摘要: 铁电移相器由于具有众多优点，受到了广泛关注。为了满足铁电移相器的设计要求，铁电材料必须具有适中的介电常数、低的损耗角正切以及较高的可调率。钛酸锶钡基材料在室温下具有非线性强、漏电流小、居里温度可调的特点，因而有着广泛的应用前景。本... 展开 铁电移相器由于具有众多优点，受到了广泛关注。为了满足铁电移相器的设计要求，铁电材料必须具有适中的介电常数、低的损耗角正切以及较高的可调率。钛酸锶钡基材料在室温下具有非线性强、漏电流小、居里温度可调的特点，因而有着广泛的应用前景。本文选取钛酸锶钡为主晶相，采用传统固相法烧结法，系统研究了工艺条件、不同钡锶比、MgO复合量、助熔剂CuO掺杂、MnO2掺杂量以及CuO与MnO2共掺杂对陶瓷微观结构及介电性能的影响。主要研究内容如下： 烧结工艺对BST陶瓷材料的结构及性能的影响较大。提高烧结温度可以提高陶瓷的烧结致密性，提高其介电性能，但是过高的烧结温度会导致过烧，使陶瓷的致密性及介电性能出现降低。适当保温时间可以保证烧结过程的完全，但是延长保温时间对样品的致密性的提高影响不大。实验选用的最佳烧结温度为1320℃，保温时间为2 h。 不同钡锶比的研究表明，随着钡锶比的升高，陶瓷的居里温度逐渐升高，介电常数先增大后降低，介电损耗先降低后升高， Ba0.6Sr0.4TiO3组分的陶瓷样品具有最佳的介电性能。对Ba0.6Sr0.4TiO3组分陶瓷进行MgO复合实验探究，研究表明，MgO的掺入使材料的介电常数和介电损耗都有所降低，其主要原因是非铁电相物质 MgO具有低介电常数和低损耗的特点。当MgO复合量为45wt%时，BST材料的介电常数降低到174，tanδ=0.018，Tunability=25%， FOM=13.88。 为进一步降低材料的介电损耗，研究了助熔剂CuO掺杂和MnO2掺杂对BST-MgO复合陶瓷结构及性能的影响。研究结果表明两种掺杂均可以降低材料的介电损耗，但改性机理不同，前者是提高提高材料的烧结特性，后者是通过抑制钛离子变价来降低材料介电损耗。在得到两者最优掺杂比例的基础上，研究了CuO与MnO2共掺杂对材料性能的影响，制备出10 kHz下的介电常数εr约为190、介电损耗tanδ为0.0022、可调率达到16％(3 kV/mm)的铁电材料，基本满足了移相器材料的性能要求。 收起