石榴石的铁磁共振线宽△H、有效线宽△H_(eff)及自旋波线宽△H_k

Dy:YGdIG(DyxY3-b-z-xGdzCabGebInaFe5-a-bO12)的△H,△Heff,△Hk与Dy取代量呈线性增加关系。随饱和磁化强度Ms的增加Dy:YGdIG的优值系数Fhp(≈(2ω/ωm)(δ△Hk/δ△Heff))和δ△Heff/δ△Hk值均呈线性下降。CaGe:YGdIGs(Y2-xGd1.0CaxGexInaFe5-a-xO12)的△H,△Heff,△Hk随Ge含量的增加而线性增大,可分别用Ms的下降进行解释。由CaGe:YGdIGs和YBiCaVIGs的△H,△Heff与Ms的关系得出△Heff∝Ms-0.8(YBiCaVIG),Ms-1.4(YGdCaGeIG)的实验规律,与非共振△Heff的晶粒表层自旋波共振激发模型较为一致。由Gd:YIG(GdxY3-xFe5O12),Gd:YCaGeInIG(GdxY3-x-aCaaGeaInbFe5-a-bO12)实验,发现少量CaGeIn的取代可使YGdIG的△H明显降低而不影响△Hk。由不同晶粒尺寸样品的hc(H)蝶形曲线,发现了阶梯状蝶形曲线,讨论了晶粒尺寸对△Hk、hc(H)蝶形曲线的影响,以及拐点磁场与理论Hmin之间的差距。

毫米波高功率NiZn铁氧体材料研究

本文针对毫米波高功率环行器对微波铁氧体材料的技术要求,开展了高功率NiZn铁氧体材料的研究工作。在理论分析的基础上,固化制备工艺参数,通过配方Zn^(2+)、Co^(2+)掺杂,得到饱和磁化强度和自旋波线宽的变化规律,最终研制出饱和磁化强度到达4008Gs、自旋波线宽达到28.3Oe的毫米波高功率铁氧体材料,满足了器件使用需求。

掺Gd^(3+)、Sn^(4+)的YIG微波铁氧体高功率特性

宽温度稳定性,大功率一直是微波铁氧体材料研究的重点。本文根据器件对材料的要求,采用陶瓷工艺,通过研究Gd3+、Sn4+离子对YIG的c位Y3+、a位Fe3+离子的取代,得出在适当工艺条件下,当x=0.7、y=0.3时,材料具有良好的温度稳定性,Ms=75×10-4T、ΔHk=1.1 kA/m。材料很好地满足了宽温度稳定性、高功率用x波段旋磁器件的要求。

氧化物法低温烧结Li系铁氧体的固相反应、致密化过程及微波性能

采用普通陶瓷工艺结合精细球磨制备了Li0.5-0．5，ZnxMnaFe2.5-0.5x-aO4（0．1≤x≤0．6）和（LiFe）（1-x＋y）/2ZnxTiyFe2．5-x／2—3y／2MnaO4（0．1≤x≤0．25，0≤y≤0．4）铁氧体超细粉料（～200nm）。不同预烧温度粉料样品的XRD分析表明，生成尖晶石的固相反应从500～600℃开始，到700℃完成。预烧料的磁化强度．烧结温度曲线表明，大量生成磁性尖晶石相Li铁氧体的温度大约在550～700℃。在该LiZn铁氧体材料的烧结中出现了先膨胀后收缩的现象，致密化主要发生在固相反应基本完成之后。Li0.365Zn0.27MnaFe2.365-aO4的密度和收缩率、铁磁共振线宽△H和自旋波线宽△Hk、饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc等性能参数的烧结温度曲线表明，在880±10℃下获得了良好低温烧结特性和电磁性能，特别是△Hk值为普通样品的3～4倍。根据饱和磁化强度的温度曲线，确定出Ms=400（1±5％），358（1±5％）和255（1±5％）kA／m材料的居里温度分别为475、540和430℃。

大功率微波铁氧体材料

简要介绍了大功率微波铁氧体材料的设计原理及所采取的技术措施。给出了Dy:YGdIG的主要实验结果以及定型材料的性能和使用情况。

宽温度、大功率微波铁氧体材料研究

宽温度稳定性、大功率一直是微波铁氧体材料研究的重点。本文利用氧化物工艺，通过Gd^3＋、Sn^4＋离子对YIG的取代，制成了饱和磁化强度为943Gs、在-40℃～100℃范围内具有良好的温度稳定性的大功率YGdCaSnIG微波石榴石铁氧体。

