Сложная перовскитовая микроволновая диэлектрическая керамика (СВДК) типа A(B1/3′B2/3′′)O3 (A = Ba, Sr,…; B' = Mg, Zn,…; B" = Nb, Ta), проявляющая отличные диэлектрические свойства, в настоящее время широко используются в устройствах СВЧ и миллиметрового диапазона. Колебательные спектры, в том числе спектры комбинационного рассеяния и дальнего инфракрасного спектра (FIR), являются мощными инструментами для исследования атомных тепловых колебательных свойств MWDC и выявления внутреннего происхождения диэлектрических свойств. В этом обзоре динамика решетки и фононные характеристики MWDC типа A(B1/3′B2/3′′)O3 обобщены и подробно представлены, чтобы представить значительный прогресс в этой области и послужить руководством для разработки новых передовых МВЦ. Атомные позиции и соответствующие моды в спектрах комбинационного рассеяния и FIR идентифицированы и освещены. Влияние условий обработки и упорядоченных сверхструктур в наноразмерной области на колебательные моды суммируется системно. Внутренние свойства можно экстраполировать на основе результатов подгонки КИХ-спектроскопии, которые также обсуждались на основе соотношений Крамерса – Крёнига, трехпараметрической классической модели Лоренца и четырехпараметрической полуквантовой модели. Созданы корреляции между колебательными модами (фононами), кристаллическими структурами и диэлектрическими свойствами, которые могут помочь построить математические модели, чтобы лучше понять взаимосвязь структура-свойство MWDC.

Введение
В настоящее время системы беспроводной связи шагнули в микроволновый и миллиметровый (МВт, 300 МГц–3000 ГГц) диапазон частот, где в качестве конденсаторов, подложек и фильтров в беспроводных телекоммуникационных устройствах обычно используются перспективные функциональные керамические материалы [1–4]. Как правило, диэлектрические материалы, используемые в этих устройствах, называются микроволновой диэлектрической керамикой (MWDC), которые обычно имеют соответствующие диэлектрические постоянные (ɛr), качественные коэффициенты (Q × f) и близкий к нулю температурный коэффициент резонансных частот (TCF/τf). Применение керамических материалов в различных компонентах СВЧ ускоряет дальнейшую значительную миниатюризацию устройств связи, требующую высоких диэлектрических проницаемостей (поскольку существует обратная зависимость между размерами резонаторов и εr , т.е. материалы с высокими диэлектрическими проницаемостями предпочтительнее из-за преимуществу уменьшения размера) с малым или нулевым ВКФ (  70 и т. д. [12–27]. Среди этих МВД комплексная перовскитная керамика типа A(B1/3′B2/3′′)O3 имеет два различных окисления элементы состояния на B-позициях, то есть Bƍ (двухвалентные) и BƎ (пятивалентные) ионы.Как правило, B-позиции, расположенные в центре кислородного октаэдра, заняты ионами переходных металлов и окружены более крупными ионами A-позиций. Множественные катионные замещения позиций A/B или обоих образуют сложные перовскиты. В соответствии с принципами химии сложная перовскитная керамика с формулой A(B1/3′B2/3′′)O3 может образовывать многочисленные соединения с разным d электрические свойства, комбинированный ионный радиус, коэффициент толерантности, валентность и т. д. [28].
