Ba(Mg 1/3 B 2/3 )O 3 叠层薄膜的微观结构与介电性能研究
发布时间：2023-04-09 17:20
钡基复合钙钛矿Ba(B?1/3B?1/3)O3型材料具有适中的介电常数(?)、超低的介电损耗(tan?)和近零的谐振频率温度系数,作为谐振器和滤波器在无线、卫星通讯和军事雷达等领域具有重要作用。本文以Ba(Mg1/3B?1/3)O3(B?为Ta和Nb)为研究对象,采用基于密度泛函理论的第一性原理对其电子结构进行计算,从理论上探讨Ba(Mg1/3B?1/3)O3介电性能影响的本质因素,及组成变化对材料介电性能的影响,以此为依据采用水溶液凝胶法制备Ba(Mg1/3B?1/3)O3薄膜,探讨其介电极化产生的机制及组成、结构与介电性能的相关性。主要研究内容与获得的结论如下:根据Ba(Mg1/3Nb1/3)O3(BMN)与Ba(Mg1/3Ta1/3)O3(BMT)的XRD测试结果,精修获得其晶体结构及晶胞参数,据此构建BMNT(Nb?Ta=0?9,1?8,2?7,3?6,9?0)超晶胞模型,采用第一性原理VASP软件包进行电子结构计算。结果表明:Ba-O和Mg-O之间主要形成离子键,而Ta-O和Nb-O之间以共价键结合为主;Ta-O和Nb-O之间强烈的共价键相互作用是BMNT具有良好介电性能的本...
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 微波介电材料
1.1.1 微波介电陶瓷材料研究历史
1.1.2 微波介电陶瓷材料发展趋势
1.2 复合钙钛矿Ba(B￠1/3B″2/3)O3型微波介电材料
1.2.1 复合钙钛矿Ba(B￠1/3B″2/3)O3材料结构特点
1.2.2 复合钙钛矿Ba(B￠1/3B″2/3)O3陶瓷研究现状
1.3 微波介电薄膜研究现状及制备方法
1.3.1 微波介电薄膜研究现状
1.3.2 异质叠层薄膜研究现状
1.3.3 微波介电薄膜制备方法
1.4 复合钙钛矿Ba(B′1/3B″2/3)O3理论研究
1.5 本论文目的和意义
1.6 本论文主要研究内容
第2章 Ba(Mg1/3B″2/3)O3薄膜制备和结构性能分析
2.1 实验原料与设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 Ba(Mg1/3B″2/3)O3(B″=Nb和Ta)前驱体溶液制备
2.2.1 过氧化柠檬酸铌(P -Nb-CA)溶液制备
2.2.2 过氧化柠檬酸钽(P -Ta-CA)溶液制备
2.2.3 BMN前驱体溶液制备
2.2.4 BMT前驱体溶液制备
2.2.5 BMNT前驱体溶液制备
2.3 介电薄膜的制备及电极基片选择
2.3.1 电极基片选择
2.3.2 介电薄膜制备
2.4 介电薄膜的结构及性能分析
2.4.1 结构分析
2.4.2 薄膜电学性能测试分析
2.4.3 光学性能测试分析
第3章 BMNT电子结构第一原理研究
3.1 第一原理理论基础概述
3.1.1 Born-Oppenheimer绝热近似
3.1.2 密度泛函理论
3.2 第一性原理计算参数和模型设置
3.2.1 第一性原理计算参数设置
3.2.2 第一性原理计算模型
3.3 BMNT电子结构计算
3.3.1 BMNT晶格常数和键长分析
3.3.2 BMNT电荷密度分析
3.3.3 BMNT能带结构分析
3.4 本章小结
第4章 BMN的微观结构、介电性能及介电响应机制研究
4.1 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3前驱体溶液结构分析
4.2 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3粉末结构分析
4.3 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3薄膜微观结构分析
4.3.1 BMN薄膜结构分析
4.3.2 BMN薄膜形貌分析
4.3.3 BMN薄膜生长机制
4.4 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3薄膜电学性能分析
4.4.1 BMN薄膜的低频介电性能研究
4.4.2 BMN薄膜的电容-电压特性分析
4.4.3 BMN薄膜的漏电流特性分析
4.5 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3薄膜介电响应机制研究
4.5.1 介质的电极化
4.5.2 BMN薄膜介电响应机制研究
4.6 本章小结
第5章 BMNT薄膜结构与介电性能研究
5.1 BMNx T8-x薄膜结构分析
5.1.1 BMNx T8-x薄膜相结构分析
5.1.2 BMNx T8-x薄膜形貌结构分析
5.1.3 BMN1T7薄膜光电子能谱分析
5.1.4 BMNx T8-x薄膜Raman光谱分析
5.2 BMNx T8-x薄膜介电性能研究
5.3 本章小结
第6章 BMT/BMN薄膜界面结构和介电性能研究
6.1 BMT/BMN薄膜制备
