分别将样品烧结温度降至1075,1175,1200℃。但ZST陶瓷性能均有不同程度的恶化,其中掺杂Zn~(2+)的ZST体系的性能恶化程度最低,其最佳性能点为εr=39.58,Q·f=32850GHz,τf=-9.8ppm/℃。在确定了ZnO作为合适的助烧剂后,选取Sm_2O_3/ACO_3(A=Ba,Sr,Ca,Mg)对ZST陶瓷体系进行掺杂改性,探究稀土离子以及碱土离子对于ZST陶瓷性能影响的机理。掺杂后,陶瓷主晶相仍为ZST相。Ba~(2+)、Sr~(2+)、Ca~(2+)进入晶格间隙,Sm~(3+),Mg~(2+)发生阳离子取代,Sm~(3+)与碱土离子共同作用对其晶体结构产生影响。Ba~(2+)掺杂后生成Ba_2TiO_4晶界析出。掺杂1wt%Sm_2O_3/1.5wt%SrCO_3的Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4陶瓷在1350℃烧结2h性能最佳,为:εr=44.7,Q·f=56547.6GHz,τf=4.1ppm/℃。采用HFSS仿真,以Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4微波介质陶瓷为介质层,设计了中心频率为2.45GHz的矩形微带贴片天线。其中心频率受贴片长度的影响较大,进行优化设计后得到了满足使用要求的回波损耗和驻波比。优化后的天线谐振点在2.45GHz,贴片长度为8.60mm,宽为13.42mm。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2017-03-01）
杨俊锋[9]（2016）在《Bi_2O_3-MoO_3二元系微波介质材料的研究》一文中研究指出基于无源集成技术的微波介质薄膜集成电容器,相比于低温共烧陶瓷(LowTemperature Co-Fired Ceramic,LTCC)型和印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)预埋型集成电容器,具有更高的容量密度和更优良的微波性能,而且电容器的制备工艺与硅半导体工艺兼容,更能适应电子设备的微小型化。通常,低温烧结微波介质材料的成膜温度比高温烧结微波介质材料的成膜温度低,因此,低温烧结微波介质材料在薄膜集成电容器制备方面比高温烧结微波介质材料具有优势。本文以获得较低的烧成或热处理温度、谐振频率温度系数τ_f接近于零值的介质陶瓷和薄膜为目标,围绕Bi_2O_3-MoO_3二元系低温烧结微波陶瓷及其薄膜材料的结构、相组成及其形成机理和热氧化薄膜形成方法开展研究,主要研究内容如下:以Bi_2O_3和MoO_3为原材料,采用氧化物固相反应法分别合成Bi_2MoO_6、Bi_2Mo_2O_9和Bi_2Mo_3O_12化合物。x射线衍射(XRD)物相分析表明,Bi_2MoO_6合成有中间物相Bi_2Mo_3O_12生成,温度高于540°C后消失;Bi_2Mo_2O_9合成也出现中间物相Bi_2Mo_3O_12,610°C后消失;仅Bi_2Mo_3O_12合成无中间物相生成。Bi_2MoO_6、Bi_2Mo_2O_9和Bi_2Mo_3O_12叁种化合物可分别在800~860°C、640~655°C和635~650°C烧结成瓷,微波介电性能分别为Bi_2MoO_6:er=26.5~27.8,Qf=13500~13600 GHz,τ_f=-95~-98×10~(-6)/°C;Bi_2Mo_2O_9:ε_r=34.8~36.8,Qf=11200~11500 GHz,τ_f=50~45×10~(-6)/°C;Bi_2Mo_3O_12:er=19.2~20.3,Qf=26400~26800 GHz,τ_f=-155~-135×10~(-6)/°C。明显地,作为微波电容器使用,τ_f尚不能满足要求。欲使τ_f=0,引入τ_f符号相反的单质氧化物进行改性是一种常见方法。Bi_2MoO_6中引入20 mol%Sm2O3,860°C和880°C下烧结τ_f分别可达2.3×10~(-6)/°C和-1.6×10~(-6)/°C;Bi_2Mo_2O_9中引入8 mol%MgO,640°C和660°C下烧结τ_f分别可达2.2×10~(-6)/°C和1.7×10~(-6)/°C;Bi_2Mo_3O_12中引入TiO_2,当x Bi_2Mo_3O_12+(1-x)TiO2中x=0.22时,690°C和710°C下烧结τ_f分别可达1.9×10~(-6)/°C和1.4×10~(-6)/°C。然而,虽然τ_f可以接近于零,但均存在烧结温度升高,瓷体致密度下降等问题。设想以τ_f为负值的Bi_2MoO_6、Bi_2Mo_3O_12和τ_f为正值的Bi_2Mo_2O_9混合进行烧结。研究发现,Bi_2MoO_6、Bi_2Mo_3O_12与Bi_2Mo_2O_9间均不会发生化学反应,混合烧结后瓷体的微波介电性能遵循Lichtenecher法则。xBi_2MoO_6+(1-x)Bi_2Mo_2O_9混合体系中,当Bi_2MoO_6的质量百分含量为30%时,640°C下ε_r=30.2、Qf=10725 GHz、τ_f=1.6×10~(-6)/°C,瓷体致密。