论文部分内容阅读
本文采用传统固相合成法制备铌镁酸铋基陶瓷材料,采用射频磁控溅射方法在Si(111)衬底上制备铌镁酸铋基陶瓷薄膜,并对铌镁酸铋基陶瓷材料进行了激光冲击处理实验研究。
首先研究了固相合成工艺过程中预烧温度和烧结温度对铌镁酸铋陶瓷材料性能的影响。结果表明预烧温度为950℃时,样品结构为立方焦绿石相,主峰拟合程度最高。替换离子为锆离子、锡离子和钛离子时,烧结温度分别为1070℃、1180℃和1130℃时,陶瓷材料介电性能达到最优,即介电常数最大,介电损耗最小。
其次研究了离子替换对铌镁酸铋基陶瓷材料相结构、显微结构和介电性能影响,以及激光冲击对铌镁酸铋基陶瓷材料显微结构和介电性能的影响。实验结果表明:Zr4+离子为替换离子时,随着离子替换量的增多,陶瓷相结构单一,为立方焦绿石结构;测试频率f=1MHz时,随着测试温度的升高,介电常数和介电损耗均减小;随着离子替换量的增多,介电常数先增后减,介电损耗增大,并在zr4+离子替代量X=2m时介电常数最大,介电损耗最小。Sn4+离子为替换离子时,随着离子替换量的增多,样品中逐渐有微量第二相出现;测试频率f=1MHz时,随着测试温度的升高,介电常数和损耗均呈现下降趋势,介电常数温度系数为负值;随着Sn4+离子替换量的增多,介电常数减小,介电损耗先增后减,并在Sn4+离子的替换量X=1m时,介电常数最大,介电损耗最小。Ti4+离子为替换离子时,样品结构的对称性随着离子替换量的增多而略有下降;测试频率f=1MHz时,随着替代量的增多,介电常数温度系数呈现下降趋势,并在Ti4+离子替换量X=4m时,介电常数最大,介电损耗最小。激光冲击后,随着测试温度的升高,样品介电常数和介电损耗均下降,介电常数温度系数出现向正值方向移动的趋势。
最后研究了溅射气压和溅射功率对薄膜相结构、显微结构和介电性能的影响。研究结果表明,溅射功率不变时,随着溅射气压的升高,薄膜晶粒尺寸基本不变,薄膜介电性能随着溅射气压升高而升高,并在溅射气压为6Pa时,薄膜介电性能达到最优,即介电常数最大,介电损耗最小;溅射气压不变时,随着溅射功率的升高,薄膜致密性和介电性能均提高,并在溅射功率为200W时,薄膜的介电性能达到最优值,即介电常数最大,介电损耗最小。