- 刘亚强;刘雪芹;
在常温下,用sol-gel法在普通玻璃和单晶Si衬底上制备了V2O5薄膜,并将样品在空气中于500℃进行热处理。通过XRD和SEM对比分析了不同衬底上样品的微观结构,用分光光度计测试了玻璃衬底上样品在350~850nm的光学特性。结果表明:在玻璃和Si衬底上分别得到了β-V2O5和α-V2O5薄膜,两种样品的纯度高、相结构单一和结晶度好。β-V2O5薄膜的光学带隙Eg为2.33eV。
2008年05期 No.195 9-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1251K] [下载次数：128 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：94 ] - 秦玉香;胡明;
采用电泳法在Si基片上沉积碳纳米管(CNTs)薄膜。研究了电泳极间距、电泳时间及电泳电压等对沉积的薄膜形貌结构与场发射性能的影响。SEM、高倍光学显微镜和场发射性能测试结果表明,保持阴阳极间距为2cm,在100V的直流电压下电泳2min所获得的CNTs薄膜均匀、连续、致密且具有最好的场发射性能,其开启电场强度仅为1.19V/μm,当外加电场强度为2.83V/μm时,所获得的最大发射电流密度可达14.23×10–3A/cm2。
2008年05期 No.195 12-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1075K] [下载次数：272 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：76 ] - 张修海;熊惟皓;李燕芳;宋妮;
用模压成型方法制备了粘结NdFeB磁体,通过对磁体密度、抗弯强度和抗压强度的分析,研究了A、B和C三种成型工艺对磁体力学性能的影响。结果表明:工艺B制备的磁体密度最大,磁性能最好;工艺C制备的磁体力学性能最好且制备成本低,生产效率高,适合大批量工业化生产;工艺C制备的磁体,620MPa成型压力和160℃固化温度使磁体获得最优的力学性能,其抗弯强度、抗压强度分别达到了76.63,154.63MPa。
2008年05期 No.195 15-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1508K] [下载次数：215 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：110 ] - 席国喜;焦玉字;路迈西;
以废旧锂离子电池为原料,用硫酸溶解,采用共沉淀法制备出CoFe2O4纳米晶体。借助于XRD、IR和TEM等手段,考察了煅烧温度对产品晶态及颗粒形貌的影响。结果表明:共沉淀pH值为10.0。随煅烧温度升高,产品颗粒增大,适宜的煅烧温度为700℃;所得产物的晶粒度约为32.7nm。
2008年05期 No.195 19-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 3187K] [下载次数：242 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：92 ] - 陈涛;丁士华;宋天秀;张红霞;杨秀玲;
采用固相反应法制备了MoO3施主掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷,借助Agilent4284A、ZT—I电滞回线和d33测量仪,研究了MoO3含量对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷介电性能的影响。结果表明:掺杂MoO3能降低Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷的烧结温度。当x(MoO3)为0.05时,ρv达到最佳值5.682g·cm–3;tanδ最小为0.0157;εr为2510,相变温度向高温方向移动。在所研究的组分范围内,样品表现出扩散相变铁电体的特征,但未观察到典型的介电弛豫行为。
2008年05期 No.195 22-24+31页 [查看摘要][在线阅读][下载 905K] [下载次数：85 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：110 ] - 施新宇;吴东辉;
将钛酸丁酯和适量乙醇混匀后,与氯化钡水溶液在溶剂热条件下反应制备立方钛酸钡纳米晶。结果表明:以KOH为矿化剂,r(Ba:Ti)为1.1,φ(乙醇)为25.0%和150℃反应12h,可得平均粒径为60nm左右、分散性较好的钛酸钡纳米晶。当乙醇用量增大时,产物的粒径减小,分散性降低;随着r(Ba:Ti)的增大,产物粒径减小。当r(Ba:Ti)为1.6时,产物的平均粒径可减小至35nm左右;矿化剂的种类、反应温度和反应时间对产物的形貌及晶体结构没有影响。
