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策元件用微波鐵氧體材料。 本文正是針對上述問題，以Z型六角鐵氧體材料為主要研究對象，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)溫度和保溫時間等工藝參數(shù)，通過掃描電鏡分析、X-射線衍射分析等手段剖析了

3、改變工藝參數(shù)對六角鐵氧體材料微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，通過對材料復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率、介電常數(shù)以及品質(zhì)因數(shù)等的測量掌握了工藝參數(shù)對材料電磁性能的影響規(guī)律，根據(jù)實驗結(jié)果對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的直接原因。 三、研究了不同摻雜劑對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程。研究了摻入由溶膠一凝膠法獲得的同成分納米粉