弛豫鐵電晶體結(jié)構(gòu)及其太赫茲傳輸特性研究.pdf

1、在太赫茲通信系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中，尋找一種高性能材料實(shí)現(xiàn)對(duì)其高效調(diào)制是現(xiàn)階段研究的熱點(diǎn)。鐵電材料中疇結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)所引起的優(yōu)異電光性能，能夠保證其介電常數(shù)在外場(chǎng)誘導(dǎo)下產(chǎn)生顯著的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)THz波有效地調(diào)制?；诖?，本論文致力于新型準(zhǔn)同型相界組分的三元弛豫鐵電單晶鈮銦鎂酸鉛-鈦酸鉛[0.24Pb(In1/2Nb1/2)O3-0.43Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3,(0.24PIN-0.43PMN-0.33PT)]的結(jié)構(gòu)

2、性質(zhì)及其THz波介電調(diào)制特性研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于鐵電材料和THz波的優(yōu)勢(shì)特性，對(duì)利用鐵電單晶來(lái)調(diào)制THz波的方案及可行性做了系統(tǒng)地探究和分析。在對(duì)THz調(diào)制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，討論了鐵電體的相結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并提出了鐵電材料的THz波介電響應(yīng)模型。探討了0.24PIN-0.43PMN-0.33PT單晶的介電性能隨外場(chǎng)變化的特點(diǎn)，為利用該材料在外場(chǎng)作用下研究THz波介電調(diào)制性能提供了可行性理論基礎(chǔ)。同時(shí)對(duì)拉曼光

3、譜測(cè)試方法做重點(diǎn)介紹，為材料結(jié)構(gòu)研究提供有效的光譜學(xué)測(cè)試手段。⑵利用拉曼散射光譜對(duì)材料的相結(jié)構(gòu)以及相轉(zhuǎn)換特征進(jìn)行了研究。通過對(duì)MPB組分0.24PIN-0.43PMN-0.33PT單晶的拉曼光譜進(jìn)行Gauss擬合，分析其拉曼模式的位置和數(shù)量確定室溫下該單晶為單斜相結(jié)構(gòu)。其次，以材料的MB單斜相結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，分析其在不同電場(chǎng)誘導(dǎo)下的偏振拉曼光譜，結(jié)果表明，單晶產(chǎn)生了由MB到MC單斜相結(jié)構(gòu)的相變過程，且MC比MB單斜相結(jié)構(gòu)性能更加穩(wěn)定。同

4、時(shí)，場(chǎng)致相變引起的鐵電疇的偏轉(zhuǎn)使材料在THz波段表現(xiàn)出極強(qiáng)的介電特性，進(jìn)一步為基于材料相變特征研究其在電場(chǎng)下對(duì)THz波的調(diào)制特性提供了可靠的理論依據(jù)。⑶利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行測(cè)試，并采用時(shí)域有限差分法對(duì)不同條件下單晶的介電特性進(jìn)行了仿真及分析。在室溫下測(cè)試了單晶的透射型和反射型THz時(shí)域光譜，根據(jù)已建立的模型及傅里葉變換得到其介電特征譜。利用FDTD分別模擬并探討了不同厚度及不同電場(chǎng)誘導(dǎo)下材料在0.1-1.0THz范圍內(nèi)的介電