2008年05期 No.195 25-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1467K] [下载次数：347 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：96 ] - 赵毅;江一杭;石韦;李丽华;朱建国;
把BiGaO3作为第三组元引入BiScO3-PbTiO3(BS-PT)体系,用氧化物合成法制备了0.155BiGaO3-(0.845-x)BiScO3-xPbTiO3(BGSPTx,x为0.54~0.58)压电陶瓷。XRD分析表明,BGSPTx具有钙钛矿结构,但同时存在微量的富铋相。三方–四方准同型相界(MPB)位于x为0.56附近。在MPB附近,BGSPTx陶瓷的d33,kp和Pr都达到最大值,分别为180pC/N,30%和18.5×10–6C/cm2。εr-t特性曲线测试表明,陶瓷在MPB附近居里温度tC高达494℃。
2008年05期 No.195 28-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K] [下载次数：189 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：105 ] - 单召辉;刘心宇;周昌荣;
采用两步合成工艺,制备了新型Bi1/2Na1/2Ti1–x(Zn1/3Nb2/3)xO3(简称BNTZN—100x)系无铅压电陶瓷。研究了B位复合离子(Zn1/3Nb2/3)4+取代量对BNT陶瓷介电及压电性能的影响。结果表明:当0.005≤x≤0.020时,该体系陶瓷具有三方、四方共存的准同型相界(MPB)结构。在MPB附近,具有较佳的压电性能:当x为0.020时,d33为97pC/N,kt为0.47。εr-t曲线显示该体系材料具有明显的弥散相变特征。具有高kt值,低kp值;kt/kp较大,具有较大的各向异性,是一种适合高频下使用的优良超声换能材料。
2008年05期 No.195 32-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 774K] [下载次数：159 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：135 ] - 童悦;陈永红;夏峥嵘;李荣青;
以Bi(NO3)3·5H2O、NaNO3和Ti(OC4H9)4为原料,采用凝胶自燃烧法合成了Bi0.5Na0.5TiO3纳米粉体,研究了粉体的晶相结构。结果表明:所合成的粉体粒子大小均匀,晶相单一,不需高温处理便能直接形成钙钛矿结构超细粉末。粉末经压片,1125℃烧结2h即可获得致密的烧结体,其d为98.1%。用SEM观察,烧结样品的平均粒径为2μm。
2008年05期 No.195 35-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1090K] [下载次数：136 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：61 ] - 牛新书;李华;
以Mg(NO3)2、Fe(NO3)3和柠檬酸为原料,采用sol-gel燃烧法,合成了MgFe2O4纳米颗粒。利用XRD、TEM和红外光谱对产物进行了结构、形貌的测量和表征。结果表明:MgFe2O4的前驱体燃烧后经过500℃下1h的热处理,得到平均粒径小于20nm的纳米颗粒。以MgFe2O4为原料,制备了气敏元件,发现元件在工作电压为4.5V时对50×10–6的Cl2的灵敏度达到177,响应时间达4s,而且对其它气体的抗干扰性很好,有望开发成为对Cl2检测的传感器材料。
2008年05期 No.195 39-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 784K] [下载次数：278 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：93 ] - 庞驰;曹全喜;宋建军;
采用传统的陶瓷工艺,制备了ZnO压敏陶瓷。研究了K+掺杂量对ZnO压敏陶瓷电性能的影响。结果表明:当x(K+)小于40×10–6时,对其电性能几乎没有影响;但若x(K+)超过60×10–6后,由于K+在晶界和三角区的大量偏析,破坏了晶界层的稳定,导致其浪涌电流耐受能力严重劣化。
2008年05期 No.195 42-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 974K] [下载次数：140 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：70 ] - 梁喜双;钟铁钢;陈丽华;王彪;全宝富;