Идеальная перовскитная керамика ABO3 имеет кубическую структуру с пространственной группой Pm3m и состоит из трехмерной (3D) сети октаэдров BO6 с общими углами, с катионом A-позиции, заполняющим 12 скоординированных полостей, т.е. отверстия. В SrTiO3 наблюдается классическая стандартная кубическая структура перовскита. Ионы Ti4+ расположены в углах, ионы Sr2+ — в центре кубов, а ионы O2– — в центрах 12 ребер куба, что дает октаэдрические цепочки TiO6 с общими углами [29]. Структура перовскита ABO3 очень гибкая и может вместить большинство металлических элементов периодической таблицы [30]. Другое описание связано с плотной упаковкой ионов A и O, так что слои AO3 располагаются друг над другом. Таким образом, при кубической укладке слоев AO3 октаэдрический катион B с общими углами может образовывать идеальную структуру перовскита [31–34]. Основываясь на ионных радиусах в позициях A/B, замена в позициях A и B может вызвать наклон кислородного октаэдра, что уменьшает объем кубооктаэдра до тех пор, пока он не адаптирует размер катионов A и не создаст несколько упорядоченных перовскитных структур. 32, 33]. На рис. 1 в качестве примера показана кристаллическая структура Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 (BMT). Маленькие сферы, средние сферы и большие сферы обозначают атомы кислорода, атомы Mg/Ta в октаэдре [TaO6] и атомы Ba соответственно, а катионы B занимают октаэдрические отверстия.

Наклон октаэдра (BO6) снижает симметрию структуры [30]. В результате можно изменять диэлектрические свойства, регулируя степень наклона октаэдра BO6 [36], существование которого в керамике Ba1–xSrx (Mg1/3Ta2/3)O3 (BSMT) впервые было подтверждено Nagai et al. [37], а октаэдрический наклон в простом кубическом перовските был также исследован Глейзером [38] и Александровым [39]. Кроме того, корреляция между τf и наклоном октаэдра была изучена Reaney et al. [40] в упорядоченной комплексной перовскитовой керамике на основе Ba и Sr в соотношении 1:2. Впоследствии новые модели были разработаны Nagai et al. [41] для изучения октаэдрического наклона в упорядоченных структурах 1:2. Две области в керамике Ba1-xSrx(Mg1/3Nb2/3)O3 (BSMN) были обнаружены Lee et al. [37, 42]: упорядоченные 1:2 тригональные структуры без/с октаэдрическим наклоном [43]. На упорядочение B-сайтов заметное влияние оказывают ионный радиус и электровалентность катионов Bƍ и BƎ. В зависимости от различий ионного радиуса и электровалентности катионов Bƍ и BƎ эти соединения могут адаптироваться к упорядоченной или неупорядоченной структуре. В частности, сложные перовскиты с неидеальными расстояниями связи A–O и B–O и искаженной некубической симметрией имеют значение для будущего развития микроволновой связи в высокочастотной связи. Упорядочивание приводит к тригональной элементарной ячейке, ось с которой проходит вдоль направления 111 исходного перовскита с последовательностью слоев Bƍ–BƎ–BƎ–Bƍ…, что называется дальним порядком (LRO). Соответствующие параметры элементарной ячейки равны a ≃ 2 ac и c ≃ 3ac , а пространственная группа впоследствии меняется на P3 ¯m1 (D3d 3 , тригональная квазислоистая структура). В исследовании Takahashi et al. В работе [44] были приняты четыре возможные упорядоченные модели 1:2 для BMT с пространственными группами: P3 ¯m1 (164), C2/m (12), Cmcm (63) и P21/m (11), в которых Mg2+ / Ионы Ta5+ располагаются в разных направлениях. На основе первопринципных расчетов наиболее стабильной является упорядоченная БМП 1:2 с симметрией P3 ¯m1 (164). Компенсация заряда в кубической фазе получается только в среднем, если ионы B-позиции распределены случайным образом, что называется неупорядоченной структурой [45], т.е. эффективной средней симметрии соответствует простая структура перовскита Pm3 ¯m(Oh 1 ) пространственная группа с a ≃ ac , в которой катионы A находятся в положениях (0, 0, 0), в то время как Bƍ и BƎ имеют общие (1/2, 1/2, 1/2) и атомы кислорода центрируют грань (1/ 2, 1/2, 0). Однако, в зависимости от природы катионов, существует другой нестехиометрический порядок 1:1, который описывается как кубическая элементарная ячейка (a ≃ 2ac) в пространственной группе Fm3m. Упорядоченная модель 1:1 катионов B существует в наноразмерных областях и называется ближним упорядочением, в то время как другие области неупорядочены [46, 47]. Диэлектрические свойства в основном зависят от ионной поляризации и тесно связаны с динамикой решетки. Например, информация о колебаниях решетки необходима для понимания диэлектрических потерь, и особый интерес представляют спектры колебаний решетки МВРК типа A(B1/3′B2/3′′)O3 [48, 49], т.е. Симметрия фононных мод может отражать диэлектрические свойства, поскольку диэлектрический отклик на микроволновых частотах в основном зависит от характеристик полярных оптических фононов [50]. Таким образом, знакомство с фононами необходимо для понимания диэлектрического отклика MWDC.

