高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体及制备方法技术

一种高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体，属于铁氧体材料制备技术领域。所述石榴石铁氧体包括主配方和添加剂，主配方为Y3‑

【技术实现步骤摘要】
高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体及制备方法


[0001]本专利技术属于铁氧体材料制备
，具体涉及一种高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体及制备方法。

技术介绍

[0002]随着5G通信的高速发展，其要求的小型化、高功率器件，促使其中的微波器件往更高的带宽和功率、更低的损耗方向发展，这就要求用于微波器件中的关键核心材料—石榴石铁氧体必须兼具高饱和磁化强度(4πMs)、高自旋波线宽(ΔH
k
)与低铁磁共振线宽(ΔH)，与此同时，为了提高器件的高温可靠性，往往还需要具有更高的居里温度(T
c
)。
[0003]阿尔弗雷德大学纽约州立陶瓷学院的Cho Yong S使用缺铁配方Y3Fe
4.85
O
12
，加入0.6wt％SiO2和0.15wt％MnO2的添加剂，利用溶胶
‑
凝胶法制备粉体，粉体在1500℃烧结3小时后，得到的材料饱和磁化强度4πMs为1576Gs，自旋波线宽ΔH
k
从3.1Oe提高到了12.6Oe，但铁磁共振线宽ΔH高达142Oe(Cho Y S,Burdick V L,Amarksoon R W.Enhanced microwave magnetic properties in nonstoichiometric yttrium iron garnets for high power applications[J].IEEE Transactions on Magnetics,1998,34(4):1387
‑
1389)，另外该方法也不适用于工业化的生产。
[0004]中国专利CN110981461A公开的石榴石铁氧体材料化学式组成为Y3‑
x
‑
y
‑
z
Gd
x
Ca
y
Cu
z
Fe5‑
a
‑
b
‑
c
In
a
V
b
Al
c
O
12
，在1500℃烧结5小时，材料的自旋波线宽ΔH
k
只有10.2Oe，饱和磁化强度4πMs仅为850Gs，同时居里温度T
c
也仅为190℃。
[0005]当前微波铁氧体高功率石榴石材料通常采用钇钆系列石榴石(YGdIG)，而高性能的高功率微波铁氧体材料一般要选用钇钆钙钒石榴石(YGdCaVIG)材料。在YGdIG或YGdCaVIG中，Gd
3+
离子有提高自旋波线宽ΔH
k
并改善饱和磁化强度4πMs的作用，但它同时也带来铁磁共振线宽ΔH的增大。为了降低铁磁共振线宽ΔH可采用In
3+
、Sn
4+
等离子取代八面体位(16a)Fe
3+
离子，然而取代后居里温度T
c
有明显下降。综上，目前的微波石榴石铁氧体材料是无法同时兼顾高功率、高居里温度和低线宽特性的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，针对
技术介绍
存在的缺陷，提出了一种高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体及制备方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体，其特征在于，所述石榴石铁氧体包括主配方和添加剂，所述主配方为Y3‑
x
‑
z
‑
t
Gd
x
‑
y
Dy
z
Ca
t
In
w
Ge
t
Fe5‑
w
‑
t
‑
δ
O
12
‑
1.5δ
‑
1.5y
，0.01≤t≤2.00，0≤w≤1.00，0.02≤x≤2.00，0.05≤y≤0.8，0.01≤z≤0.3，δ为缺铁量，0≤δ≤0.6；
[0009]所述添加剂占主配方的重量百分比为：0.02～0.30wt％Bi2O3、0.02～0.30wt％BaTiO3。
[0010]一种高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体的制备方法，其特征在于，包括以下
步骤：
[0011]步骤1、配料：
[0012]以Y2O3，Gd2O3，Dy2O3，CaCO3，In2O3，GeO2，Fe2O3作为原料，按照化学式Y3‑
x
‑
z
‑
t
Gd
x
‑
y
Dy
z
Ca
t
In
w
Ge
t
Fe5‑
w
‑
t
‑
δ
O
12
‑
1.5δ
‑
1.5y
的比例进行称料，混料；其中，0.01≤t≤2.00，0≤w≤1.00，0.02≤x≤2.00，0.05≤y≤0.8，0.01≤z≤0.3，0≤δ≤0.6；
[0013]步骤2、一次球磨：
[0014]将步骤1得到的粉料进行一次球磨，球磨时间为4～8小时；
[0015]步骤3、预烧：
[0016]将步骤2得到的一次球磨料烘干后，在900～1200℃温度下预烧1～4h，得到主配方；
[0017]步骤4、掺杂：
[0018]在步骤3得到的粉料中加入添加剂，添加剂占主配方的重量百分比为：0.02～0.30wt％Bi2O3、0.02～0.30wt％BaTiO3；
[0019]步骤5、二次球磨：
[0020]将步骤4得到的粉料进行二次球磨，球磨时间为4～8小时；
[0021]步骤6、成型：
[0022]在步骤5得到的粉料中加入10～15wt％的PVA粘合剂，造粒、成型，并压制成坯件；
[0023]步骤7、烧结：
[0024]将步骤6成型后得到的坯件置于烧结炉内进行烧结，烧结温度为1250～1500℃，烧结时间为2～6小时，烧结完成后，自然冷却至室温，取出，即可得到所述石榴石铁氧体。
[0025]本专利技术提供的一种高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体，加入快速弛豫离子(Gd
3+
、Dy
3+
)，有效提高了自旋波线宽ΔH
k
，提高了铁氧体材料应用的峰值功率；同时在主配方中减少Gd
3+
含量(y为Gd
3+
缺少量，即空位数量)，在24c位引入空位，有效降低了铁磁共振线宽ΔH、提高了居里温度T
c
和饱和磁化强度4πMs。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术提供的一种高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体，其特征在于，所述石榴石铁氧体包括主配方和添加剂，所述主配方为Y3‑
x
‑
z
‑
t
Gd
x
‑
y
Dy
z
Ca
t
In
w
Ge
t
Fe5‑
w
‑
t
‑
δ
O
12
‑
1.5δ
‑
1.5y
，0.01≤t≤2.00，0≤w≤1.00，0.02≤x≤2.00，0.05≤y≤0.8，0.01≤z≤0.3，0≤δ≤0.6；所述添加剂占主配方的重量百分比为：0.02～0.30wt％Bi2O3、0.02～0.30wt％BaTiO3。2.一种高功率高居里温度低线宽石榴石铁氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、配料：以Y2O3，Gd2O3，Dy2O3，CaCO3，In2O3，GeO2，Fe2O3作为原料，按照化学式Y3‑
x
‑
z
‑
t
Gd
x
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：余忠，倪鹤年，邬传健，孙科，兰中文，蒋晓娜，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：