xBi_2Mo_3O_12+(1-x)Bi_2Mo_2O_9混合体系中,当Bi_2Mo_3O_12摩尔含量为15%时,640°C下ε_r=31.6、Qf=12077 GHz、τ_f=2.1×10~(-6)/°C,瓷体致密。显然,这一设想要优于引入单质氧化物方案,更加有利于薄膜集成电容的制备。尝试开展了薄膜电容器的制备研究。提出的方法是以双靶多周期磁控溅射Bi/Mo薄膜,再经热氧化形成钼酸铋介质薄膜。Bi/Mo摩尔比2:3时,420~480°C随着热氧化温度升高,薄膜物相由Bi_2O_3、MoO_3逐渐转变为Bi_2MoO_6和Bi_2Mo_3O_12,至450°C和480°C稳定为Bi_2Mo_3O_12和Bi_2MoO_6混合相。氧化温度升高,电容量增大,6 V测试电压下漏电流密度(Id)降低,电容温度系数(τ_c)约为+300×10~(-6)/°C。Bi/Mo摩尔比2:1时,400~600°C可热氧化成介质薄膜。400°C时,薄膜相组成为Bi3.64Mo0.36O6.55、Bi_2Mo_2O_9和Bi_2O_3,无Bi_2MoO_6相;400~500°C时,Bi_2MoO_6体积百分含量随烧结温度升高急剧上升;500~600°C时,Bi_2MoO_6体积百分含量基本稳定,约为90%。ε_r随热处理温度升高而升高,500°C热处理的薄膜在1 kHz测试频率下ε_r达到最大值,ε_r=37.5、tand=1.06%;施加电压±12 V时(电场强度约18.2 kV/mm),I_d=1.46′10~(-7) A/mm2;在-12~+12 V范围内,容量不随外电压变化而变化。利用Bi_2MoO_6、Bi_2Mo_2O_9和Bi_2Mo_3O_12烧结温度低的特点,在氧气中对Bi/Mo金属薄膜进行热处理,在较低温度下成功制备出钼酸铋介质薄膜,将热氧化法从制备单一金属元素氧化物(二元化合物如TiO_2)薄膜拓展到二元金属元素化合物介质薄膜的制备,为热氧化法制备二元或多元金属元素化合物介质薄膜提供启示。热氧化法制备介质薄膜工艺简单,成膜效率高,是一种有应用前景的介质薄膜制备方法。以热氧化法在低温条件下制备的钼酸铋介质薄膜,有望应用于薄膜集成电容器的制备。(本文来源于《华南理工大学》期刊2016-12-30）
韩鹏,余斐,张介秋,王军,屈绍波[10]（2016）在《钛酸锶钡基介质材料微波特性及频率选择特性设计》一文中研究指出选用传统的固相烧结法合成Ba_xSr_(1-x)TiO_3陶瓷,其中x为0.2,0.3,0.4,0.45,分别记为BST20*,BST30*,BST40*,BST45*,对上述不同组分的Ba_xSr_(1-x)TiO_3陶瓷进行介电性能的测试分析,最终选择了烧结温度为1420℃且具有高介电常数低损耗Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3陶瓷作为后续的研究对象.为解决纯BST陶瓷的介电常数和介电损耗偏高导致的插损高、性能优化困难等问题,在BST40*的中掺杂钛酸镁(Mg_2TiO_4,MT)和镁钛酸镧(La(Mg_(0.5)Ti_(0.5))O_3,LMT)改性,得出了掺杂不同组分的Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3陶瓷在微波频段下具有介电常数可调(ε=48~108)的特性,同时介电损耗降至1×10~(-3)数量级.选取介电常数为ε=65.87高介低损陶瓷,仿真设计了一款在X波段具有叁通带的频率选择表面结构.基于准静态条件下的等效媒质理论和介质谐振理论对等效参数提取结果进行了数值分析,对等效磁导率、等效介电常数和归一化阻抗的关系做了一定的说明,确定电磁谐振是产生通带的主要原因,并对动态场矢量分布情况进行了跟踪分析,进一步确定了谐振模式和通阻特性的形成机理.相关研究为制作高介低损的全介质频率选择表面提供了一种方法.(本文来源于《科学通报》期刊2016年30期）
微波介质材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着5G通讯、物联网、可穿戴设备、车载雷达及医疗电子设备的迅速发展,对电子器件的小型化、集成化、高速化及多功能化要求越来越高。低温共烧陶瓷(LTCC)技术由于具有高集成度和高自主设计性,是实现系统封装小型化、集成化、高速化及多功能化的重要技术手段。LTCC基板材料要求具有低介电常数(ε_r)、高品质因数(Q×f)、近零谐振频率温度系数(τ_f)及低烧结温度(≤950oC)。针对LTCC基板在低温烧结下,并维持良好的微波介电性能方面存在的问题。本文以低ε_r值的CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4(~7.5和6.8)微波介电陶瓷为研究对象,通过优化助烧剂掺杂和离子替代方案,很好的兼顾了材料低温烧结、高Q×f值及近零τ_f值等综合性能要求,以满足LTCC基板应用的需要;通过XRD精修、拉曼光谱及XPS等微观分析手段,结合第一性原理(DFT)分析,揭示了材料微观结构与其宏观介电性能之间的关系,具体如下:(1)揭示了助烧剂对微波介电陶瓷微观结构及微波性能的影响机制,建立了微观结构与宏观介电性能之间的相互关系;实现了CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷的低温烧结和低损耗。