BST基和FeCo基微波電磁材料的制備與微波性能研究.pdf

1、高頻通訊與電子器件工藝的飛速發(fā)展，對(duì)相應(yīng)材料也提出了越來(lái)越高的要求。人們迫切需要實(shí)現(xiàn)高頻器件的小型化與低能耗，并且進(jìn)一步提高其工作頻率，對(duì)頻率可重構(gòu)器件的需求也日益增加。本文選取應(yīng)用較廣的BST鐵電材料與FeCo基軟磁薄膜作為研究對(duì)象，對(duì)其制備與調(diào)諧性能、高頻特性做了研究。通過(guò)BST不同摻雜比例與燒結(jié)工藝的研究，獲得了高介電可調(diào)性、低漏導(dǎo)電流，介電常數(shù)適宜的塊體材料；以FeCo基軟磁各向異性鐵磁薄膜為基本單元，通過(guò)依次轉(zhuǎn)動(dòng)近鄰鐵磁層的易

2、磁化軸方向疊加而成多層膜，制備出了準(zhǔn)各向同性多層膜，沿任意方向均呈現(xiàn)出很好的鐵磁共振性能，從而使微磁電感的形狀設(shè)計(jì)不再受磁性薄膜的磁各向異性的限制，對(duì)微磁電感的研發(fā)和應(yīng)用十分有利。本文主要的研究工作有：
　?。?）通過(guò)對(duì)純相鈦酸鍶鋇（BST）鐵電材料的摻雜，探索了不同氧化鎂摻雜比例和燒結(jié)工藝對(duì)樣品性能的影響。45.0 wt％(Ba0.5Sr0.5)TiO3–55.0 wt%MgO組分的樣品，在X波段，獲得了適宜的介電常數(shù)ε~85，

3、低的介電損耗tanδ<0.01，并且在8.33 kV/cm的外加偏壓下，仍保有14.8%的介電調(diào)諧率。應(yīng)用在我們自行設(shè)計(jì)組裝的頻率可重構(gòu)微帶縫隙天線后，在8.33 kV/cm的直流電場(chǎng)下，工作頻率可通過(guò)外加偏壓在9.1-10.1 GHz之間連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了11.0%的頻率調(diào)諧，同時(shí)保持7.5 dB以上的增益。證明了BST貼片材料未來(lái)應(yīng)用于頻率可重構(gòu)微波器件（如相共振天線）的可行性。
　　（2）采用摻雜成分梯度磁控濺射（CGS）方法

4、，制備了(FeCoB/MgO)6準(zhǔn)各向同性多層膜結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變 Fe70Co30薄膜中摻雜元素 B的成分梯度（CGS-FeCoB），內(nèi)生應(yīng)力誘導(dǎo)CGS-FeCoB膜產(chǎn)生了很強(qiáng)的面內(nèi)單軸各向異性場(chǎng)HK~400 Oe、自偏置鐵磁共振頻率達(dá)fFMR=6.45 GHz。采用依次旋轉(zhuǎn)CGS-FeCoB單層膜易軸30°，層間插入2 MgO的方法，獲得了準(zhǔn)磁各向同性薄膜，鐵磁共振頻率仍保持在fFMR=4.77GHz。該高頻準(zhǔn)各向同性薄膜克服了微磁電感