二元铁电-介电复合物调谐率反常增加特性的研究

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钛酸锶钡是一种具有可调谐性能的材料,其调谐性能具有广泛的应用,比如,移相器,可调谐滤波器等。然而纯的钛酸锶钡材料因为其自身的高介电常数,高损耗等缺陷,限制了它在很多领域的应用。因此,研究如何降低钛酸锶钡的介电常数和介电损耗同时保持不错的调谐率具有重要意义。在钛酸锶钡中掺入线性介电材料形成铁电-介电复合陶瓷和改变烧结工艺是优化介电性能的重要途径。本论文利用固相烧结法制备了Ba0.55Sr0.45TiO3-Ce O2和Ba0.45Sr0.55TiO3-Ce O2复合陶瓷,研究了复合陶瓷的微观结构和调谐率等介电性能。研究表明,在Ba0.55Sr0.45TiO3-Ce O2复合陶瓷只存在BST相和Ce O2相,无杂相产生。BST-Ce O2复合陶瓷的介电常数随Ce O2含量的增加而下降,调谐率随Ce O2含量的增加先增大后减小。通过放电等离子烧结(SPS)法制备了Ba0.5Sr0.5TiO3-Mg2TiO4复合陶瓷,研究了其微观结构及介电性能。研究表明SPS法制备的复合陶瓷具有良好的致密性。Ba0.5Sr0.5TiO3-Mg2TiO4复合陶瓷的介电常数随Mg2TiO4含量的增加而减小,其调谐率随Mg2TiO4含量的增加先增大后减小,并且复合陶瓷的调谐率均大于纯BST,即不存在初始下降区,这可以说明SPS可以有效抑制掺杂效应。通过有限元分析软件构建Ba0.55Sr0.45TiO3-Ce O2和Ba0.5Sr0.5TiO3-Mg2TiO4复合陶瓷三维模型,研究发现,模型中的线性介电成分会使得模型中的电场重新分布,增强区内的BST的电场强度随介电成分含量的增加而增大,导致复合陶瓷的调谐率反常增加。在BST-Mg2TiO4模型中,通过仿真分析模型的调谐率不存在初始下降区,与实验结果一致,证明了SPS工艺能有效抑制掺杂效应。
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