钙钛矿型微波介质陶瓷的晶格振动光谱研究

发布时间：2017-04-02 10:02

  本文关键词：钙钛矿型微波介质陶瓷的晶格振动光谱研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料,具有如下优异的介电性能:高介电常数(εr)、较低的介电损耗(tanδ)以及较低的谐振频率温度系数(τf),在现代通信中广泛应用于滤波器、谐振器、介质天线、介质导波回路等微波元器件,是卫星通讯、移动通讯及GPS等技术中的新型关键材料。因此,微波介质陶瓷成为近年来研究的一个新热点。ABO3(A为Ba、Ca或Sr,B为Zr)和Ba(Mg1/3Ta2/3)O3(BMT)均为钙钛矿型微波介质陶瓷材料,具有较高的Q值,常应用于高频及低损耗领域,具有广泛的应用前景。本文采用固相合成法制备了Ba Zr O3(BZ)、Ca Zr O3(CZ)、Sr Zr O3(SZ)和Ba(Mg1/3Ta2/3)O3(BMT)微波介质陶瓷。通过X射线衍射(XRD)分析了陶瓷的晶体结构,利用振动光谱(拉曼散射光谱、远红外反射光谱)对各振动模进行了指认,并分析了振动模之间的关系。通过Kramers-Kr?nig(K-K)关系转化,对介电常数的实部和虚部进行了讨论,并利用四参数法进行远红外反射光谱的拟合,获得高频介电常数和拟合曲线,计算得到不同振动模对介电常数和损耗的贡献;分析了不同烧结温度对Ba(Mg1/3Ta2/3)O3陶瓷的影响;并测试了样品的微波介电性能。主要研究结果如下:1.在BZ陶瓷中,通过对XRD研究,确定BZ样品具有简单立方钙钛矿结构3(221);对XRD进行Kα2剥离及红外反射光谱研究发现,该BZ样品中存在氧八面体畸变;指认了七个拉曼振动模式,其中位于745cm-1附近的A1g(O)振动模在所有振动模式中强度最强,其来源于Zr O6氧八面体的呼吸振动;同时指认了三个红外活性模式,其中F1u(2)振动模对介电性能的贡献最大,其来源于O-Zr-O的弯曲振动。2.在CZ陶瓷中,通过XRD确定该CZ样品的结构为斜方Pcmn(62),同时与标准卡比对发现,该样品中存有微量Ca CO3残留;以斜方对称结构对振动光谱进行指认:ΓV=7Ag+5B1g+7B2g+5B3g+8Au+10B1u+8B2u+10B3u,讨论了拉曼位移和半高宽,对各振动模式进行了描述,并利用四参数法拟合了远红外反射光谱,计算得出各红外活性模对介电性能的贡献,其中F1u(5)振动模的贡献最大,主要来自Zr O6间的中心反对称振动,拟合曲线同时也表明F1u(4)与F1u(5)振动模均发生了分裂。3.在SZ陶瓷中,通过XRD的研究发现,该样品的结构为斜方Pbnm(62);对十个主要的拉曼振动模式进行了指认和描述,其中在550cm-1附近的B1g的振动强度最大,主要来自Zr-O的伸缩振动;利用四参数法拟合了远红外反射光谱,发现F1u(4)发生了分裂,通过对比各红外活性模对介电性能的贡献发现,材料的微波介电性能主要受到拥有较重原子的振动模影响。4.在BMT陶瓷中,利用XRD和结构精修分析了陶瓷的晶体结构,确认BMT为三方晶系3 1(164),具有1:2有序结构;指认并分析了拉曼光谱,F2g(Ba)振动模的拉曼位移与介电常数呈负相关,与电容温度系数呈正相关,与介质损耗呈正相关;XRD、拉曼光谱和红外光谱分析均表明1510℃为BMT陶瓷的理想烧结温度,此时结构的有序度最高。
【关键词】：微波介质陶瓷 晶格振动模式 拉曼光谱 傅里叶变换红外光谱 介电性能
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.756
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 微波介质陶瓷的介电特性与研究进程9-12
• 1.1.1 微波介质陶瓷的性能参数9-10
• 1.1.2 微波介质陶瓷的发展历史10-11
• 1.1.3 微波介质陶瓷的体系及研究近况11-12
• 1.2 钙钛矿型微波介质陶瓷12-14
• 1.2.1 钙钛矿型微波介质陶瓷的结构特点12-13
• 1.2.2 钙钛矿型微波介质陶瓷的复合结构13-14
• 1.3 振动光谱简介14-16
• 1.3.1 拉曼散射光谱简介14-15
• 1.3.2 远红外反射光谱简介15-16
• 1.4 本论文的选题依据16-17
• 第二章 实验设备和测试17-21
• 2.1 陶瓷样品的制备流程17-18
• 2.2 陶瓷样品的表征18-19
• 2.2.1 X射线衍射(XRD)18-19
• 2.2.2 拉曼光谱(Raman)19
• 2.2.3 远红外反射光谱(FTIR)19
• 2.3 陶瓷样品的性能测试19-21
• 第三章 BaZrO_3陶瓷的振动光谱与结构特征21-31
• 3.1 XRD分析结果与讨论21-24
• 3.2 Raman光谱分析结果与讨论24-26
• 3.3 FTIR光谱分析结果与讨论26-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 CaZrO_3陶瓷的振动光谱与结构特征31-39
• 4.1 XRD分析结果与讨论31-33
• 4.2 Raman光谱分析结果与讨论33-34
• 4.3 FTIR光谱分析结果与讨论34-38
• 4.4 本章小结38-39
• 第五章 SrZrO_3陶瓷的振动光谱与结构特征39-48
• 5.1 XRD分析结果与讨论39-40
• 5.2 群论分析40-41
• 5.3 Raman光谱分析结果与讨论41-43
• 5.4 FTIR光谱分析结果与讨论43-47
• 5.5 本章小结47-48
• 第六章 Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷的振动光谱与结构特征48-57
• 6.1 XRD分析结果与讨论48-52
• 6.2 Raman光谱分析结果与讨论52-54
• 6.3 FTIR光谱分析结果与讨论54-56
• 6.4 本章小结56-57
• 第七章 结论57-61
• 7.1 本文的主要研究成果57-58
• 7.2 对今后工作的建议58-61
• 参考文献61-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-69
• 致谢69

  本文关键词：钙钛矿型微波介质陶瓷的晶格振动光谱研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：282272