高性能旋磁鐵氧體材料及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著當(dāng)今電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展,旋磁鐵氧體器件在工業(yè)中的應(yīng)用越發(fā)重要。其中釔鐵石榴石鐵氧體（YIG）具有鐵磁共振線寬窄、溫度穩(wěn)定性高、介電損耗低等特點，非常適合應(yīng)用于旋磁器件，利于器件往小型化、輕量化、高集成度的方向發(fā)展。
　　在材料方面，本文主要對YIG鐵氧體材料進行了研究。首先探索了制備過程對材料性能的影響。通過傳統(tǒng)氧化物法，制備了YIG鐵氧體樣品。制備過程的主要變量是燒結(jié)溫度，通過XRD、SEM和VSM對樣品進行測試和分析。結(jié)果

2、顯示：燒結(jié)溫度為1450℃的YIG樣品成相最好，磁性能最優(yōu)。然后通過Al3+離子、Gd3+離子和 In3+離子分別摻雜，研究了離子摻雜對 YIG鐵氧體的磁性能影響。通過對樣品相結(jié)構(gòu)和微觀形貌的測試分析，發(fā)現(xiàn)三種離子的最佳摻雜量分別是 Al3+離子x=1.2（Y3Fe5-xAlxO12）， Gd3+離子 x=1.8（Y3-xGdxFe5O12）， In3+離子 x=0.45（Y3Fe5-xInxO12）。對樣品的磁性能測試分析表明：Al3

3、+離子的摻入可以降低材料的飽和磁化強度4?Ms，并且保持鐵磁共振線寬?H基本不變，但會引起居里溫度Tc的下降。Gd3+離子也可以使材料的飽和磁化強度4?Ms下降，但下降的程度不及Al3+作用時的程度。同時Gd3+離子摻雜也可以使室溫范圍內(nèi)材料的溫度穩(wěn)定性有所提高。但 Gd3+離子的引入會導(dǎo)致鐵磁共振線寬?H的增加，因此單獨的Gd3+離子摻雜并不實用。In3+離子摻入可以降低鐵磁共振線寬?H，也可以使材料的介電損耗下降，從而達到降低損耗的

4、目的。
　　對于YIG旋磁鐵氧體材料的應(yīng)用，主要通過環(huán)形器的設(shè)計和制作來探究。首先介紹了鐵氧體結(jié)型環(huán)形器的工作原理，然后利用HFSS電磁仿真軟件設(shè)計了基于YIG鐵氧體的結(jié)型環(huán)形器，并對其進行了模擬仿真。結(jié)果表明在X波段范圍內(nèi)，環(huán)形器的傳輸損耗在-0.15dB左右，回波損耗和隔離度都明顯在-20dB以下，完全滿足設(shè)計指標(biāo)。最后，制作了基于YIG鐵氧體的環(huán)形器實物，并對其進行了測試，結(jié)果表明，制作的實物環(huán)形器與仿真結(jié)果相符，具有環(huán)形特