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无线通信技术随着科技的进步,取得了飞跃式发展。但是由于传统频率范围的不足,可利用的频率范围已扩大到毫米波。对于超高频毫米波和衬底应用,要求微波介质陶瓷具有低介电常数来有效减小信号延迟。本文探究了低介电常数硼酸盐微波介质陶瓷体系:Sr Sn(BO3)2陶瓷,Sr Sn(BO3)2–x wt.%Li F(x=0.5~3)陶瓷以及(1-x)Sr Sn(BO3)2-x Ti O2陶瓷。通过XRD数据精修获得晶体结构参数,参照群论分析结果,获得各振动模并对Raman以及FTIR光谱进行指认。将上述理论分析与微观形貌、体积密度相结合,深入分析了影响微波介质陶瓷介电性能的本征特性,同时研究了通过振动光谱得到的微波介质陶瓷本征值以及理论计算值和测试实验值之间关系。通过Raman以及FTIR光谱技术,以晶格动力学角度深入研究微波介质陶瓷的晶体结构、介电性能以及晶格振动特性,建立起结构性能关系。通过上述研究,得到主要研究成果如下:(1)采用传统的固相烧结方法成功制备不同烧结温度下的Sr Sn(BO3)2陶瓷。通过XRD分析与ICSD#74-2213卡片比对,并没有发现其他杂峰,说明形成了纯相Sr Sn(BO3)2陶瓷。拉曼散射光谱中可明显观察到7种拉曼活性振动模,分别为:183 cm-1,236 cm-1,381 cm-1,428 cm-1,639 cm-1,748 cm-1,1216 cm-1。利用FPSQ模型拟合红外反射光谱,计算得到的本征介电性能以及理论值与实测值相差不大,表明Sr Sn(BO3)2陶瓷在微波频段的介电性能主要影响因素是内部离子位移极化。通过拉曼散射光谱,构建Sr Sn(BO3)2陶瓷的结构与性能之间的关系,当Ag模式向高波数移动时,B-O键长减小导致极化率降低,所以介电常数减小。v2模FWHM值和晶体结构有序度有关,且有序度与Q×f值为正相关关系。当烧结温度为1150°C时,Sr Sn(BO3)2陶瓷具有优异的微波介电性能(εr=5.42,Q×f=32,618 GHz,f=15.68 GHz,τf=-48.28 ppm/°C)。(2)采用传统的固相烧结方法成功制备烧结温度为950°C下的Sr Sn(BO3)2–x wt.%Li F陶瓷。通过XRD以及SEM图分析,未发现包括Li F在内的第二相,Li F非晶态存在且二者并未发生反应。利用FPSQ模型拟合红外反射光谱得到的每个振动模参数及其各自的介电响应贡献度(εj,tan(δj)/ω),其中模式1与模式2对介电性能的影响最大,模式2对于介电常数贡献最大为Δεj=44.25%,模式2对于介电损耗贡献最大为Δtan(δj)/ω=53.84%。通过拉曼散射光谱,构建Sr Sn(BO3)2–x wt.%Li F陶瓷的结构与性能之间的关系。随Li F含量的增加,当Ag模式向高波数移动时,B-O键长减小导致极化率降低,所以介电常数减小;v2模FWHM值和晶体结构有序度有关,且有序度与Q×f值为正相关关系。Sr Sn(BO3)2–3 wt.%Li F陶瓷具有优异的微波介电性能(εr=5.17,Q×f=42,211GHz,τf=-42.31 ppm/°C)。(3)采用传统的固相烧结方法成功制备烧结温度为1150°C下的(1-x)Sr Sn(BO3)2-x Ti O2陶瓷。通过XRD分析发现添加相Ti O2的(004)衍射峰,表明Ti O2相和Sr Sn(BO3)2相形成复相陶瓷。通过SEM图发现样品的孔隙随着Ti O2添加量的增加而增多同时晶界变得模糊。拉曼散射光谱中发现在348 cm-1多了一个拉曼峰,且强度逐渐增大,这属于Ti O2的振动模,同时随着Ti O2添加量的增加,v1振动模逐渐增大。利用FPSQ模型拟合红外反射光谱得到的每个振动模参数及其各自的介电响应贡献度(εj,tan(δj)/ω),其中模式1对于介电常数贡献最大为Δεj=23.31%,模式2对于介电损耗贡献最大为Δtan(δj)/ω=45.75%。通过拉曼散射光谱,构建(1-x)Sr Sn(BO3)2-x Ti O2陶瓷的结构与性能之间的关系。随Ti O2添加量的增加,当Ag模式向低波数移动时,B-O键长增大导致极化率升大,所以介电常数变大;v2模FWHM值和晶体结构有序度有关,且有序度与Q×f值为正相关关系。随着Ti O2添加量的增加,x从0到0.25,τf值从-53.37ppm/°C增加到-8.68 ppm/°C,εr从5.42增加到7.18,并且当x=0.25时陶瓷获得近零的温度系数:εr=7.18,Q×f=29,386 GHz,τf=-8.68 ppm/°C。