以sol-gel法制备的NASICON(Na3Zr2Si2PO12)为基体材料,掺杂了V2O5的TiO2为辅助电极材料,制备了一种管式结构的固体电解质SO2传感器。当工作温度为300℃时,以V2O5与(V2O5+TiO2)的质量比为5%的材料为辅助电极材料时,传感器对体积分数为(1~50)×10–6的SO2表现出了较好的气敏性能,传感器的电动势E值与SO2浓度的对数呈很好的线性关系,传感器的灵敏度为78mV/decade。同时,传感器对50×10–6的SO2的响应恢复时间分别为10s和35s,且有较好的选择性。
2008年05期 No.195 45-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 798K] [下载次数：202 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：122 ] - 沈丁;杨绍斌;
以酚醛树脂为原料,NaOH为活化剂制备超级电容器用电极材料高比表面积活性炭(HSAAC),考察了制备条件对HSAAC碘值w(I)和比电容的影响。结果表明,在酚醛树脂炭化后加入NaOH,炭化温度为600℃、时间1h,活化温度为900℃、时间1h,制备的HSAAC的w(I)和比电容具有最大值,分别为1623mg/g、146.53F/g;而在固化前加入NaOH,制备的HSAAC的w(I)和比电容得到大幅度提高,分别为1895mg/g、240.99F/g,比电容接近其理论容量280F/g,但收率低,仅为10%。
2008年05期 No.195 48-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 716K] [下载次数：501 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：146 ] - 田永明;宋燕;耿煜;郭全贵;刘朗;
选用活性炭织物ACF507,利用热喷涂技术进行表面镀镍处理,研究了处理前后炭织物的电化学性能。结果表明,镀镍后活性炭织物表面电导率提高42.53%,其作为双电层电容器电极材料在质量分数为30%KOH电解液中的Res由1.15Ω降至0.42Ω,降幅达63.5%;随电流密度增加,镀镍样品的VIR增加幅度较镀镍前降低70.6%,导电性显著提高。在不同扫描速率下,镀镍后样品循环伏安曲线均呈明显的矩形电势窗口,说明其具有良好的电容行为和双电层特征。
2008年05期 No.195 52-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 980K] [下载次数：151 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：102 ] - 肖仁贵;闫康平;付俊;严季新;王建中;
将在酸性介质中产生了隧道孔的铝箔置于中性侵蚀液中继续成长。发现中性侵蚀液的组分对铝箔隧道孔形貌的影响规律:当溶液仅含Cl–时,会有新的隧道孔产生,铝箔表面隧道孔分布密度从3.63×107cm–2增加为3.72×107cm–2,隧道孔平均孔径从0.40μm扩展到0.75μm,但隧道孔长度没有明显变化;在含Cl–电解质中添加少量有机添加剂时,铝箔表面没有新的隧道孔产生,由于出现并孔现象,隧道孔分布密度反而从3.63×107cm–2降低至3.43×107cm–2,但隧道孔的孔径从0.40μm扩展到0.80μm,长度从24μm增加到37μm。
2008年05期 No.195 56-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1720K] [下载次数：150 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：117 ] - 岳云龙;于晓杰;吴海涛;胡安平;李杨;
通过在CaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃系统中,用氧化硼逐渐替代氧化钙,研究了玻璃介电性能的变化,采用红外光谱和差示扫描量热仪分析了玻璃结构的变化。结果表明:随氧化硼含量增大,玻璃转变温度tg先降低后升高,样品的密度值从2.678降低至2.363g/cm3;室温下,1MHz时εr从6.66降低至5.38,而tanδ从1.71×10–3降低至1.25×10–3。
2008年05期 No.195 59-61+64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K] [下载次数：190 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：86 ] - 王恒飞;张其土;
