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。

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。

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。

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℃。

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℃。

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。

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。

La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3电子自旋共振线宽的自旋波理论

采用固相反应法制备巨磁电阻材料La0.67Ca0.33MnO3,测试其电子自旋共振,并采用自旋波理论解释自旋共振线宽的变化.通过对自旋波能量的计算机自洽计算,得到了自旋相互作用的重正化因子{1-e(T)/S},重正化因子随体系温度升高而降低表明,温度上升导致自旋波频率发生软化现象,使得体系结构不稳定,由此可知实验未探测到相变区自旋波能量的原因.理论计算表明,自旋共振线宽随温度升高而减小是由于自旋波耦合模的数目减少所致.

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。

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。

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。

有效线宽ΔH_(eff)和场移S的来源分析

考虑了晶粒表层中由杂质和应力引起的表面单轴各向异性场，计算表明非共振ΔＨｅｆｆ 源于晶粒表层的自旋波共振损耗χｓ＋ ＂ ，场移源于χｓ＋ － χｂ＋ 。理论与实验十分一致。

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。

交换耦合NiFe/TbCo双层膜的铁磁共振研究(英文)

本文用铁磁共振(FMR)方法研究了 NiFe/TbCo 双层膜的交换耦合作用,其铁磁共振波谱显示出共振吸收与耦合作用间的紧密联系。交换耦合作用场增大,自旋波共振模式向一致共振峰模式退化,而一致共振线宽与交换耦合场存在着线性关系,直至自旋共振峰消失,而一致共振线宽达最大值。这些现象可用我们建立的简单的磁化强度作半抛物线型变化的模型进行解释,实验与理论基本吻合。说明由于 TbCo 膜的耦合作用,NiFe 膜的磁化强度的方向不再是一致的,共振波谱的计算必须考虑磁化矢量的空间变化。