[發明專利]一種高介電常數高功率微波鐵氧體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210215666.3
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114436637B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 謝斌;楊菲;王殿杰;廖楊;任仕晶
• 申請（專利權）人: 西南應用磁學研究所（中國電子科技集團公司第九研究所）
• 主分類號: C04B35/40
• 分類號: C04B35/40;C04B35/622;H01F1/34;H01F41/02
• 代理公司: 綿陽市博圖知識產權代理事務所(普通合伙) 51235
• 代理人: 黎仲

本發明公開了一種高介電常數高功率微波鐵氧體材料，屬于微波與磁性材料技術領域，其化學式為:Ysubgt;3?x?y?a?b?c?d?e?/subgt;subgt;f/subgt;Bisubgt;x/subgt;Lasubgt;y/subgt;Lusubgt;z/subgt;Gdsubgt;a/subgt;Ndsubgt;b/subgt;Smsubgt;c/subgt;Dysubgt;d/subgt;Casubgt;e+f/subgt;Snsubgt;e/subgt;Zrsubgt;f/subgt;Fesubgt;5?δ?e?f/subgt;Osubgt;12/subgt;，其中0.8≤x≤1.6，0≤y+z≤0.2，0≤a≤0.7，0≤b+c≤0.06，0.005≤d≤0.05，0.25≤e+f≤0.55，δ為缺鐵量，0.03≤δ≤0.1，本發明還公開了上述材料的制備方法；本發明高介電常數（文中均指相對介電常數ε-subgt;r/subgt;）高功率石榴石型微波鐵氧體材料，兼具高介電常數和高功率特性，并且具有優良的電磁性能；相對介電常數ε-subgt;r/subgt;＞20，介電損耗tanδsubgt;ε/subgt;＜2×10supgt;?4/supgt;，自旋波線寬ΔHsubgt;k/subgt;＞5?Oe，鐵磁共振線寬ΔH≤40?Oe，4πMs≥1700?G，居里溫度Tc＞270℃；本發明高介電常數高功率石榴石型微波鐵氧體材料可有效降低高功率微波環形器隔離器器件設計尺寸，滿足小型化需求。

技術領域

本發明涉及微波與磁性材料技術領域，尤其涉及一種高介電常數高功率微波鐵氧體材料及其制備方法。

背景技術

高功率材料主要解決普通材料高功率非線性效應導致在高功率下造成器件功率承受能力變低的問題。高介電常數微波鐵氧體材料的研究目的是降低環形器、隔離器等器件的設計尺寸，以滿足小型化集成化的需求；若提高微波鐵氧體的介電常數至20以上，那么相關器件的尺寸能夠隨之縮小20%甚至更多，若能夠使應用于高功率微波器件的材料兼顧小尺寸設計所需的高介電常數性能，這對功率微波器件的小型化是十分有益的。

隨著相關技術的發展，對廣泛應用于環形器、隔離器等微波器件的鐵氧體材料的要求越來越高，進而研發具有優異性能的器件適用的鐵氧體材料成為該領域重要技術方向之一。

器件的峰值功率容量主要取決于材料的高功率臨界場h_c，更高的臨界場能夠有效避免由器件的工作環境引起的材料的高功率非線性效應使損耗增加的情況。高功率臨界場與材料的自旋波線寬ΔH_k密切相關，h_c∝ΔH_k(ω/ω_m)，而ΔH_k是材料高功率性能的標志，峰值功率P∝h_c²∝ΔH_k²，所以提高ΔH_k是提高峰值功率的前提條件。自旋波線寬ΔH_k與鐵磁共振線寬ΔH之間存在著較突出的矛盾，很難使產品性能在滿足器件高功率容量的同時又能滿足器件對低磁損耗的要求。石榴石型鐵氧體十二面體位置的快弛豫離子的摻雜用于提升ΔH_k而隨之引起ΔH急劇升高，為了抑制ΔH惡化進行的八面體位置的取代則會使得居里溫度明顯降低，影響材料的溫度特性。

此外，目前的高功率石榴石材料還存在著介電常數ε_r偏低的問題，提升介電常數通常采用在十二面體位置進行Bi³⁺元素取代Y³⁺，但大量的Bi³⁺對介電常數的顯著提升同時也會引起ΔH的增高，使插入損耗惡化。