研制了以石墨为导电填料,苯丙乳液为基料的水性涂料。分析了石墨、水的用量、固化温度与体积电阻率的关系以及涂层电阻与温度的关系。结果表明:w(石墨)在14%~20%,w(水)在55%~65%,固化温度为70℃时,涂料的导电性能最好,ρv约为0.25Ω·cm。涂料的阻温特性表现为在升温过程中先出现PTC效应,然后出现NTC效应。
2008年05期 No.195 62-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1158K] [下载次数：644 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：25 ] |[阅读次数：83 ]
<正>中国电子学会元件分会、中国电子元件行业协会、IEEE北京分会CPMT专业委员会与UFFC专业委员会联合举办第15届电子元件学术年会与中国电子元件行业协会成立二十周年会议同时举行,定于2008年11月14~16日在北京市召开。部分学术年会的论文在大会上交流。现将征文内容及有关事项通知如下:
2008年05期 No.195 11页 [查看摘要][在线阅读][下载 190K] [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：60 ] -
<正>作为首批江苏省科技成果转化项目的"陶瓷分离膜及其成套装备",近日,通过了省科技厅组织的专家验收。此项目的实施,一举打破了国外产品在中国的垄断,有效推动了我国陶瓷膜工业的发展。
2008年05期 No.195 31页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K] [下载次数：73 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：63 ] <正>美国科学家1月31日表示,他们借助DNA链成功地获得了由金纳米粒子构成的3维晶体结构,在新出版的《自然》杂志封面文章中,科学家称,利用该技术能构建各种具有特殊性质的晶体物质,并可广泛用于医学、光学、电子或催化领域。
2008年05期 No.195 38页 [查看摘要][在线阅读][下载 426K] [下载次数：61 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：58 ] -
<正>据国外媒体报道,美国研究人员当地时间2008年1月15日表示,他们制造出了地球上最黑的材料,这种材料对光的吸收达到99.9%。
2008年05期 No.195 38页 [查看摘要][在线阅读][下载 426K] [下载次数：65 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：39 ] <正>中国建材集团科技创新团队中国建筑材料工业石英玻璃重点实验室在国家"十一五"科技攻关支持下,自主研究开发的立式气相沉积高性能合成石英玻璃(JGS1)取得重大突破。现可生产国内最大的φ600mm的单个石英玻璃坨,其质量达到200kg,可加工尺寸φ10~900mm的各类高性能石英玻璃板材,已形成年产量20余吨
2008年05期 No.195 44页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K] [下载次数：198 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：68 ] -
<正>据报道,中科院物理所的研究人员近日采用简单的电化学阳极氧化和后续化学刻蚀的方法,成功制备出具有三维有序孔阵列结构的多孔氧化铝薄膜,实现了在可见光范围内对入射光截止带进行调控。据悉,该研究成果受到了英国物理学会光学分会的关注,并对其作了特别报道。
2008年05期 No.195 51页 [查看摘要][在线阅读][下载 478K] [下载次数：94 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：86 ] <正>中科院福建物构所王国富研究员主持的"新型红外波段非线性光学晶体材料研究"项目近日通过了结题验收。据报道,王国富研究员及其项目组针对非线性光学晶体材料发展前沿领域,开展了红外波段非线性光学晶体材料探索研究,取得了一系列创新性研究进展。
2008年05期 No.195 51页 [查看摘要][在线阅读][下载 478K] [下载次数：250 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：62 ] -
<正>据报道,由北京矿冶研究总院完成的"镍包片状石墨复合涂层材料"成果近日通过了有关专家的鉴定。与会专家认为,该项目首次采用化学镀-水热氢还原一步法工艺制备镍包片状石墨复合涂层材料,工艺流程短、质量稳定、生产效率高,实现了片状石墨的均匀
