[发明专利]一种钇铁石榴石材料铁磁共振线宽测量方法

说明书

本发明属于微波铁氧体材料测量领域，涉及钇铁石榴石材料的铁磁共振线宽测量，具体提供一种钇铁石榴石材料铁磁共振线宽测量方法，用以解决钇铁石榴石等铁氧体材料铁磁共振线宽测量的传统谐振腔微扰法存在的球形样品制备较困难以及材料性能参数提取不准确等问题。本发明首次将基于矢网铁磁共振技术的线宽测试方法引入钇铁石榴石铁氧体材料铁磁共振线宽测量中，针对钇铁石榴石材料块状样品，将矢网铁磁共振(VNA‑FMR)测量系统匹配设计为中心导体信号线呈“S”形的“S”型共面波导，实现了钇铁石榴石材料铁磁共振线宽测量，并有效提升测量结果的准确性与可靠性。

技术领域

本发明属于微波铁氧体材料测量领域，涉及钇铁石榴石材料的铁磁共振线宽测量，具体提供一种基于矢量网络分析仪的钇铁石榴石铁氧体材料铁磁共振线宽测量方法。

背景技术

近几十年来多功能集成微波电子器件引起了人们的广泛关注，特别是多晶铁氧体对于射频区域的一些电磁设备具有很高的潜力；微波铁氧体的一个主要特性就是铁磁共振(FMR)现象，铁磁共振测试是表征材料的磁性与磁化动力学特性最常用的手段，已广泛应用于铁氧体、磁性多层纳米材料等的动静态磁性能表征；无论是对基础研究，还是对高频应用，准确和标准化测量微波铁氧体材料的铁磁共振线宽对微波器件的设计有着重要的意义。

当前对于钇铁石榴石等铁氧体材料铁磁共振线宽的测量主要是采用谐振腔微扰法，谐振腔铁磁共振在诸如铁氧体小球及金属薄膜等铁磁材料表征中展现出了良好的效果，但需要注意的是，由于微波腔尺寸固定的原因，此类铁磁共振只能探测到很窄频率范围内的铁磁共振信号，如果想进行变频铁磁共振测试以获得更多磁化动力学信息，就必须使用新型铁磁共振测试技术；此外，腔体铁磁共振采用的样品为球形样品，在测量过程中加工较复杂。

一般而言，铁磁共振线宽的来源包括本征效应与外部效应，为了完成对磁化阻尼的准确表征，必须进行宽带FRM测量，即在多个频带上进行测试，进而提取吉尔伯特阻尼常数，以此区分内部阻尼和外部阻尼对铁磁共振线宽的贡献；宽频带FMR测试允许在很宽的频率范围内表征材料，这使得从原始FMR谱线中提取材料参数的准确性得到显著提高。现代宽频铁磁共振将微波信号的发射与接收等统一交由矢量网络分析仪或专用的微波信号接收装置处理，构成了常用的矢网铁磁共振(VNA-FMR)；基于矢网铁磁共振的测试方法在诸如磁性薄膜等材料的测试中已被广泛应用，但对于铁氧体等陶瓷材料铁磁共振线宽的测量却并不直接适用。

发明内容

本发明的目的在于针对钇铁石榴石等铁氧体材料铁磁共振线宽测量的传统谐振腔微扰法存在的球形样品制备较困难以及材料性能参数提取不准确等问题，提供一种基于矢量网络分析仪的钇铁石榴石铁氧体材料铁磁共振线宽测量方法；本发明首次将基于矢网铁磁共振技术的线宽测试方法引入钇铁石榴石铁氧体材料铁磁共振线宽测量中，有效提升测量结果的准确性与可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钇铁石榴石材料铁磁共振线宽测量方法，其特征在于，具体为：将钇铁石榴石材料样品裁剪为预设尺寸的块状，将块状样品置于采用矢网铁磁共振(VNA-FMR)测量系统的测量夹具上，设定测量频率进行铁磁共振线宽测量；所述矢网铁磁共振测量系统包括：矢量网络分析仪、程控电源、电磁线圈、测量夹具以及控制PC，所述测量夹具为中心导体信号线呈“S”形的“S”型共面波导，“S”形中心导体信号线的中点处加载块状样品。

进一步的，所述钇铁石榴石铁氧体材料的化学式组成为：Bi_1.5Ca_x+0.8Y_0.7-xFe_4.6-xZr_xV_0.4O₁₂，其中，0.1≤x≤0.6。

进一步的，所述电磁线圈连接程控电源、用于为样品提供偏置磁场；所述测量夹具竖直放置于电磁线圈中央、且两端通过射频连接器与射频传输同轴线缆连接于矢量网络分析仪。

本发明的有益效果在于：