新型低損耗鈮酸鉍鎂介電可調薄膜材料研究

《新型低損耗鈮酸鉍鎂介電可調薄膜材料研究》是依託電子科技大學,由蔣書文擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型低損耗鈮酸鉍鎂介電可調薄膜材料研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔣書文

項目摘要

申請人研究發現，立方焦綠石結構的鈮酸鉍鎂(Bi1.5MgNb1.5O7, BMN)材料介電調諧率較高、介電損耗小，是一種非常有前途的新型微波介質可調材料。本項目採用磁控濺射方法製備鉍基焦綠石BMN薄膜材料，研究薄膜組成、微結構以及薄膜內應力、取向對介電調諧性能的影響，研製調諧率高、介電損耗小、性能穩定的BMN薄膜材料；將鉍基焦綠石材料A位離子無序結構特徵與介電調諧機制相關聯，通過研究A位離子構成、無序分布以及在溫度、電場作用下的介電馳豫和介電極化回響，闡明鉍基焦綠石材料介電調諧機理；針對BMN鉍基焦綠石薄膜材料的微波套用，研究其微波介電調諧性能和損耗行為，為BMN薄膜介質微波調諧器件的研製奠定基礎。本項目對BMN材料的薄膜製備方法、介電調諧性能和調諧機理、以及微波介電特性進行深入研究，有望開發出一類具有自主智慧財產權的低損耗微波介電可調材料。

結題摘要

本項目對介電損耗小、調諧率較高的BMN可調薄膜材料進行了研究，完成了BMN薄膜材料的製備工藝、介電調諧及損耗機理、以及BMN介質變容管的微細加工技術等研究內容。在BMN薄膜材料製備工藝研究方面，解決了磁控濺射方法製備BMN薄膜材料的結構、成分控制方法，製備了研製出調諧率為50%、介電損耗約0.002的BMN薄膜材料。通過BMN薄膜材料的介電可調機理研究，表明BMN薄膜的介電可調性能主要受A位離子影響，A位離子在電場下的極化回響是鉍基焦綠石材料介電調諧性能的主要機理，BMN材料中Mg離子的活動性增強了其介電調諧性能。BMN薄膜材料的介電損耗機理研究表明，其損耗主要是由於氧空位損耗機制，適當的氧氣氛退火可有效降低損耗。 採用微細加工技術設計製作了BMN薄膜介質變容管， BMN薄膜變容管在高頻下的損耗行為受電極結構、尺寸影響，針對變容管的Q值進行了最佳化設計，測試結果表明，BMN薄膜變容器Q值達到250(1MHz)，在200MHz範圍內，Q值仍達到100以上。 通過本項目的研究，製備了調諧率較高、介電損耗低的高品質鉍基焦綠石BMN薄膜材料，研製了高Q值的BMN介質變容管，為高品質介質壓控微波器件的研製打下了基礎。