新型室温巨介电可调材料的相变行为及损耗机理研究

介电可调材料是电压控制电路实现对微波信号频率、相位、幅度等控制功能的关键材料，是实现相控阵雷达、多波束雷达、电子对抗技术、微波通讯和微波测量技术等关键技术的基础。当前研究的介电可调材料大多数只能在低温下应用，而且材料的驱动电压太高。最近发现巨介电常数双钙钛矿结构镧镍锰氧材料在室温低电压驱动（40V/cm）下表现出巨大的介电可调性能，但是该材料的介电损耗很高，不能满足微波电路稳定性的使用要求。针对这一问题本项目提出了通过离子掺杂、复合方法对镧镍锰氧材料的相变行为以及损耗机理进行研究，旨在深入了解镧镍锰氧材料的损耗机理，提出降低其材料介电损耗的方法。本项目研究对于理解镧镍锰氧材料室温巨介电可调性能的产生机理、损耗机理具有重要的理论意义，同时本项目研究将为该材料在微电子信息行业中的应用提供实验支持。

介电可调材料是实现对微波信号调控的关键材料。当前使用的介电可调材料存在驱动电压高、温度稳定性差的缺点。本项目以新近发现的La2NiMnO6陶瓷室温巨介电可调性能为研究对象，采用不同方法制备了纯镍锰酸镧陶瓷，并对其进行掺杂改性，通过宽温度范围内的阻抗分析、介温测试、介电可调性能的测试结合扫描电镜的微观结构分析及EDS微区组成分析，探索了陶瓷组成、显微结构及相变对镍锰酸镧陶瓷介电可调性能及其损耗的影响规律。研究揭示了镍锰酸镧陶瓷体系陶瓷介电可调性能起源于以电极效应为主的界面效应。故其损耗机理为体系内存在的变价镍、锰离子热激发后变程跳跃导电。通过高浓度的镁离子掺杂，大幅度降低体系的介电损耗。通过本项目的研究深化人们对界面效应引起的高温低频巨介电可调性能的认识，有助于开发相应的器件。