高頻Z型六角鐵氧體材料研究.pdf

1、隨著通訊技術(shù)向高頻化方向的發(fā)展以及高速數(shù)字電路的快速發(fā)展，超高頻段上的電磁干擾(EMI)問(wèn)題日益突出，迫切需要能工作在超高頻段且性能優(yōu)異的軟磁鐵氧體介質(zhì)材料。其中z型六角鐵氧體由于具有較高的磁晶各向異性，成為最有可能替代尖晶石鐵氧體在超高頻段應(yīng)用的磁性介質(zhì)，有望用作高頻片式電感用鐵氧體材料和超高頻段抗電磁干擾對(duì)策元件用微波鐵氧體材料。 本文正是針對(duì)上述問(wèn)題，以Z型六角鐵氧體材料為主要研究對(duì)象，在深入分析了合成機(jī)理、摻雜改性和低溫

2、燒結(jié)機(jī)制的基礎(chǔ)上，對(duì)材料和工藝做了探索性和創(chuàng)新性的研究，主要內(nèi)容為： 一、研究了固相反應(yīng)法合成Z型六角鐵氧體的相變過(guò)程和反應(yīng)規(guī)律。發(fā)現(xiàn)采用片狀Co3O4制得的粉料在1250～1300℃之間預(yù)燒可以獲得單一的Z相；隨著Sr取代量的增加，出現(xiàn)Z相的預(yù)燒溫度區(qū)間將變窄。 二、研究了工藝條件對(duì)材料電磁性能的影響機(jī)理。按照工藝流程改變預(yù)燒溫度、升降溫速率、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間等工藝參數(shù)，通過(guò)掃描電鏡分析、X-射線衍射分析等手段剖析了

3、改變工藝參數(shù)對(duì)六角鐵氧體材料微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，通過(guò)對(duì)材料復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率、介電常數(shù)以及品質(zhì)因數(shù)等的測(cè)量掌握了工藝參數(shù)對(duì)材料電磁性能的影響規(guī)律，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)六角鐵氧體的制備工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。首次提出了利用磁化處理工藝展寬頻帶的方法，發(fā)現(xiàn)特殊微結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)是六角鐵氧體共振頻率向高頻方向移動(dòng)的直接原因。 三、研究了不同摻雜劑對(duì)Z型六角鐵氧體的改性機(jī)制。研究了Y2O3、Nb2O5和Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.4s)O3(

4、PZTS)含量對(duì)Z型六角鐵氧體顯微結(jié)構(gòu)和電磁性能的影響。發(fā)現(xiàn)Y3Fe5O12石榴石相的析出改善了六角鐵氧體的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的頻率特性。揭示了Nb2O5摻雜引起的磁晶各向異性常數(shù)的減小對(duì)獲得高磁導(dǎo)率的影響機(jī)理。發(fā)現(xiàn)PZTS摻雜在改善材料介電特性的同時(shí)還促進(jìn)了磁導(dǎo)率的增加。 四、研究了Bi2O3、Bi2O3-SiO2和Bi2O3-CuO摻雜對(duì)低溫?zé)Y(jié)Z型六角鐵氧體的作用機(jī)理。發(fā)現(xiàn)片狀Co3O4有利于單一Z相的合成和獲得高性能低燒Z

5、型六角鐵氧體。揭示了Bi2O3摻雜對(duì)六角鐵氧體物相構(gòu)成、顯微結(jié)構(gòu)與電磁性能的影響機(jī)理。探討了Zn取代與(Ba0.7Sr0.3)3Cu0.5CO1.5-xZnxFe24O4l(0≤-x≤1.5)鐵氧體磁性能之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)Bi2O3-SiO2摻雜顯著改善了Z型六角鐵氧體材料的高頻電磁特性。 五、采用改進(jìn)的sol-gel法合成超細(xì)的六角鐵氧體粉料(NZHP)并分析了Z型六角鐵氧體的形成過(guò)程。研究了摻入由溶膠一凝膠法獲得的同成分納米粉