Co^(2+)取代对Ni铁氧体材料微波特性的影响

采用陶瓷工艺制备了Ni_(1-z)Co_z Fe_2O_4(0≤z≤0.04)微波铁氧体材料,研究了快弛豫离子Co^(2+)取代对Ni铁氧体材料微波性能的影响。结果表明,加入微量取代离子Co^(2+),随取代量的增大铁氧体材料的自旋波线宽ΔHk呈线性增大;材料的铁磁共振线宽ΔH先降后升,在Co含量为z=0.02时,材料ΔH出现最小值;Co^(2+)取代对材料的饱和磁化强度M_s、介电损耗的影响不大。

微波铁氧体材料近期进展述评

根据最近(2008.10.10)举行的第十届国际铁氧体会议(ICF10)和第十三届全国磁学会议(2008.10.31)资料,以及近两年有关专业会议文献等,综合报导了国内外微波铁氧体材料研究方面的近期动态。

热压细晶高功率微波铁氧体

利用热压工艺制备出了细晶粒（２μｍ）ＹＩＧ铁氧体材料，测量了其微波性能，结果表明，细晶粒铁氧体的自旋波线宽ΔＨｋ显著提高，其ΔＨｋ与晶粒尺寸有ａ－１．７０的相依关系。同时，分析讨论了细晶粒铁氧体铁磁共振线宽ΔＨ的致宽因素。

热压烧结尖晶石多晶微波铁氧体材料研究

采用普通陶瓷工艺制备了尖晶石多晶微波LiZn铁氧体XJ50粉料,采用热压烧结制备了铁氧体材料,研究了热压烧结工艺参数对材料微观结构、电磁性能的影响。结果表明,在实验烧结温度范围950~1020℃,各样品均具有致密、均匀的单相尖晶石LiZn铁氧体结构,气孔率P均小于0.75%;烧结温度980℃、400℃开始加压1 t的条件下,材料的电磁性能最好,饱和磁化强度4πM_(s)达到5017 G、铁磁共振线宽ΔH降低到150 Oe以下、自旋波线宽ΔH_(k)约为5.8 Oe;在1000℃的相同烧结温度下,热压烧结与普通烧结比较,4πM_(s)由4795 G提高到4880 G,ΔH降低了近15%,ΔH_(k)提高了约83%,材料的P由2%减小到0.7%。热压烧结制备的材料致密、均匀、晶粒小、电磁性能优良,是研制高性能铁氧体材料的有效途径。

不同脉冲宽度下微波铁氧体材料临阈射频场的测量

给出了采用平行泵激励方式,纯YIG和多种掺Gd石榴石结构微波铁氧体材料在脉冲宽度t_d分别为0.7、1.0、1.5和2.0μs时,临阈射频场h_(ct)的测量结果,通过外推计算出这些材料无限宽脉冲下的自旋波线宽ΔH_k。结果表明,微波铁氧体材料的高功率承受能力不仅与材料的自旋波线宽ΔH_k有关,还与h_(ct)外推直线的斜率及所在高功率微波信号的脉冲宽度t_d有密切的关系;在工程应用中,选择高功率微波铁氧体材料除了需考虑材料的自旋波线宽ΔH_k,还应充分了解材料在不同脉冲宽度下的临阈射频场h_(ct)。

Co^2+取代对LiZnTi铁氧体旋矩材料性能的影响

制备了尖晶石LiZnTi高功率旋矩铁氧体材料富Li1+补偿和无额外Li1+补偿两个配方系列材料,分别研究了快弛豫离子Co2+取代对其性能的影响,并比较了两个配方系列材料性能随Co2+取代量的变化。研究表明,材料的自旋波线宽ΔHk随取代量增加线性增大;铁磁共振线宽ΔH先降低而后增高,取代量0.009附近有最小值;但材料矫顽力Hc随取代量增加呈线性增大,剩余磁感应强度Br、剩磁比R随取代量增加降低。两种配方设计,Co2+取代对材料性能影响趋势相同,富Li1+配方设计能有效减缓Co2+取代导致的剩磁比R、剩余磁感应强度Br下降的趋势,材料具有更小的介电损耗角正切tanδε;缺点是富Li1+补偿系列材料的矫顽力Hc的增大快于无额外Li1+补偿系列配方材料。

Gd^(3+)取代及十二面体空位对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备足量和缺量Gd^(3+)取代的钇铁石榴石铁氧体,研究通过缺量Gd^(3+)取代在十二面体位(24c)引入空位对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、居里温度、电阻率等性能的影响。研究表明,24c空位可促进了烧结阶段的致密化过程和晶粒生长。通过适量引入24c空位,铁磁共振线宽从154 Oe减小到64 Oe,自旋波线宽从9.7 Oe提高到24.4 Oe。空位的存在还增强了16a位与24d位Fe^(3+)之间的超交换作用,提高了材料的居里温度。另外,空位对铁氧体材料电阻率影响不大,使其具备优异的介电性能。