2008年05期 No.195 55页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K] [下载次数：58 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：68 ] <正>据媒体报道,我科学家近日成功研发出一种新型绝热材料,其产品各项技术指标全部符合要求,即将在国产LNG船上投入使用。LNG船是用于液化天然气运输的特殊船舶。其使用的绝热材料,是在–162℃超低温的条件下使用的保温绝热材料,长期以来只有美国、意大利、日本等少数发达国家才能生产。我科学家经过近2年的科技攻关,首次在国内采用聚氨酯原料成功开发出刚性绝热聚氨酯泡沫材料。
2008年05期 No.195 55页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K] [下载次数：223 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：45 ] -
<正>北京有色金属研究总院、中科院长春应化所、中科院光机与物理所、有研稀土新材料股份有限公司经多年的联合攻关,突破了彩色等离子显示屏(PDP)用荧光体产业化关键技术,开发出了具有我国独立知识产权的PDP用高效荧光粉,所得产品主要性能达国际先进水平。
2008年05期 No.195 58页 [查看摘要][在线阅读][下载 682K] [下载次数：104 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：45 ] <正>据海外媒体报道,德国拜耳材料科技公司聚碳酸酯3D金属薄膜技术近日问世。该技术生产的MakrofoI聚碳酸酯类薄膜呈现出高质量的金属光泽,有望替代传统的丝网印刷所达到的镜面膜效果,并且可以替代传统的电镀技术。
2008年05期 No.195 70页 [查看摘要][在线阅读][下载 564K] [下载次数：73 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：43 ]
- 罗小蓉;李肇基;
SOI(Silicon On Insulator)高压集成电路(High Voltage Integrated Circuit,HVIC)因其具有高速、低功耗、抗辐照以及易于隔离等优点而得以广泛应用。作为SOIHVIC的核心器件,SOI横向高压器件较低的纵向击穿电压,限制了其在高压功率集成电路中的应用。为此,国内外众多学者提出了一系列新结构以提高SOI横向高压器件的纵向耐压。但迄今为止,SOI横向高压器件均采用SiO2作为埋层,且实用SOI器件击穿电压不超过600V;同时,就SOI横向器件的电场分布和耐压解析模型而言,现有的模型仅针对具有均匀厚度埋氧层和均匀厚度漂移区的SOI器件建立,而且没有一个统一的理论来指导SOI横向高压器件的纵向耐压设计。笔者围绕SOI横向高压器件的耐压问题,从耐压理论、器件结构和耐压解析模型几方面进行了研究。基于SOI器件介质层电场临界化的思想,提出介质电场增强ENDIF(Enhanced Dielectric LayerField)理论。在ENDIF理论指导下,提出三类SOI横向高压器件新结构,建立相应的耐压解析模型,并进行实验。(1)ENDIF理论对现有典型横向SOI高压器件的纵向耐压机理统一化ENDIF理论的思想是通过增强埋层电场而提高SOI横向器件的纵向耐压。ENDIF理论给出了增强埋层电场的三种途径:采用低εr(相对介电常数)介质埋层、薄SOI层和在漂移区/埋层界面引入电荷,并获得了一维近似下埋层电场和器件耐压的解析式。ENDIF理论可对现有典型SOI横向高压器件的纵向耐压机理统一化,它突破了传统SOI横向器件纵向耐压的理论极限,是优化设计SOI横向高压器件纵向耐压的普适理论。(2)基于ENDIF理论,提出以下三类SOI横向高压器件新结构,并进行理论和实验研究①首次提出低εr型介质埋层SOI高压器件新型结构及其耐压解析模型低εr型介质埋层SOI高压器件包括低εr介质埋层SOI高压器件、变εr介质埋层SOI高压器件和低εr介质埋层PSOI(PartialSOI)高压器件。该类器件首次将低介电系数且高临界击穿电场的介质引入埋层或部分埋层,利用低εr介质增强埋层电场、变εr介质调制埋层和漂移区电场而提高器件耐压。通过求解二维Poisson方程,并考虑变εr介质对埋层和漂移区电场的调制作用,建立了变εr介质埋层SOI器件的耐压模型,由此获得RESURF判据。此模型和RESURF判据适用于变厚度埋层SOI器件和均匀介质埋层SOI器件,是变介质埋层SOI器件(包括变εr和变厚度介质埋层SOI器件)和均匀介质埋层SOI器件的统一耐压模型。借助解析模型和二维器件仿真软件MEDICI研究了器件电场分布和击穿电压与结构参数之间的关系。