6.2 BMT/BMN薄膜结构分析
6.3 BMT/BMN薄膜界面结构分析
6.3.1 BMT薄膜和BMN薄膜与基片界面结构分析
6.3.2 BMT/BMN薄膜异质界面结构分析
6.4 BMT/BMN薄膜介电性能研究
6.4.1 BMT/BMN薄膜低频介电性能分析
6.4.2 BMT/BMN薄膜高频介电性能分析
6.5 本章小结
第7章 结论
致谢
参考文献
附录1 博士学习期间已经发表的论文
附录2 博士学习期间申请的专利
附录3 博士学习期间参加的会议
附录4 博士学习期间参加的科研项目
本文编号：3787427
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 微波介电材料
1.1.1 微波介电陶瓷材料研究历史
1.1.2 微波介电陶瓷材料发展趋势
1.2 复合钙钛矿Ba(B￠1/3B″2/3)O3型微波介电材料
1.2.1 复合钙钛矿Ba(B￠1/3B″2/3)O3材料结构特点
1.2.2 复合钙钛矿Ba(B￠1/3B″2/3)O3陶瓷研究现状
1.3 微波介电薄膜研究现状及制备方法
1.3.1 微波介电薄膜研究现状
1.3.2 异质叠层薄膜研究现状
1.3.3 微波介电薄膜制备方法
1.4 复合钙钛矿Ba(B′1/3B″2/3)O3理论研究
1.5 本论文目的和意义
1.6 本论文主要研究内容
第2章 Ba(Mg1/3B″2/3)O3薄膜制备和结构性能分析
2.1 实验原料与设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 Ba(Mg1/3B″2/3)O3(B″=Nb和Ta)前驱体溶液制备
2.2.1 过氧化柠檬酸铌(P -Nb-CA)溶液制备
2.2.2 过氧化柠檬酸钽(P -Ta-CA)溶液制备
2.2.3 BMN前驱体溶液制备
2.2.4 BMT前驱体溶液制备
2.2.5 BMNT前驱体溶液制备
2.3 介电薄膜的制备及电极基片选择
2.3.1 电极基片选择
2.3.2 介电薄膜制备
2.4 介电薄膜的结构及性能分析
2.4.1 结构分析
2.4.2 薄膜电学性能测试分析
2.4.3 光学性能测试分析
第3章 BMNT电子结构第一原理研究
3.1 第一原理理论基础概述
3.1.1 Born-Oppenheimer绝热近似
3.1.2 密度泛函理论
3.2 第一性原理计算参数和模型设置
3.2.1 第一性原理计算参数设置
3.2.2 第一性原理计算模型
3.3 BMNT电子结构计算
3.3.1 BMNT晶格常数和键长分析
3.3.2 BMNT电荷密度分析
3.3.3 BMNT能带结构分析
3.4 本章小结
第4章 BMN的微观结构、介电性能及介电响应机制研究
4.1 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3前驱体溶液结构分析
4.2 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3粉末结构分析
4.3 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3薄膜微观结构分析
4.3.1 BMN薄膜结构分析
4.3.2 BMN薄膜形貌分析
4.3.3 BMN薄膜生长机制
4.4 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3薄膜电学性能分析
4.4.1 BMN薄膜的低频介电性能研究
4.4.2 BMN薄膜的电容-电压特性分析
4.4.3 BMN薄膜的漏电流特性分析
4.5 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3薄膜介电响应机制研究
4.5.1 介质的电极化
4.5.2 BMN薄膜介电响应机制研究
4.6 本章小结
第5章 BMNT薄膜结构与介电性能研究
5.1 BMNx T8-x薄膜结构分析
5.1.1 BMNx T8-x薄膜相结构分析
5.1.2 BMNx T8-x薄膜形貌结构分析
5.1.3 BMN1T7薄膜光电子能谱分析
5.1.4 BMNx T8-x薄膜Raman光谱分析
5.2 BMNx T8-x薄膜介电性能研究
5.3 本章小结
第6章 BMT/BMN薄膜界面结构和介电性能研究
6.1 BMT/BMN薄膜制备
6.2 BMT/BMN薄膜结构分析
6.3 BMT/BMN薄膜界面结构分析
6.3.1 BMT薄膜和BMN薄膜与基片界面结构分析
6.3.2 BMT/BMN薄膜异质界面结构分析
6.4 BMT/BMN薄膜介电性能研究
6.4.1 BMT/BMN薄膜低频介电性能分析
6.4.2 BMT/BMN薄膜高频介电性能分析
6.5 本章小结
第7章 结论
致谢
参考文献
附录1 博士学习期间已经发表的论文
附录2 博士学习期间申请的专利
附录3 博士学习期间参加的会议
附录4 博士学习期间参加的科研项目
本文编号：3787427
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