Dy^(3+)及Ca^(2+)-Ge^(4+)联合取代对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备Dy^(3+)和Ca^(2+)-Ge^(4+)取代的钇铁石榴石铁氧体,考察Dy^(3+)和Ca^(2+)-Ge^(4+)取代对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、电阻率等性能的影响。研究表明,Dy^(3+)取代24c位的Y^(3+),对样品显微结构、饱和磁化强度、电阻率和介电损耗无明显影响。随着Dy^(3+)取代量的增加,自旋波线宽从8.9 Oe提高到28.5 Oe。为了降低材料的损耗,采用适量的Ca^(2+)-Ge^(4+)取代24c位的Y^(3+)和24d位的Fe^(3+),铁磁共振线宽从162 Oe减小到102 Oe,自旋波线宽从15.3 Oe增大到22.5 Oe。此外,Ca^(2+)-Ge^(4+)取代对石榴石铁氧体的介电损耗影响不大,使其保持良好的介电性能。

Gd^(3+)和In^(3+)联合取代对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备Gd^(3+)和In^(3+)取代的钇铁石榴石铁氧体,研究Gd^(3+)和In^(3+)取代对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、电阻率等性能的影响。研究表明,Gd^(3+)取代24c位的Y^(3+),对样品显微结构、居里温度和电阻率无明显影响。随着Gd^(3+)取代量的增加,自旋波线宽从9.7 Oe提高到21.7 Oe。为了降低石榴石铁氧体损耗,采用适量的In^(3+)取代16a和24d位的Fe^(3+),铁磁共振线宽从198 Oe减小到95 Oe。此外,In^(3+)取代对石榴石铁氧体的电阻率、介电常数和介电损耗影响不大,使其保持良好的介电性能。

溶胶-凝胶法制备钇铁石榴石(YIG)研究

以柠檬酸为络合剂、用溶胶-凝胶法制备了钇铁石榴石Y3Fe5O12(YIG)材料。XRD分析表明生成石榴石相的固相反应在700℃左右开始,至900℃基本上完成,比普通陶瓷工艺提前100℃。预烧料比饱和磁化强度σsp以及相对磁化强度σsp/σss(σss为烧结样品比饱和磁化强度)数据与XRD结果相符。收缩率数据表明,材料致密化滞后于固相反应400℃以上。粉料粒度随热处理温度增高(700℃～950℃)而增大(13～60nm)。给出了材料的烧结特性(密度、气孔率、收缩率)及SEM照片。讨论了铁磁共振线宽△H和自旋波线宽△Hk随烧结温度的变化。在最佳烧结温度1240℃下获得的△H为4.46kA/m(56Oe),△Hk为0.33kA/m(4.1Oe)。这个△Hk值为一般YIG材料△Hk的2倍。这里的烧结温度比普通陶瓷工艺的YIG材料低了200℃。

复合取代对石榴石铁氧体材料高功率特性的影响

利用传统陶瓷工艺制备了化学式为Y3-aGdaFe5-b-cAlbMncO12的复合石榴石铁氧体,研究了Gd3+、Al3+和Mn3+复合取代对(YGdAlMn)IG铁氧体材料高功率特性的影响。结果表明,烧结试样的饱和磁化强度随着Gd3+、Al3+含量的增加而降低,其自旋波线宽、温度稳定性(10~180℃之间的温度系数为(-1.9^-2.8)×10-3(1/℃))随Gd3+含量的增加而增大;同时Mn3+取代可以明显提高电阻率、降低介电损耗。这些特性的改善对制备高功率石榴石铁氧体器件具有指导意义。

氧化钆掺杂钇铟铝复合石榴石铁氧体的结构与性能

用固相反应法制备了化学通式为Y3-xGdxIn0.1Al0.3Fe4.56Mn0.04O12的系列铁氧体试样,结合X线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和磁性能测试等手段,研究了掺杂Gd3＋对复合石榴石铁氧体结构和性能的影响。结果表明：Gd3＋掺杂量x在0-1.5之间变化时,所制备的试样为单相石榴石结构,且晶粒大小和相对密度不受Gd3＋掺杂量的影响;铁氧体的饱和磁化强度会随着x的增大而显著降低,铁磁共振线宽和自旋波线宽都随x的增大而增大,铁氧体的温度稳定性得到提高。

Dy^（3＋）取代的石榴石材料研究

用普通陶瓷工艺制备了Ｄｙ（３＋）取代的ＹＧｄＡｌＩＧ和ＹＧｄＣａＧｅＩｎＩＧ多晶材料。测量了材料的饱和磁化强度Ｍｓ、铁磁共振线宽、介电特性、居里温度及Ｍｓ的温度特性。实验表明，线宽随Ｄｙ（３＋）含量而线性增加。