[發(fā)明專利]一種高剩磁比低損耗復(fù)合六角鐵氧體材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210072833.3
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114409392B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫科;李萬萬;蘭中文;余忠;鄔傳健;蔣曉娜;王武
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01F1/34
• 分類號: H01F1/34;C04B35/26;H01F1/03;H01F41/00;C04B35/622;C04B35/626
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種高剩磁比低損耗復(fù)合六角鐵氧體材料及其制備方法，屬于鐵氧體材料制備技術(shù)領(lǐng)域。所述六角鐵氧體材料包括W型六角鐵氧體主配方、M型BaFe₁₂O₁₉六角鐵氧體和摻雜劑，W型六角鐵氧體主配方包括：BaCO₃、ZnO、CoO和Fe₂O₃，添加劑包括Bi₂O₃、H₃BO₃和SiO₂。本發(fā)明采用陶瓷法合成具有交換耦合作用的W型和M型復(fù)合六角鐵氧體，提高復(fù)合六角鐵氧體的剩磁比和矯頑力，有利于實現(xiàn)微波器件的準(zhǔn)平面特性；對添加劑配比及工藝優(yōu)化，得到了兼具低鐵磁共振線寬特征的W型和M型復(fù)合六角鐵氧體，有利于降低準(zhǔn)平面化器件的插入損耗，實現(xiàn)工程化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵氧體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高剩磁比低損耗復(fù)合六角鐵氧體材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著微波技術(shù)的快速發(fā)展，環(huán)行器正朝著小型輕量化、集成化和低損耗的方向發(fā)展。W型六角鐵氧體因其具有高而可調(diào)的磁晶各向異性場(H_a)、高剩磁比 (M_r/M_s)、高矯頑力(H_c)以及高居里溫度(T_c)而成為極具前景的自偏置材料。利用上述W型六角鐵氧體材料獨有優(yōu)勢能夠為環(huán)行器工作時提供自偏置場，完全擺脫外加磁鋼束縛，使得環(huán)行器能夠以準(zhǔn)平面化狀態(tài)工作，大大降低了器件的體積和質(zhì)量。針對微波器件而言，材料的損耗會導(dǎo)致器件的插入損耗變大，惡化器件性能。因此，要求材料損耗越低越好。迭代有限元法分析表明，對于X波段環(huán)行器而言，500Oe的線寬將導(dǎo)致1dB插入損耗。

針對高剩磁比、低損耗W型六角鐵氧體，約旦大學(xué)(Curr.Appl.Phys.,2018, 18:590-598)公布了一種BaCo₂Fe₁₆O₂₇的W型六角鐵氧體，其性能指標(biāo)為：飽和磁化強度4πM_s＝4391Gs，剩磁比M_r/M_s＝0.16，矯頑力H_c＝90Oe，鐵磁共振線寬ΔH未公布。雖然材料的飽和磁化強度較高，但剩磁比和矯頑力太小，不利于自偏置特性的實現(xiàn)和小型化的發(fā)展。美國東北大學(xué)(J.Appl.Phys.,2013,113: 17B305)公布了一種Co²⁺取代W型六角鐵氧體，其性能指標(biāo)為：飽和磁化強度 4πM_s＝2648Gs，剩磁比M_r/M_s＝0.79，矯頑力H_c＝2133Oe，鐵磁共振線寬ΔH未公布。雖然材料擁有高的矯頑力，但飽和磁化強度和剩磁比有待進(jìn)一步優(yōu)化。電子科技大學(xué)(IOP Conf.Ser.Mater.Sci.Eng.,2020,782:022038)公布了一種主配方為BaNi₂Fe₁₆O₂₇的W型六角鐵氧體，其性能指標(biāo)為：飽和磁化強度σ_s＝68.26emu/g，剩磁比M_r/M_s＝0.80，矯頑力H_c＝2358Oe，鐵磁共振線寬ΔH未公布。雖然材料擁有高的矯頑力，但剩磁比有待進(jìn)一步優(yōu)化。電子科技大學(xué)(J.Alloys Compd.,2019, 772:1100-1104)公布了一種BaZn₂Fe₁₆O₂₇六角鐵氧體，其性能指標(biāo)為：飽和磁化強度4πM_s＝3115Gs，剩磁比M_r/M_s＝0.80，矯頑力H_c＝1011Oe，鐵磁共振線寬ΔH ＝996Oe。由于材料的鐵磁共振線寬過大，不利于實現(xiàn)具有低插入損耗性能的自偏置微波器件。三峽大學(xué)(J.Eur.Ceram.Soc.,2021,41:7717-7722)公布了一種 Gd³⁺取代BaNi₂Fe_16-xGd_xO₂₇六角鐵氧體，其性能指標(biāo)為：飽和磁化強度 4πM_s＝3476Gs，剩磁比M_r/M_s＝0.85，矯頑力H_c＝1527Oe，鐵磁共振線寬ΔH＝624Oe。雖然材料的剩磁比、矯頑力和鐵磁共振線寬都優(yōu)于上述所公布的材料，但材料的飽和磁化強度、剩磁比和鐵磁共振線寬都有待進(jìn)一步優(yōu)化，以期獲得既具有自偏置特性又具有低插入損耗的自偏置微波器件。專利CN106495678A公布了一種 Ba(Zn_1-xCo_x)₂Fe₁₆O₂₇六角鐵氧體，其性能指標(biāo)為：飽和磁化強度4πM_s＝3523Gs，剩磁比M_r/M_s＝0.49，矯頑力H_c＝1693Oe，鐵磁共振線寬ΔH未公布。雖然材料擁有高的矯頑力，但飽和磁化強度和剩磁比有待進(jìn)一步優(yōu)化。專利CN111925201B 公布了一種Sc³⁺取代BaZn₂Fe_16-xSc_xO₂₇六角鐵氧體，其性能指標(biāo)為：飽和磁化強度4πM_s＝3345Gs，剩磁比M_r/M_s＝0.82，矯頑力H_c＝1302Oe，鐵磁共振線寬ΔH未公布。雖然材料擁有高的矯頑力，但飽和磁化強度和剩磁比有待進(jìn)一步優(yōu)化。上述研究表明，W型六角鐵氧體的剩磁比M_r/M_s相對較低，很難突破0.85。鐵磁共振線寬ΔH相對較高，很難低于600Oe。