结果表明,变εr介质埋层SOI高压器件的埋层电场和器件耐压可比常规SOI器件分别提高一倍和83%,当源端埋层为高热导率的Si3N4而不是SiO2时,埋层电场和器件耐压分别提高73%和58%,且器件最高温度降低51%。解析结果和仿真结果吻合较好。②提出并成功研制电荷型介质场增强SOI高压器件笔者提出的电荷型介质场增强SOI高压器件包括:(a)双面电荷槽SOI高压器件和电荷槽PSOI高压器件,其在埋氧层的一侧或两侧形成介质槽。根据ENDIF理论,槽内束缚的电荷将增强埋层电场,进而提高器件耐压。电荷槽PSOI高压器件在提高耐压的基础上还能降低自热效应;(b)复合埋层SOI高压器件,其埋层由两层氧化物及其间多晶硅构成。该器件不仅利用两层埋氧承受耐压,而且多晶硅下界面的电荷增强第二埋氧层的电场,因而器件耐压提高。开发了基于SDB(Silicon Direct Bonding)技术的非平面埋氧层SOI材料的制备工艺,并研制出730V的双面电荷槽SOILDMOS和760V的复合埋层SOI器件,前者埋层电场从常规结构的低于120V/μm提高到300V/μm,后者第二埋氧层电场增至400V/μm以上。③提出薄硅层阶梯漂移区SOI高压器件新结构并建立其耐压解析模型该器件的漂移区厚度从源到漏阶梯增加。其原理是:在阶梯处引入新的电场峰,新电场峰调制漂移区电场并增强埋层电场,从而提高器件耐压。通过求解Poisson方程,建立阶梯漂移区SOI器件耐压解析模型。借助解析模型和数值仿真,研究了器件结构参数对电场分布和击穿电压的影响。结果表明:对tI=3μm,tS=0.5μm的2阶梯SOI器件,耐压比常规SOI结构提高一倍,且保持较低的导通电阻。仿真结果证实了解析模型的正确性。
2008年05期 No.195 71-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 647K] [下载次数：301 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：79 ] - 符春林;杨传仁;
钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3,简称BST)薄膜具有非线性强、漏电流小、居里温度可调等特点,因而在介质移相器、压控滤波器等方面有着广泛的应用前景。笔者对BaxSr1-xTiO3(x=0.45~0.90)系列陶瓷的晶体结构和介电性能、膜厚均匀性控制、BST薄膜的微结构(包括组成、晶体结构和电畴等)和介电非线性尺度效应、铁电薄膜介电非线性模型、薄膜型介质移相器的设计和制作等重要问题进行了研究,取得了以下研究结果:通过研究靶基中心不重合的磁控溅射系统,建立了平面磁控溅射膜厚分布的数学模型,提出了采用T=∫Ld(x,y)ds=∫0td(ξ(t),ψ(t))ξ'2(t)+ψ'2(t)dt来描述靶基中心不重合的平面磁控溅射的膜厚分布情况。在靶基距为72mm、公自转转速比为5.3的条件下,采用自行设计的射频磁控溅射设备和φ100mm靶材制备的BST薄膜膜厚均匀性偏差为2.8%。采用压电力显微镜(PFM)研究了BST薄膜中电畴的类型和尺寸。不仅证实BST薄膜中存在90°铁电畴,而且确定了BST薄膜由多畴转变为单畴结构的晶粒临界尺寸(单畴临界尺寸)为31nm左右。通过研究BST薄膜的介电非线性尺度效应,发现晶粒尺寸和膜厚对薄膜的介电非线性具有重要的作用。随着晶粒尺寸和膜厚的增加,BST薄膜的介电系数、介电系数变化率都逐渐增大。晶粒尺寸对单畴态薄膜的介电系数电压变化率和矫顽场强影响特别显著,而对多畴态薄膜的介电系数电压变化率和矫顽场强影响不明显。在上述实验研究的基础上,对铁电材料的介电非线性机理进行了研究。首先,从简单、实用的角度出发写出表征P(E)和ε(E)非线性的数学多项式,根据介电偏压特性曲线和电滞回线的特征值和连续性原理,给出边界条件和初始条件,解出表达式中的各项系数,从而建立了铁电晶体的介电非线性模型。然后,采用理想的晶粒–晶界几何模型,画出铁电陶瓷材料的等效电路,引入晶粒和晶界的大小,从而建立了铁电陶瓷的介电非线性模型。再采用理想二极管等效界面势垒,得到薄膜型平板电容器等效电路,引入膜厚和界面厚度两个尺度变量,从而建立了铁电薄膜的介电非线性模型。最后,利用文献的数据和曲线对模型进行了验证,模拟得到的曲线与实验得到的曲线变化趋势基本一致,表明该模型可以较好地解释铁电材料(包括陶瓷和薄膜)的介电非线性特性及其随晶粒大小、膜厚和界面厚度等尺度变化的规律。对薄膜型介质移相器的设计、制作和测试进行了研究。采用ADS和HFSS软件进行仿真,设计出了分布式电容负载型铁电薄膜介质移相器的电路结构和各部分的尺寸;采用改进的剥离工艺,制作出了电极线条整齐的铁电薄膜介质移相器;采用矢量网络分析仪,在频率为35GHz、控制电压为40V条件下,测得介质移相器的移相度为180°,插损为9.7dB。
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