BST基和FeCo基微波电磁材料的制备与微波性能研究

发布时间：2017-04-09 18:05

  本文关键词：BST基和FeCo基微波电磁材料的制备与微波性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高频通讯与电子器件工艺的飞速发展,对相应材料也提出了越来越高的要求。人们迫切需要实现高频器件的小型化与低能耗,并且进一步提高其工作频率,对频率可重构器件的需求也日益增加。本文选取应用较广的BST铁电材料与FeCo基软磁薄膜作为研究对象,对其制备与调谐性能、高频特性做了研究。通过BST不同掺杂比例与烧结工艺的研究,获得了高介电可调性、低漏导电流,介电常数适宜的块体材料;以FeCo基软磁各向异性铁磁薄膜为基本单元,通过依次转动近邻铁磁层的易磁化轴方向叠加而成多层膜,制备出了准各向同性多层膜,沿任意方向均呈现出很好的铁磁共振性能,从而使微磁电感的形状设计不再受磁性薄膜的磁各向异性的限制,对微磁电感的研发和应用十分有利。本文主要的研究工作有:(1)通过对纯相钛酸锶钡(BST)铁电材料的掺杂,探索了不同氧化镁掺杂比例和烧结工艺对样品性能的影响。45.0 wt%(Ba0.5Sr0.5)TiO3 55.0 wt%MgO组分的样品,在X波段,获得了适宜的介电常数ε~85,低的介电损耗tanδ0.01,并且在8.33 kV/cm的外加偏压下,仍保有14.8%的介电调谐率。应用在我们自行设计组装的频率可重构微带缝隙天线后,在8.33 kV/cm的直流电场下,工作频率可通过外加偏压在9.1-10.1 GHz之间连续调节,实现了11.0%的频率调谐,同时保持7.5 dB以上的增益。证明了BST贴片材料未来应用于频率可重构微波器件(如相共振天线)的可行性。(2)采用掺杂成分梯度磁控溅射(CGS)方法,制备了(FeCo B/MgO)6准各向同性多层膜结构。通过改变Fe70Co30薄膜中掺杂元素B的成分梯度(CGS-FeCoB),内生应力诱导CGS-FeCoB膜产生了很强的面内单轴各向异性场HK~400 Oe、自偏置铁磁共振频率达fFMR=6.45 GHz。采用依次旋转CGS-FeCoB单层膜易轴30°,层间插入2?MgO的方法,获得了准磁各向同性薄膜,铁磁共振频率仍保持在fFMR=4.77 GHz。该高频准各向同性薄膜克服了微磁电感形状设计对磁性薄膜磁各向异性的依赖性,各个方向均可实现100%难磁化轴激发,为其在微磁电感器件中应用带来了很大的方便。
【关键词】：钛酸锶钡 MgO掺杂 磁控溅射 高频软磁薄膜
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.756
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.0 引言7
• 1.1 可重构天线7-9
• 1.2 BST陶瓷材料的发展9
• 1.3 BST物理结构及性质9-12
• 1.4 BST材料的制备和国内外研究现状12-13
• 1.5 高频软磁薄膜13-14
• 1.6 高频软磁性薄膜的应用14-17
• 第二章 可调谐天线设计原理制备和测量原理17-28
• 2.1 缝隙耦合贴片可重构天线17-18
• 2.2 磁性材料的磁导率、磁谱及损耗机制18-21
• 2.2.1 复数磁导率18-19
• 2.2.2 磁性材料的磁谱19-20
• 2.2.3 磁损耗20-21
• 2.3 磁性薄膜磁导率理论21-22
• 2.4 磁控溅射法22-23
• 2.5 样品的性能表征及其原理23-28
• 2.5.1 平行板谐振法测量陶瓷介电常数23-26
• 2.5.2 微波磁导率的测量-矢量网络分析仪(NWA)26-28
• 第三章 基于BST的电压可调谐超高频缝隙耦合天线28-37
• 3.1 引言28-29
• 3.2 MgO掺杂的BST陶瓷贴片的烧结制备29-31
• 3.2.1 纯相BST粉体的获得29-30
• 3.2.2 不同MgO掺杂比例的BST陶瓷制备30-31
• 3.2.3 BST-MgO陶瓷MgO掺杂比例的确定31
• 3.3 BST-MgO陶瓷性能测试分析31-36
• 3.3.1 BST-MgO陶瓷的物理表征31-32
• 3.3.2 BST-MgO陶瓷贴片介电性能测试32-34
• 3.3.3 BST-MgO贴片天线性能测试34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 磁控溅射法制备(FeCoB/MgO)_6多层准磁各向同性薄膜37-42
• 4.1 引言37-38
• 4.2 样品的制备过程与分析38-41
• 4.2.1 实验过程38-39
• 4.2.2 实验结果与讨论39-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第五章 结论42-43
• 参考文献43-49
• 攻读学位期间的研究成果49-51
• 致谢51-52

  本文关键词：BST基和FeCo基微波电磁材料的制备与微波性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：295804