随LiF含量的变化,使其在CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷具有四种不同机理。适量的LiF添加能使CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷实现低温烧结,且保持良好的微波介电性能。对比纯CaMgSi_2O_6在1250oC烧结样品,添加2 wt%LiF后的CaMgSi_2O_6实现了低温(900oC)烧结,且具有更卓越的微波介电性能:ε_r=7.45、Q×f=64800 GHz和τ_f=-34 ppm/°C。高Q×f值主要由高致密度和低价的Li作为受主掺杂导致。τ_f值与MgO_6八面体扭曲呈正比。添加8 wt%的LiF同样能使Mg_2SiO_4样品烧结温度从1400oC降低到900oC,样品具有良好的微波介电性能:ε_r=6.1、Q×f=109719 GHz和τ_f=-61 ppm/°C。其τ_f值也与MgO_6八面体扭曲呈正比。综合添加LiF后的CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷烧结温度和介电性能,我们发现,添加LiF既能实现CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4微波介电陶瓷的低温烧结,又能维持良好微波介电性能。这种方式可用于其它微波介电陶瓷低温烧结中,是实现微波介电陶瓷LTCC应用的重要手段。(2)结合离子占位和结构扭曲的微观分析,揭示了离子替代方案与材料宏观介电性能的关联,有效的指导了材料配方设计方案,实现了从材料微观结构到宏观介电性能的可控调节,获得了具有较高Q×f值的LTCC微波介电陶瓷。在CaMg_(1-x)Cu_x Si_2O_6名义成分中,CuO未与CaMgSi_2O_6形成固溶体,富Cu_2O共熔合金相位于晶界处。适量的CuO能促进样品致密度,但大量的CuO可能导致缺Mg的CaMgSi_2O_6发生C2/c到P2_1/c相变。在1250oC烧结x=0.04的样品有最佳微波介电性能:ε_r=7.41,Q×f=160100 GHz(是前期报道纯相CaMgSi_2O_6的二倍多)和τ_f=-42 ppm/°C。高Q×f值主要由适量CuO在没引起相变的同时提高样品致密度所致。在Mg_(2-x)Cu_xSiO_4中,Cu~(2+)与Mg_2SiO_4形成固溶体,且Cu~(2+)占据Mg(1)位置。受致密度和离子极化影响,样品的介电常数随Cu~(2+)含量和烧结温度增加而增大。Q×f值随Cu~(2+)含量和烧结温度增加先增加后减少,Q×f值主要由结晶度和致密度决定。τ_f值随Cu~(2+)含量增加呈现非线性变化,随烧结温度增加先增大后减小。相同烧结温度下,样品的τ_f值与Mg(2)O_6八面体扭曲呈正相关性。当烧结温度为1250oC,Cu~(2+)含量为0.08时,样品具有最佳微波介电性能:ε_r=6.35,Q×f=188500GHz和τ_f=-2.0 ppm/°C。通过Cu~(2+)离子替代Mg_2SiO_4中Mg~(2+),实现了从微观结构调控微波介电性能,为后期材料配方设计提供重要指导。(3)通过优化正负温度系数材料复合方案,获得了具有近零τ_f值和高Q×f值的复合LTCC材料体系,实现了该类材料与Ag电极的匹配共烧,满足LTCC技术应用的需求。以正τ_f值的CaTiO_3调节CaMgSi_2O_6–2 wt%LiF和Mg_2SiO_4–8 wt%LiF的τ_f值,添加适量的CaTiO_3均能获得近零τ_f值的微波介电陶瓷,但同时对Q×f都有一定恶化。此外,以Li_2TiO_3调节Mg_2SiO_4–8 wt%LiF的τ_f值,添加45 wt%的Li_2TiO_3后体系具有最佳微波介电性能:ε_r=10.7、Q×f=237400 GHz和τ_f=-3.0 ppm/°C,同时兼具低烧结温度、近零τ_f值和高Q×f值,是毫米波器件的候选材料之一。低温烧结的CaMgSi_2O_6和Mg_2SiO_4与Ag电极都具有良好的化学相容性。同时,Mg_2SiO_4–8 wt%LiF–9 wt%CaTiO_3瓷LTCC基板与Ferro SP0803银浆900°C共烧时具有良好的共烧匹配性,满足LTCC技术应用需求。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
微波介质材料论文参考文献
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[10].韩鹏,余斐,张介秋,王军,屈绍波.钛酸锶钡基介质材料微波特性及频率选择特性设计[J].科学通报.2016
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