随着电真空器件向着小型化,高功率化方向发展,这对微波衰减材料的导热率提出越来越高的要求。目前,国内外的衰减材料大多采用陶瓷基复合材料,由于复合材料中存在界面等缺陷会导致声子发生散射,且陶瓷材料本身热导率存在极限,使得这类复合材料的导热率存在一定的瓶颈,一般难以超过2 W/cm·K。因此,为进一步提高衰减材料的热导率,需要克服目前陶瓷材料热导率限制的问题。目前,已知的体材料中热导率最高的为金刚石,但将金刚石用作衰减材料的相关应用报道极少。为了满足微波衰减材料的应用需求,本文采用硼掺杂及激光石墨化的方法在金刚石基体内部引入衰减相,并探索硼杂质浓度及石墨纤维长度等参量对微波损耗的影响。论文首先针对金刚石膜材料相对较薄,在复介电常数测试过程中误差较大的问题,提出了一种新的算法。新算法基于一种传统的含有优化因子的传输/反射(T/R)算法,新算法改善了原有的优化因子取值方法。结果证明新算法的计算结果较原有算法具有明显的优越性。其次,论文采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法原位合成了掺硼金刚石膜。其中硼杂质浓度范围为1.2×1018-1.5×1020 cm-3。采用T/R方法测量其在K(18-26.5 GHz)波段的复介电常数。测试结果发现掺硼后金刚石膜复介电常数的实部和虚部都随着硼杂质浓度的增加而增加。机理分析显示硼杂质在金刚石膜中产生了束缚电荷和自由载流子,其中束缚电荷在微波电场驱动下产生的跳跃极化造成了金刚石膜介电常数实部的增加,而束缚电荷跳跃极化引起的弛豫损耗和自由载流子定向漂移引起的电导损耗则是金刚石膜介电常数的虚部升高的原因。调节金刚石膜中硼杂质的浓度,即可实现对于金刚石膜介电常数实部和虚部数值的调节。同时,尽管硼杂质的掺入导致金刚石膜的热导率有一定程度的降低,但即便是对于硼杂质浓度最高的样品而言(3.6×1020cm-3),其热导率也达到9.8W/cm·K,远高于传统的衰减材料。但作为一种半导体材料,掺硼金刚石膜电导率随温度升高趋势明显,因此此类材料的复介电常数对温度较为敏感。最后,论文采用激光烧蚀的方法在金刚石自支撑膜内制备了连续和短石墨纤维。T/R测试结果发现连续石墨纤维具有明显的各向异性,其复介电常数受入射电场与石墨纤维之间的夹角影响巨大。而短石墨纤维的加入则有利于改变金刚石膜样品的复介电常数,通过调节短石墨纤维的长度和含量可以灵活有效的调节金刚石膜的复介电常数值。另外,实验结果表明调节短石墨纤维的长度较调节含量更为有效。分析显示可以将经激光烧蚀后的金刚石膜视为复合材料,其中金刚石为介质相而石墨纤维为衰减相。调节石墨纤维的长度和含量即调节衰减相的复介电常数和含量,由此可以调节复合材料的复介电常数。同时,由于激光烧蚀仅在金刚石膜的表面,对金刚石整体结构的损伤极其有限,因此经过烧蚀后的金刚石膜热导率较未处理时下降十分有限。