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层状电介质复合结构

2020-11-23阅读(459)

层状电介质复合结构

论文摘要

近年来,层状电介质复合结构因其在介电、铁电、压电、热释电等方面独特而有用的性质吸引了人们越来越多的关注。本论文研究了该领域的两个重要课题:层状电介质复合结构的微波介电特性及铁电特性。 首先,研究了共烧的MgTiO3-CaTiO3和MgTiO3-SrTiO3层状复合陶瓷在高频（1MHz）和微波频率下的介电特性。层状复合陶瓷在1MHz下的等效介电常数和介电常数温度系数符合串联模型,且两者仅取决于终端材料的体积百分含量,与叠层方式无关。而层状复合陶瓷在微波频率、TE011谐振模式下的等效介电常数却偏离串联模型很远,且除了终端材料的体积百分含量,叠层方式对其也有显著影响。 将分别烧结的MgTiO3和CaTiO3陶瓷直接叠在一起,可构成“叠层介质谐振器”。研究发现,除了CaTiO3的体积百分含量外,叠层方式和谐振模式对叠层介质谐振器的微波介电特性也有着显著的影响。有限单元分析能够精确预测叠层介质谐振器的微波介电特性,并揭示叠层方式和谐振模式的影响是由于电场分布的差异。这也是层状复合陶瓷在高频下和在微波频率、TE011模式下介电行为不同的原因。 为了得到近零的谐振频率温度系数,研究了TE01δ模式下的Ca(Mg1/3Nb2/3)O3-Ba(Zn1/3Nb2/3)O3叠层介质谐振器。对每种叠层方式,均可通过调节Ba(Zn（1/3）Nb2/3)O3的体积百分含量同时得到高介电常数、高Qf值和近零的谐振频率温度系数。谐振频率温度系数近零时,Ba(Zn（1/3）Nb2/3)O3的体积百分含量取决于叠层方式,而不同叠层方式对应的等效介电常数和Qf值却很接近。 考虑到实际应用,研究了用绝缘胶粘接的Ca(Mg（1/3）Nb2/3)O3-Ba(Zn（1/3）Nb2/3)O3叠层介质谐振器。绝缘胶对谐振频率、等效介电常数及谐振频率温度系数的影响很小,由其引起的Qf值的降低也在可接受的范围内。用绝缘胶粘接的叠层介质谐振器适于实际应用,是制备具有层状复合结构的微波介质谐振器的一种简单、有效的方法,并可以通过自由组合具有相反谐振频率温度系数的两种材料以达到微波介电性能的协调和优化。同时,配合有限单元分析,能够使此类谐振器的设计过程大大简化。 在接下来的工作中,通过有限单元分析对叠层介质谐振器进行了进一步的研