5 Заключение
В обзоре систематически суммируются динамика решетки и фононные характеристики MWDC типа A(B1/3′B2/3′′)O3, чтобы представить заметный прогресс в этой области и послужить руководством для разработки следующих усовершенствованных MWDC. Заключительные замечания заключаются в следующем: (i) Основная теория колебаний решетки была сформулирована, чтобы показать ее значение, функцию и применение к MWDC, а также предсказание количества и типа колебательных мод с помощью теоретико-группового анализа. Были присвоены и идентифицированы атомные позиции и соответствующие моды в спектрах комбинационного рассеяния и спектрах отражения FIR. (ii) Связь между модами комбинационного рассеяния и кристаллическими структурами была установлена и заявлена. Моды различаются по форме (полосы могут менять резкость и накладываться друг на друга), интенсивности и положению (частотному сдвигу) при изменении состава в А- и В-участках. Влияние условий обработки, таких как Ts и время, а также упорядоченных/неупорядоченных надстроек на колебательные моды, было систематически суммировано. Состав, температура и время спекания могут существенно повлиять на упорядоченную структуру. Моды, появляющиеся в спектрах комбинационного рассеяния, которые связаны с колебаниями, связанными с упорядоченной структурой 1:2, будут увеличиваться в количестве и интенсивности с увеличением Ts и времени, то есть упорядоченные 1:2 нанообласти будут расти с Ts и временем. (iii) Представлена и обобщена корреляция между модами комбинационного рассеяния и диэлектрическими свойствами. Хотя рамановские моды неполярны, некоторые рамановские моды важны для диэлектрических свойств. Диэлектрические проницаемости εr и температурный коэффициент диэлектрических проницаемостей имеют существенную связь с рамановскими сдвигами, а значения диэлектрических потерь tan δ тесно коррелируют со значениями FWHM активных мод A1g(Nb) и Eg(O). Рамановские сдвиги мод A1g(O) при 780 см–1 положительно коррелируют с температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости и имеют обратную корреляцию с диэлектрической проницаемостью, т. е. конкретную связь структура–свойство можно установить, используя в качестве среды колебательные моды решетки. (iv) Внутренние свойства можно оценить по параметрам дисперсии (частоты и константы затухания), трем методам подгонки спектра на основе классической теории дисперсии, включая анализ К–К, трехпараметрическую классическую модель Лоренца и FPSQ. Их происхождение и физический механизм могут быть получены из спектров колебаний решетки. (v) Замещение разных атомов в B-позиции способствует потере как трансляционной, так и инверсионной симметрии. Следовательно, в КИХ-спектре могут наблюдаться дополнительные моды. Небольшое изменение кристаллической структуры иногда приводит к аномальному смещению мод в FIR-спектрах. Хотя FIR-моды являются поляризованными модами, взаимосвязь между FIR-модами и кристаллическими структурами также представлена и обобщена, т. е. взаимосвязь между FIR-активными фононными модами и кристаллическими структурами керамики A(B1/3′B2/3′′)O3 может быть учредил. (vi) Необходимо провести более подробные исследования другого типа MWDC, включая динамику решетки и расчеты из первых принципов, чтобы узнать их фононные характеристики, динамика решетки MWDC наиболее важна для изучения связи структура-свойство.