提高谐振频率的掺碱Y相六角晶型铁氧体制造技术

公开的是增强的谐振频率的六角晶型铁氧体材料的实施例(诸如Y相六角晶型铁氧体材料)及其制造方法。在一些实施例中，钠或者钾可以添加到六角晶型铁氧体材料的晶体结构中，以达到在用于射频应用的500MHz到1GHz的范围内的改进的谐振频率。

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施例涉及准备用于电子应用(并且更特别的，用于射频(RF)电子产品)中的化合物和材料的方法。
技术介绍
对于磁性电介质天线应用，具有尽可能高的磁导系数(更好地小型化因子和自由空间中的阻抗匹配)和尽可能大的谐振频率(最大工作频率)可以是有利的。然而，本领域已知的具有高磁导系数的材料通常具有低的电磁谐振频率，诸如高于1GHz的谐振频率而磁导系数仅为2。一些之前的解决方案具有增加的磁导系数，但是最大可用频率限制为大约500MHz。已经详细提出了对谐振频率的一些适度改进，但是没有显著扩展六角晶型铁氧体材料的可用频率范围。而且，小型化天线系统使其能够运行于500MHz或者之上的频率可以是有利的。达到这个小型化的一种方法是，在小型化因子在给定频率与产品的磁导系数和介电常数的平方根成正比的情形下，使用磁性电介质天线。在这种情况下，利用与RF辐射的磁交互来小型化天线以及电介质元件。其它的考虑是材料必须是绝缘的，以及磁导系数和介电常数尽可能的相互接近来最小化阻抗失配和反射损耗是有利的。改进材料的一个障碍是没有绝缘磁性材料具有高于700MHz的磁导系数以及略微低的损耗。或者在给定频率改进磁导系数或者提高磁性Q值将把磁性电介质天线的使用频率提高到商用和军事重要的微波区域之内。
技术实现思路
这里公开的是用于提高六角晶型铁氧体材料的谐振频率的方法的实施例，其包括提供具有组成Sr2Co2Fe12O22的Y相六角晶型铁氧体材料和在Sr位上向六角晶型铁氧体中掺杂Na、K或者其它单价碱性金属，以及在钴位上用钪或者铟进行电荷补偿。在一些实施例中，可以向六角晶型铁氧体材料中掺杂硅、铝、锰、或者这三者的任意组合。在一些实施例中，可以向六角晶型铁氧体中掺杂硅，以及硅作为晶粒生长抑制剂。在一些实施例中，可以向六角晶型铁氧体中掺杂锰，以及锰阻止化合物中的铁Fe3还原+。在一些实施例中，钪可以用于电荷补偿。在一些实施例中，铟可以用于电荷补偿。在一些实施例中，六角晶型铁氧体可以在1GHz频率具有小于约6的损耗因子。这里公开的是具有增强的谐振频率的六角晶型铁氧体材料的实施例，其包括具有组成Sr2Co2Fe12O22的Y相六角晶型铁氧体材料，和在Sr位上向材料中掺杂Na、K或者其它单价碱性金属，以及在钴位上包括钪或者铟。在一些实施例中，可以向六角晶型铁氧体材料中掺杂硅、铝、锰、或者这三者的任意组合。在一些实施例中，可以向六角晶型铁氧体中掺杂硅，以及硅作为晶粒生长抑制剂。在一些实施例中，可以向六角晶型铁氧体中掺杂锰，以及锰阻止化合物中的铁Fe3+还原。在一些实施例中，钪可以用于电荷补偿。在一些实施例中，铟可以用于电荷补偿。在一些实施例中，六角晶型铁氧体可以在1GHz频率具有小于约6的损耗因子。这里公开的是射频装置的实施例，其包括具有组成Sr2Co2Fe12O22的Y相六角晶型铁氧体材料，和在Sr位上向材料中掺杂Na、K或者其它单价碱性金属，以及在钴位上包括钪或者铟。在一些实施例中，可以向六角晶型铁氧体材料中掺杂硅、铝、锰、或者这三者的任意组合。在一些实施例中，可以向六角晶型铁氧体中掺杂硅，以及硅作为晶粒生长抑制剂。在一些实施例中，可以向六角晶型铁氧体中掺杂锰，以及锰阻止化合物中的铁Fe3+还原。在一些实施例中，钪可以用于电荷补偿。在一些实施例中，铟可以用于电荷补偿。在一些实施例中，六角晶型铁氧体可以在1GHz频率具有小于约6的损耗因子。这里公开的是用钾掺杂y相六角晶型铁氧体材料的方法的实施例，其包括提供y相锶六角晶型铁氧体材料，以及用包括钾的三价离子组成或者包括钾的四价离子组成来替换至少一部分锶以形成高谐振频率六角晶型铁氧体，当三价离子用于替换时组成是Sr2-xKxCo2-xMxFe12O22，M是任意三价离子，以及当四价离子用于替换时化合物是Sr2-2xK2xCo2-xNxFe12O22，N是任意四价离子。在一些实施例中，x在三价替换中可以从0到1.5，在四价替换中可以从0到0.75。在一些实施例中，y相锶六角晶型铁氧体材料可以包括Sr2Co2Fe12O22。在一些实施例中，M可以从包括Sc、Mn、In、Cr、Ga、Co、Ni、Fe、Yb、或者任意镧系元素离子的组中选择。在一些实施例中，N可以从包括Si、Ge、Ti、Zr、Sn、Ce、Pr、Hf或Tb的组中选择。在一些实施例中，用钾来替换至少一部分锶可以包括向y相锶六角晶型铁氧体材料中加入碳酸钾。在一些实施例中，高谐振频率六角晶型铁氧体可以在1GHz频率具有小于1的损耗因子。在一些实施例中，高谐振频率六角晶型铁氧体可以具有Sr1.75K0.25Co1.75Sc0.25Fe12O22或者Sr1.75K0.25Co1.75In0.25Fe12O22组成。在一些实施例中，高谐振频率六角晶型铁氧体可以具有Sr1.5K0.5Co1.5In0.5Fe12O22或者Sr1.5K0.5Co1.5In0.5Fe12O22组成。这里公开的是用于射频操作的天线的实施例，其包括具有用包括钾的三价离子组成或者包括钾的四价离子组成将至少一部分锶替换出去的y相锶六角晶型铁氧体材料，以形成高谐振频率六角晶型铁氧体，当三价离子用于替换时组成是Sr2-xKxCo2-xMxFe12O22，M是任意三价离子，以及当四价离子用于替换时组成是Sr2-2xK2xCo2-xNxFe12O22，N是任意四价离子。在一些实施例中，x在三价替换中可以从0到1.5，在四价替换中可以从0到0.75。在一些实施例中，y相锶六角晶型铁氧体材料可以包括Sr2Co2Fe12O22。在一些实施例中，M可以从包括Sc、Mn、In、Cr、Ga、Co、Ni、Fe、Yb、或者任意镧系元素离子的组中选择。在一些实施例中，N可以从包括Si、Ge、Ti、Zr、Sn、Ce、Pr、Hf或Tb的组中选择。在一些实施例中，钾可以包括碳酸钾。在一些实施例中，高谐振频率六角晶型铁氧体可以在1GHz频率具有小于1的损耗因子。在一些实施例中，高谐振频率六角晶型铁氧体可以具有Sr1.75K0.25Co1.75Sc0.25Fe12O22或者Sr1.75K0.25Co1.75In0.25Fe12O22组成。在一些实施例中，高谐振频率六角晶型铁氧体可以具有Sr1.5K0.5Co1.5In0.5Fe12O22或者Sr1.5K0.5Co1.5In0.5Fe12O22组成。这里公开了用钾掺杂y相六角晶型铁氧体材料的实施例，其包括具有用包括钾的三价离子组成或者包括钾的四价离子组成将至少一部分锶替换出去的y相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高六角晶型铁氧体材料的谐振频率的方法，包括：提供具有组成Sr2Co2Fe12O22的Y相六角晶型铁氧体材料；以及在Sr位上向所述六角晶型铁氧体中掺杂Na、K或者其它单价碱性金属，以及在钴位上用钪或者铟进行电荷补偿。

