[發明專利]一種高介電常數的鐵氧體材料

在審

• 申請號: 202011378763.1
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112456995A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 陳國良;陳有標;湯小明
• 申請（專利權）人: 江西耀潤磁電科技有限公司
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/40;C04B35/622;C04B35/624;C04B35/626;C04B35/64;H01F1/10;H01F1/34
• 代理公司: 南昌華成聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 36126
• 代理人: 黃晶

本發明屬于鐵氧體材料技術領域，具體涉及一種高介電常數的鐵氧體材料，所述鐵氧體材料為單相材料，鐵氧體中部分鐵離子被鈦離子、鈰離子和鋅離子取代，鈦離子以正電的Ti⁴⁺離子存在，鈰離子以正電的Ce⁴⁺離子存在，鋅離子以正電的Zn²⁺離子存在，鐵氧體中的鐵離子以Fe³⁺和Fe²⁺離子形式共存。本發明利用溶膠凝膠法制備鐵氧體材料，設計特定的制備工藝，在高磁性能的基礎上，提高Fe²⁺/Fe³⁺缺陷偶極子形成量，得到極低調制電壓和很高的介電可調特性的鐵氧體，經測試，介電常數ε≥25，鐵磁共振線寬△H≤6kA/m，介電損耗tgδ_ε≤0.0005，具有成本低，介電常數高等特性，可以用于解決微波器件小型化等難題。

技術領域

本發明屬于鐵氧體材料技術領域，具體涉及一種高介電常數的鐵氧體材料。

背景技術

隨著通信技術和電子技術的快速發展，電子器件的集成化、小型化和多功能化將是一個重要的發展方向。如果一種材料同時具有較好的介電性能和磁性能，譬如具有電容特性的同時，保持較高的磁化強度，則對材料在多功能器件領域的應用將起到非常重要的作用。一般情況下，同時具有高介電性和磁性能的材料，通常通過多種材料的復合來實現。例如，通過鐵電鐵磁材料的復合可以同時獲得一定的介電性能和磁性能。但多種材料的復合，受到復合定律的影響，復合后相應的性能會比單相時的性能下降很多，有時難以獲得理想的材料。目前通過滲流效應的引入，結合一些特殊的工藝處理，在某些特定條件下獲得的復相材料可以同時具有較好的介電性能和較好磁導率，可以在相關科學技術領域得到很好應用，但是這種復相材料相對制備工藝還比較復雜，因而生產成本較高。

鐵氧體是一種具有優異磁性能的材料，在電子和通信技術中得到廣泛應用。結合上述多功能復合的基本概念，如果能夠尋找一種簡化的方法，在這種材料中獲得既具有高的磁化強度(飽和磁化強度和剩余磁化強度)，又能獲得很高介電常數，則對開發新型復合功能材料以及開辟新的應用領域具有重要意義。

研究發現，一方面，一些高價陽離子(如Ti⁴⁺，Zr⁴⁺)取代鐵氧體中Fe³⁺時，為保持電中性，部分Fe³⁺將轉變為Fe²⁺。在電磁場中，Fe²⁺的存在，將促進電子在Fe³⁺和Fe²⁺之間跳躍，從而形成電荷的不均勻分布，進而形成不均勻電導。這種Fe³⁺和Fe²⁺之間的電子跳躍造成的電導不均勻性將顯著提高材料的介電常數。另一方面，這種鐵氧體的磁化強度與非磁性離子(如Ti⁴⁺)的摻雜量雖然密切相關，但選擇適當的非磁性離子并控制非磁性陽離子的摻雜量，仍然可控制鐵氧體保持較高的磁化強度。進一步，磁化強度還與材料的結晶性和致密性相關，較高的結晶度有利于減少晶界缺陷，增加磁矩，進而提高磁化強度。通過少量離子摻雜，將在鐵氧體中引起一定的晶格畸變，進而提高質點反應活性，可顯著降低鐵氧體的燒結溫度，容易獲得結晶性好、致密性高的復合材料，可達到保持較高磁化強度的目的。顯然通過控制陽離子摻雜，有望在材料保持較高磁化強度的同時，顯著提高其介電性能。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種高介電常數的鐵氧體材料，既具有極高介電常數又具有高飽和磁化強度和剩余磁化強度。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高介電常數的鐵氧體材料，所述鐵氧體材料為單相材料，鐵氧體中部分鐵離子被鈦離子、鈰離子和鋅離子取代，鈦離子以正電的Ti⁴⁺離子存在，鈰離子以正電的Ce⁴⁺離子存在，鋅離子以正電的Zn²⁺離子存在，鐵氧體中的鐵離子以Fe³⁺和Fe²⁺離子形式共存。