[发明专利]高剩磁比高各向异性场SrM微波铁氧体材料及制备方法

说明书

一种高剩磁比高各向异性场SrM微波铁氧体材料及其制备方法，属于铁氧体材料制备技术领域。包括主配方和掺杂剂，主配方以Fe₂O₃、SrCO₃、La₂O₃、CaCO₃、Co₂O₃和Al₂O₃为原料，按照化学式Sr_0.4La_0.3Ca_0.3Fe_11.85‑xAl_xCo_0.15O₁₉进行配比，其中，x＝0.3～1.3；掺杂剂占主配方的重量百分比为：0.60～1.00wt％CaCO₃、0.30～0.70wt％SiO₂、0.10～0.40wt％H₃BO₃。本发明提供的一种高剩磁比高各向异性场SrM微波铁氧体材料，剩磁比大于80％，各向异性场大于21kOe，最大可达29kOe，工作频率大于60GHz。

技术领域

本发明属于铁氧体材料制备技术领域，具体涉及一种高剩磁比高各向异性场SrM微波铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电子信息系统向高频化和小型化的方向发展，电子器件如微波/毫米波隔离器、环形器等器件向高频化、小型化和平面化方向的发展备受重视。对于电子器件而言，提高其工作频率f可直接提高数据的传输效率以及其它优势，这就是5G通信设备的工作频率提高至毫米波段的原因。传统的微波铁氧体器件一般是使用钇铁石榴石铁氧体(YIG铁氧体)制作。由于YIG铁氧体属于软磁铁氧体，其饱和磁化强度4πM_s和各向异性场H_a较低，在实际应用中其工作频率为10～18GHz。

根据基特尔公式：

式中的f为工作频率，H为外加恒定磁场，N_x，N_y和N_z分别为样品在x、y、z轴三个方向的退磁因子，γ为旋磁比。如果要继续提高其工作频率f至毫米波频段，就必须增大外加恒定磁场H，而这势必会增大微波器件的体积和重量。这是与器件的小型化、平面化和轻量化发展方向相矛盾的。因此，若提高铁氧体材料的剩磁比和各向异性场，就能够在微波铁氧体器件的应用设计中可只加很小的外加恒定磁场H甚至去掉外加恒定磁场H，从而实现器件的“自偏置”，这样既能减小器件的体积和重量，又能使器件工作于更高频段，同时满足器件的高频化、小型化和平面化。

针对高剩磁比高各向异性场SrM微波铁氧体研究，成都信息工程大学公布了两款SrM微波铁氧体材料：一款采用微波烧结制备的La-Co取代的SrM微波铁氧体材料，其磁晶各向异性场达到19.3kOe，比饱和磁化强度达到64.6emu/g；另一款采用Bi₂O₃·B₂O₃·SiO₂·ZnO(BBSZ)添加剂掺杂的SrM微波铁氧体材料，其磁晶各向异性场达到19.2kOe，饱和磁化强度达到65.3emu/g。美国塔夫茨大学公布了一款粉末粒径为40nm的SrM微波铁氧体粉末材料，其性能指标为：磁晶各向异性场达到17.2kOe，工作频率达到48.2GHz。

基于上述，目前的SrM微波铁氧体材料难以满足微波磁性器件高频化、小型化、轻量化发展的需求，因此本发明提供了一种高剩磁比高各向异性场SrM微波铁氧体材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对微波铁氧体器件小型化、轻量化与高频化的发展需求与材料性能相矛盾的技术问题，提出了一种高剩磁比高各向异性场SrM微波铁氧体材料及制备方法。