微波介电陶瓷与微波磁介电陶瓷

微波陶瓷的应用越来越受到人们的重视。文章概括介绍了二元系微波介电陶瓷ＢａＯ－ＴｉＯ２和微波磁性陶瓷ＢａＯ—Ｆｅ２Ｏ３，以及三元系微波磁介电陶瓷ＢａＯ—Ｆｅ２Ｏ３—ＴｉＯ２的研究情况，并对预期进展作了展望。

尖晶石结构磁介电材料的研究进展

随着通信技术的发展,对无限通信设备的集成度有了更高的要求,天线小型化成为目前重要的研究方向。等磁介电材料是一种既具有磁导率又具有介电常数,且磁导率和介电常数几乎相等的材料,使用等磁介电材料作为天线的基板,能有效的减小天线的尺寸,提高带宽,增加辐射效率。铁氧体是由Fe2O3和一种或多种金属氧化物复合而成,具有较高的磁导率和介电常数,由于其同时具有磁特性和介电特性,是一种潜在的等磁介电材料。综述了近几年尖晶石结构磁介电材料的国内外研究进展,着重讨论了掺杂改性对烧结温度、磁导率、介电常数、直流电阻等电磁特性的影响。最后指出目前研究中存在的问题,并展望了该材料在未来发展的方向。

BaTiO3/La0.67Sr0.33MnO3-δ复合薄膜的磁致电极化和磁介电特性研究

采用脉冲激光沉积法制备了BaTiO_3(BTO)与缺氧的铁磁绝缘态La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_(3-δ)(LSMO)构成的磁电复合薄膜,研究了20—300K温度区间内磁场对电极化特性和介电特性的影响.研究发现,施加磁场使得电滞回线的剩余极化强度和矫顽场均增大,其变化率峰值分别为111.9%和89.6%,峰值温度分别为40K和60K.异质结具有显著的磁介电效应,在测量温度区间内,磁场使得介电常数增大,介电损耗减小.在0.8T场强下,介电常数的最大磁致变化率出现在60K,达到了300%,而介电损耗也在此温度实现了最大变化,减小为零场时的50.9%.该磁电复合薄膜的磁致电极化和磁介电特性的极值均出现在LSMO层的磁电阻峰值温度附近,这说明磁场对电滞回线和介电参数的调制应该源自电荷相关的耦合作用.其可能的机理是磁场使得锰氧化物中的Mn离子局域磁矩趋于有序排列,并通过自旋-轨道耦合以及界面效应间接影响了BTO的电极化特性.研究结果对于多铁器件的开发和应用具有重要意义.

Ta_2Co_4O_9的低温磁介电及磁电性质研究

利用高温固相反应法制备Ta_2Co_4O_9多晶样品,并对其磁性、介电及磁电耦合性能进行了研究.结果表明,磁场作用下的介电温谱在磁相变温度(20 K)附近出现异常,且异常峰的强度随着外加磁场的增加而增强.与此同时,还观测到关于磁场线性增强的电极化,表明该材料具有线性磁电耦合效应.

Bi_(2)Fe_(3)AlO_(9)陶瓷的磁介电效应研究

采用溶胶凝胶法合成了具有莫来石结构的单相Bi_(2)Fe_(3)AlO_(9)多铁性陶瓷材料,并对其结构、磁性和磁介电效应展开实验研究。与母相Bi_(2)Fe_(4)AlO_(9)相比,由于Bi_(2)Fe_(3)AlO_(9)中的非磁性离子掺杂破坏了原有的自旋失措结构,因此,在温度为70 K附近,样品出现1个亚铁磁转变;当温度进一步降低到24 K时,样品表现出类自旋玻璃相。温度为247 K时,样品的介温曲线出现1个介电峰,其特征温度与频率无明显依赖关系;随着外加磁场的增大,介电特征峰强度增大,特征温度向高温移动,表现出磁介电效应。在特征温度附近表现出正磁介电效应,而在其它温度区间则表现出负磁介电效应。

顺磁性La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3层对Bi_(0.8)Ba_(0.2)FeO_3薄膜多铁性能的影响

界面效应在提升异质结构材料的多铁性能方面有着重要的作用.本文采用脉冲激光沉积技术在SrTiO_3(STO)基片上制备了Bi_(0.8)Ba_(0.2)FeO_3(BBFO)/La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3(LSMO)异质结.X-射线衍射图谱表明异质结呈现单相外延生长,利用高分辨透射电镜进一步证实了BBFO为四方相结构.X-射线光电子能谱证实异质结中只存在Fe^(3+)离子,没有产生价态的变化,揭示了异质结铁电和铁磁性的增强与BBFO/LSMO的界面有关.同时,测试了磁电阻(MR)和磁介电(MD),当磁场强度为0.8 T,温度为70 K时,MR约为-42.2%,M D约为21.2%.并且发现在180 K时出现磁相的转变.实验结果揭示出异质界面效应在提升材料的多铁性和磁电耦合效应方面具有超常的优点,是加快多铁材料实际应用的有效途径.

不同形貌BiFeO_(3)微量填充PVDF复合膜的储能性能研究

采用固相法、水热法和静电纺丝法分别制备了块状、花状和纤维状的BiFeO_(3)粉体.采用流延法制备了三种填料的BiFeO_(3)/PVDF复合材料.通过红外光谱(FT-IR)观察到PVDF的三种晶相(α、β、γ).由氮气吸附/脱附实验证明,不同形貌BiFeO_(3)粉体的比表面积存在较大差异.其中,纤维状BiFeO_(3)粉体的比表面积最大.BiFeO_(3)粉体形貌也影响了复合材料的磁介电性能,通过磁介电测试进行研究.对于三种0.5 vol%BiFeO_(3)/PVDF复合材料,纤维状BiFeO_(3)/PVDF复合材料在10^(4)Hz时具有较高的介电常数(~21)和较低的介电损耗(~0.12).在相同电场下,纤维状BiFeO_(3)/PVDF复合材料中纤维的偶极距较大,使其具有较高的极化率和储能密度.

基于NiCuZn铁氧体的小型化T-DMB天线

采用传统的固相反应法制得了宽频段低损耗的NiCuZn铁氧体材料,研究了Co_2O_3掺杂对NiCuZn铁氧体磁电特性的影响。研究表明,当Co_2O_3掺杂量为1.0 wt%时,该铁氧体在200 MHz下的磁导率和介电常数约为14,磁损耗和介电损耗角正切分别为0.017和0.012。基于此材料设计了一种小型化地面数字多媒体广播(T-MDB)天线。该天线具有结构紧凑、损耗低、带宽宽等优良性能,其辐射模式接近全向,中心频率(195 MHz)的峰值增益达到-0.03 dB,是一种适用于移动手持终端的小型化天线。