论文目录

  • Abstract
  • 摘要
  • 第一章、前言
  • §1.1 引言
  • §1.2 复合材料
  • §1.2.1 复合材料性质的分类
  • §1.2.2 复合材料的连通性
  • §1.2.3 外场的作用方式对复合材料性能的影响
  • §1.3 具有层状复合结构的电容器
  • §1.4 具有层状复合结构的微波介质谐振器
  • §1.4.1 微波介质谐振器
  • §1.4.2 微波介质陶瓷
  • §1.4.3 具有层状复合结构的微波介质谐振器
  • §1.5 层状电介质复合结构的铁电及相关特性
  • §1.5.1 层状电介质复合结构的铁电特性
  • §1.5.2 层状电介质复合结构的铁电相关特性
  • §1.6 本课题的提出与研究内容
  • 参考文献
  • 3-CaTiO3、MgTiO3-SrTiO3层状复合陶瓷的高频及微波介电特性'>第二章、MgTiO3-CaTiO3、MgTiO3-SrTiO3层状复合陶瓷的高频及微波介电特性
  • §2.1 引言
  • §2.2 实验与测试
  • §2.2.1 样品的制备
  • §2.2.2 相组成及微结构表征
  • §2.2.3 高频介电性能的评价
  • §2.2.4 微波介电性能的评价
  • §2.3 实验结果与讨论
  • §2.3.1 相组成及微结构
  • 3-CaTiO3层状复合陶瓷的高频介电特性'>§2.3.2 MgTiO3-CaTiO3层状复合陶瓷的高频介电特性
  • 3-CaTiO3及MgTiO3-SrTiO3层状复合陶瓷的微波介电特性'>§2.3.3 MgTiO3-CaTiO3及MgTiO3-SrTiO3层状复合陶瓷的微波介电特性
  • §2.4 结论
  • 参考文献
  • 3-CaTiO3叠层介质谐振器'>第三章、MgTiO3-CaTiO3叠层介质谐振器
  • §3.1 引言
  • §3.2 实验与测试
  • §3.2.1 样品的制备
  • §3.2.2 相组成分析
  • §3.2.3 微波介电性能的评价
  • §3.3 有限单元分析
  • §3.3.1 网格的划分
  • §3.3.2 谐振频率、电场分布及电能填充因子的计算
  • §3.3.3 Qf值的计算
  • §3.3.4 谐振频率温度系数的计算
  • §3.4 实验结果与讨论
  • 3和CaTiO3陶瓷的相组成'>§3.4.1 MgTiO3和CaTiO3陶瓷的相组成
  • 3-CaTiO3叠层介质谐振器在TE011谐振模式下的微波介电特性'>§3.4.2 MgTiO3-CaTiO3叠层介质谐振器在TE011谐振模式下的微波介电特性
  • 3-CaTiO3叠层介质谐振器在TE01δ谐振模式下的微波介电特性'>§3.4.3 MgTiO3-CaTiO3叠层介质谐振器在TE01δ谐振模式下的微波介电特性
  • 3-CaTiO3叠层介质谐振器'>§3.4.4 具有近零谐振频率温度系数的MgTiO3-CaTiO3叠层介质谐振器
  • §3.5 结论
  • 参考文献
  • 1/3Nb2/3)O3-Ba(Zn1/3Nb2/3)O3叠层介质谐振器'>第四章、Ca(Mg1/3Nb2/3)O3-Ba(Zn1/3Nb2/3)O3叠层介质谐振器
  • §4.1 引言
  • §4.2 实验与测试
  • §4.2.1 样品的制备
  • §4.2.2 相组成分析
  • §4.2.3 微波介电性能的评价
  • §4.3 有限单元分析
  • §4.4 实验结果与讨论
  • §4.4.1 CMN和BZN陶瓷的相组成
  • §4.4.2 直接叠层的CMN-BZN叠层介质谐振器
  • §4.4.3 叠层方式对具有近零谐振频率温度系数的CMN-BZN叠层介质谐振器微波介电性能的影响
  • §4.4.4 绝缘胶对CMN-BZN叠层介质谐振器微波介电特性的影响
  • §4.5 结论
  • 参考文献
  • 第五章、关于叠层介质谐振器的进一步讨论
  • §5.1 引言
  • §5.2 尺寸对叠层介质谐振器微波介电特性的影响
  • 011谐振模式'>§5.2.1 TE011谐振模式
  • 01δ谐振模式'>§5.2.2 TE01δ谐振模式
  • §5.3 层数对叠层介质谐振器微波介电特性的影响
  • §5.4 结论
  • 参考文献
  • 第六章、铁电／反铁电层状复合陶瓷
  • §6.1 引言
  • §6.2 实验与测试
  • §6.2.1 样品的制备
  • §6.2.2 相组成及微结构表征
  • §6.2.3 介电及铁电性能的评价
  • §6.3 实验结果与讨论
  • 3体系的铁电／反铁电层状复合陶瓷'>§6.3.1 基于Pb（Zr，Ti）O3体系的铁电／反铁电层状复合陶瓷
  • 3体系的铁电／反铁电层状复合陶瓷'>§6.3.2 基于Pb（Nb，Zr，Sn，Ti）O3体系的铁电／反铁电层状复合陶瓷
  • §6.4 结论
  • 参考文献
  • 第七章、总结
  • 攻读博士学位期间发表论文清单
  • 致谢

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