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donghelei

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[求助] 焦绿石氧化物介电陶瓷的调谐机理已有1人参与

某些具有立方焦绿石结构的介电陶瓷具有介电常数具有随外加电场而变化的电场可调特性，利用此特性可以控制微波电路中电磁波的波速和波长，从而实现相位移。从晶体结构特点角度如何理解其调谐机理产生的机制？

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1楼 2020-12-31 17:08:06

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xishandian

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【答案】应助回帖

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感谢参与，应助指数 +1
donghelei: 金币+200, ★★★★★最佳答案, 谢谢，非常深入全面 2020-12-31 17:38:04

理想化学计量比焦绿石为立方结构，空间群为Fd-3m，可以视为由B2O6八面体与A2O’四面体网格结构相互穿插构成。通常将焦绿石结构的通式表示为A2B2O6O’，以区分两种不同网格结构中的氧离子。以铋基立方焦绿石介电陶瓷为例，A位由Bi3+与2+价金属离子共同占据，B位由2+价金属离子与Nb5+共同占据。以典型Bi1.5ZnNb1.5O7(BZN)材料为例，Zn2+同时存在于A位与B位，BZN的化学结构式可以表示为(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7，具有替位性的无序性结构特征。在BZN中A位的Bi3+离子与Zn2+离子的原子坐标相对于平衡位置产生了一个微小的位移，同样O’离子也产生了一个类似的微小位移。在垂直于O’-A-O’链状结构的方向上，A位离子随机占据<112>方向的6个等效位置，O’离子随机占据<110>方向的12个等效位置；A位离子及O’离子的随机性移位，产生了位移性无序结构特征。研究认为，BZN材料的介电调谐机制与立方焦绿石结构中偏离平衡位置的A位离子与O’位离子的随机跃迁及其介电响应有关。基于这种结构特征，可用双势阱中偶极子跃迁模型对立方焦绿石结构的介电可调特性及其与温度的关系进行了定性解释。通过引入了一个随机分布的电场之后，该模型能够较好的描述调谐率与外加电场的关系。在铋基立方焦绿石中高达60%的介电常数来源于O’-A-O’键的贡献。

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