【技术特征摘要】
2014.10.24 US 62/068,147;2014.10.24 US 62/068,139;1.一种提高六角晶型铁氧体材料的谐振频率的方法，包括：
提供具有组成Sr2Co2Fe12O22的Y相六角晶型铁氧体材料；以及
在Sr位上向所述六角晶型铁氧体中掺杂Na、K或者其它单价碱性金属，以及在钴位上用
钪或者铟进行电荷补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其中向所述六角晶型铁氧体材料中掺杂硅、铝、锰、或者
这三者的任意组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中向所述六角晶型铁氧体中掺杂硅，硅作为晶粒生长
抑制剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中向所述六角晶型铁氧体中掺杂锰，阻止所述组成中
的铁Fe3+还原。
5.根据权利要求1所述的方法，其中钪用于电荷补偿。
6.根据权利要求1所述的方法，其中铟用于电荷补偿。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述六角晶型铁氧体在1GHz频率具有小于约6的损
耗因子。
8.一种具有增强的谐振频率的六角晶型铁氧体材料，包括：
具有组成Sr2Co2Fe12O22的Y相六角晶型铁氧体材料，在Sr位上向所述材料中掺杂Na、K或
者其它单价碱性金属，以及在钴位上包括钪或者铟。
9.根据权利要求8所述的六...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·希尔，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US