Free-Space-Impedance-Matched Composite Dielectric Metamaterial With High Refractive Index

Nguyen, Quang Minh; Anthony, Theodore K.; Zaghloul, Amir I.

doi:10.1109/lawp.2019.2951122

Cited by 9 publications

(3 citation statements)

References 29 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Однако, как и любые функциональные материалы, сегнетоэлектрики имеют ряд недостатков, ограничивающих их применение в СВЧ-устройствах. Слабыми сторонами СЭ-материалов являются достаточно высокие СВЧ-потери, сильная зависимость свойств от температуры и трудности согласования материала с большой диэлектрической проницаемостью с СВЧ-цепями [4].…”

Section: аннотацияunclassified

Структурные И Электрические Свойства Стеклокерамических Сегнетоэлектрических Композитных Материалов

Tumarkin¹,

Gagarin²,

Свиридов³

et al. 2022

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

Материалы, обладающие одновременно высокой диэлектрической проницаемостью и высокой электрической прочностью, актуальны для использования в современной ВЧ электротехнике в составе конденсаторов высокой энергетической плотности, систем преобразования энергии, мощных передающих антенн. Наиболее перспективными материалами для применения в вышеупомянутых устройствах являются сегнетоэлектрики, обладающие высокой диэлектрической проницаемостью и электрической нелинейностью. Для увеличения электрической прочности сегнетоэлектрических материалов сегодня разрабатываются композитные структуры на основе смешения сегнетоэлектриков с линейными диэлектриками – материалами, обладающими малой диэлектрической проницаемостью, но высокой электрической прочностью. Преимуществом такого подхода является возможность создания новых многокомпонентных материалов с недостижимыми ранее свойствами и возможность регулировать компонентный состав, размеры включений и электрические свойства композитов в широких пределах. На основе пористого калийжелезосиликатного стекла (KFeSi), полученного методом ионного обмена, синтезированы стеклокерамические материалы, содержащие титанат бария с целью использования для СВЧ применений. Показано, что отжиг стеклокерамических конструкций в кислородной среде положительно влияет на их структурные и электрические характеристики. Стеклокерамические конструкции демонстрируют значительное увеличение диэлектрической проницаемости и снижение потерь после высокотемпературной обработки в кислороде.

show abstract

Section: аннотацияunclassified

Структурные И Электрические Свойства Стеклокерамических Сегнетоэлектрических Композитных Материалов

Tumarkin¹,

Gagarin²,

Свиридов³

et al. 2022

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The stoichiometric ratio of barium to strontium determines the operating temperature, which makes it important for the BST to be in the paraelectric phase to maintain centrosymmetry [8]. However, the main drawback of BST, as a solid-state dielectric, is its relatively high dielectric loss, which limits the varactor's extensive use [9,10]. Another disadvantage is the electric-field-induced electrostrictive strain across the ferroelectric layer, which results in acoustic waves that are reflected from adjacent layers, reducing the varactor's Q-factor.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Suppression of Acoustic Resonances in BST-Based Bulk-Ceramic Varactors by Addition of Magnesium Borate

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

This work presents a method for reducing acoustic resonances in ferroelectric barium strontium titanate (BST)-based bulk ceramic varactors, which are capable of operation in high-power matching circuits. Two versions of parallel-plate varactors are manufactured here: one with pure BST and one with 10 vol-% magnesium borate, Mg3B2O6 (MBO). Each varactor includes a 0.85-mm-thick ferroelectric layer. Acoustic resonances that are present in the pure BST varactor are strongly suppressed in the BST-MBO varactor and, hence, the Q-factor is increased over a wide frequency range by the addition of small amounts of a low-dielectric-constant (LDK) MBO. Although the tunability is reduced due to the presence of non-tunable MBO, the increased Q-factor extends the varactor’s availability for low-loss and high-power applications.

show abstract

“…However, like any functional materials, ferroelectrics have some disadvantages that limit their use in microwave devices. The weak points of FE materials are rather high microwave losses, a strong dependence of properties on temperature, and difficulties in matching a material with a large dielectric permittivity with microwave circuits [ 4 , 5 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Barium-Strontium Titanate/Porous Glass Structures for Microwave Applications

Tumarkin

Tyurnina

et al. 2020

Materials

View full text Add to dashboard Cite

Based on porous silicate glasses obtained by ion exchange, glass-ceramic materials containing a solid solution of barium-strontium titanate with a dielectric constant of more than 100 at microwaves, were synthesized for the first time. Glass-ceramic structures were studied using X-ray diffraction, secondary electron microscopy, Mössbauer spectroscopy and porometry methods. Electrical characteristics such as permittivity and losses of as-prepared and annealed in oxygen medium samples were also investigated at microwaves. It was shown that the method of obtaining porous glasses, due to ion exchange between KFeSi glass and LiNO3 and NaNO3 melts, allows for controlling a wide range of pore sizes and makes it possible to form glass porous structures with pores of the required size. The efficiency of the process of filling a porous matrix with a ferroelectric filler was investigated and the average depth of its penetration was estimated. It was shown that annealing glass-ceramic structures in an oxygen environment had a positive effect on their structural and electrical characteristics. Glass-ceramic structures demonstrate a significant increase in permittivity and a decrease in losses after high-temperature treatment in oxygen.

show abstract

Free-Space-Impedance-Matched Composite Dielectric Metamaterial With High Refractive Index

Cited by 9 publications

References 29 publications

Структурные И Электрические Свойства Стеклокерамических Сегнетоэлектрических Композитных Материалов

Структурные И Электрические Свойства Стеклокерамических Сегнетоэлектрических Композитных Материалов

Suppression of Acoustic Resonances in BST-Based Bulk-Ceramic Varactors by Addition of Magnesium Borate

Barium-Strontium Titanate/Porous Glass Structures for Microwave Applications

Contact Info

Product

Resources

About