低温烧结制备YIG多晶铁氧体

摘要：钇铁石榴石(YIG)其优异的旋磁性能而被广泛应用于微波领域,制成各种微波磁性器件,如环形器、隔离器、移相器等。但其较高的烧结温度(1450℃)阻碍了YIG铁氧体器件向小型化、片式化、集成化方向发展。离子取代、精细制粉、添加ZnO-B_2O_3-SiO_2 (ZBS)玻璃助烧剂三种途径来降低YIG铁氧体的烧结温度。XRD、SEM、激光粒度分析、TEM、TG-DTA、综合磁性能测试等方法对合成粉料和烧结样品表征。如下:离子取代,普通陶瓷工艺,在1100℃烧结3h制备出显微结构均匀致密的Y_(1.05)Bi_(0.75)Ca_(1.2)Fe_(4.4)V_(0.6)O_(12)铁氧体,物相分析为石榴石单相,其他杂峰,其烧结温度比未离子取代的YIG铁氧体的烧结温度降低了近400℃。以Y(NO_3)_3·6H_2O和Fe(NO_3)_3·9H_2O为原料,分别与NaOH和柠檬酸经室温固相反应合成了粒径分布为20~40nm的YIG纳米粉体。结果:以柠檬酸为原料, YIG结晶化温度比以NaOH为原料的低100℃。室温固相反应法合成的YIG纳米粉体物相单一,无任何杂相出现。以合成的纳米粉体为原料,在1320℃烧结显微结构均匀致密的YIG铁氧体,该温度比普通陶瓷工艺制备YIG铁氧体降低了100℃以上,其饱和磁化强度(4πMs)为170mT。添加ZBS玻璃可降低YIG和YBiCaVIG陶瓷的烧结温度。当玻璃添加量为10wt%时,普通陶瓷工艺,YIG的烧结温度可降低到1280℃,YBiCaVIG的烧结温度可降低到950℃。Ca~(2+)、V~(5+)、Bi~(3+)取代和玻璃的掺入导致样品的饱和磁化强度(4πMs)下降,铁磁共振线宽(ΔH)增大,添加5%ZBS玻璃,950℃烧结的YBiCaVIG样品的ΔH为47kA·m~(-1),4πMs为28mT。添加玻璃后,烧结体YIG晶粒较细,自旋波线宽(ΔHk),添加5%ZBS玻璃,1350℃烧结YIG样品的ΔHk为0.84 kA·m~(-1),可用于大功率器件。关键词：YIG论文微波铁氧体论文离子取代论文室温固相反应论文ZBS玻璃掺杂论文

摘要5-6

Abstract6-10

1 绪论10-26

1.1 引言10-18

1.1.1 铁氧体简介10

1.1.2 微波铁氧体的性能要求及分类10-13

1.1.3 微波铁氧体的研究现状及发展趋势13-18

1.2 YIG 的晶体结构及磁性来源18-20

1.2.1 YIG 的晶体结构18-19

1.2.2 YIG 的磁性来源19-20

1.3 YIG 铁氧体的低温烧结技术及研究现状20-24

1.3.1 离子取代20-21

1.3.2 精细制粉21-22

1.3.3 添加助烧剂22-23

1.3.4 先进烧结工艺23-24

1.4 论文选题及创新点24-26

1.4.1 选题依据24-25

1.4.2 课题来源25

1.4.3 论文创新点25-26

2 实验26-31

2.1 实验原料及主要设备26

2.1.1 实验原料26

2.1.2 实验设备26

2.2 实验方案及工艺流程26-30

2.2.1 实验方案26-28

2.2.2 工艺流程28-30

2.3 分析测试30-31

3 离子取代降低YIG 铁氧体烧结温度31-39

3.1 样品制备31

3.2 结果与讨论31-37

3.2.1 粉料的粒度分析31-33

3.2.2 样品的物相分析33-35

3.2.3 样品的显微结构分析35-37

3.3 小结37-39

4 室温固相合成YIG 纳米粉体制备YIG 铁氧体39-49

4.1 样品制备39-40

4.1.1 YIG 纳米粉体的制备39

4.1.3 YIG 铁氧体的制备39-40

4.2 结果与讨论40-47

4.2.1 前驱体的综合热分析40-42

4.2.2 YIG 纳米粉体的物相分析42-43

4.2.3 YIG 纳米粉体的粒径及形貌分析43-45

4.2.4 YIG 铁氧体的显微结构分析45-46

4.2.5 YIG 铁氧体的性能表征46-47

4.3 小结47-49

5 添加ZBS 玻璃助烧剂降低YIG 铁氧体烧结温度49-57

5.1 样品制备49

5.2 结果与讨论49-56

5.2.1 样品的物相分析49-51

5.2.2 样品的显微结构分析51-55

5.2.3 样品的磁性能分析55-56

5.3 小结56-57

57-58

致谢58-59