[发明专利]一种微波频段无介电弥散的铁电单晶材料的处理方法

摘要

本发明公开了一种微波频段无介电弥散的铁电单晶材料的处理方法，通过变温逐步极化工艺方法去除掉铁电单晶中的畴壁，使单晶由多畴态往单畴态转变，同时降低由于移动畴壁弛豫而导致的介电弥散，最后得到频率稳定性良好的本征铁电晶格的介电响应。采用本工艺处理的Pb(In1/2Nb1/2)O3‑Pb(Mg1/3Nb2/3)O3‑PbTiO3(PIN‑PMN‑PT)三元体系铁电单晶在微波频段具有以下特点：在50MHz到1000MHz频段间的介电常数实部稳定在160～161之间，虚部稳定在1.3～3.2之间，介电常数在该频段的变化率为±0.436％以内，可以认为其在该微波频段内不存在介电弥散。采用本发明工艺处理的铁电单晶材料具有良好的频率稳定性，在近1000MHz的带宽内性能稳定，可以作为潜在材料应用于微波电子器件领域。

主权项

一种微波频段无介电弥散的铁电单晶材料的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将铁电单晶材料加工成具有一对平行面的圆柱体，在该圆柱体的两端面制备一对平行电极；2)将经步骤1)处理后的铁电单晶材料置于空气烧结炉中，以2～4℃/min升温速率加热到500℃，保温6～12小时后，再以2～4℃/min降温速率降温到室温，然后静置24小时；3)将经步骤2)处理后的铁电单晶材料的中部固定，再将铁电单晶材料与高压直流电源两端相接通，采用逐步升温与逐步加强电场的方法消除铁电单晶中的铁电畴壁，制得微波频段无介电弥散的铁电单晶材料；所述的铁电单晶材料为三元系铁电单晶Pb(In1/2Nb1/2)O3‑Pb(Mg1/3Nb2/3)O3‑PbTiO3；其中，所述的逐步升温与逐步加强电场的方法具体操作为：温度以室温为基准，升温速度为2～4℃/min，每次升温40℃；电场以铁电单晶室温矫顽电场的50％为基准，施加电压速率为60～300V/min，电场强度每次增加50％矫顽电场；温度每升高一次后，施加电压，待电压稳定后，保温15min，然后继续升温，直到温度超过居里温度后，施加最后一次电压，然后以2～5℃/min降低温度至室温，以60～300V/min卸去电压，室温静置24小时。