论文摘要
鉴于钛酸锶钡（BST）铁电材料在电调谐微波器件的巨大应用前景,本文用陶瓷烧结工艺制备了BST/MgO和BST/MgO/BZN两种复合陶瓷,研究了它们的材料和介电性能,在此基础上,用射频磁控溅射制备了BST薄膜,并对其性能进行了初步研究。基于BST/MgO复合陶瓷XRD分析,复合陶瓷含BST和MgO两相衍射峰,晶格参数随MgO增加而变大,部分Mg元素取代了Ti4+离子;低温烧结的BST/MgO复合陶瓷的结构疏松,孔洞较多,致密性较差,随着烧结温度的升高,致密性增强,结晶性较好;加入MgO可细化BST晶粒,但提高了其烧结温度。BST/MgO复合陶瓷的低频介电性能优良,介电常数在100-500之间,最小损耗不到0.005,但MgO含量不宜过高。微波频率下,BST/MgO复合陶瓷的介电常数较低,不到100,而介电损耗在0.02-0.05之间,性能有待进一步改善。BST/MgO/BZN复合陶瓷的物相结构随烧结温度的不同差别较大,高温烧结时BZN发生分解挥发,MgO会抑制BZN和杂相的形成;BST/MgO/BZN陶瓷微观结构完整,晶粒较大,致密性好,结晶状况好于BST/MgO,烧结温度以1350℃为宜。低频下,BST/MgO/BZN的介电常数适中（100-600）,最小损耗只有0.002,介电常数随频率变化不大,而介电损耗则随频率增加按线性略微增加。微波频率下,BST/MgO/BZN的介电性能优良,εr在30左右,tgδ在10-4数量级,用BST/MgO/BZN制备的移相器,移相度达到360°,具有很高的微波应用价值。BST薄膜退火后能够获得BST结晶态。溅射时间越长,薄膜越厚,BST衍射峰越强越尖锐;但SEM分析得出,BST晶粒发育不是很完善,晶粒晶界比较模糊。