[发明专利]一种YIG微波滤波晶体及其生长方法

说明书

本发明涉及一种YIG微波滤波晶体及其生长方法，属于晶体生长技术领域，包括以下步骤：根据晶体分子式Y_3‑xBi_XFe_5(1‑y)O₁₂，将称量好的原料和无水乙醇混合，球磨，得到一次球磨料；将一次球磨料预烧结，得到YIG预烧料；将YIG预烧料、无水乙醇和助剂，球磨，烘干，得到YIG前驱体粉料；向YIG前驱体粉料中加入聚乙烯醇水溶液，造粒，成型，得到素坯样品；将素坯样品烧结，得到YIG微波滤波晶体，本发明采用固相反应法，以氧化铋作为取代物，使用Bi离子取代YIG铁氧体中十二面体次晶铬中心位置的Y离子，加入助剂使个原料之间混合均匀，得到的晶体具有较低的介电常数和铁磁共振线宽，适用于微波滤饼器中。

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，具体地，涉及一种YIG微波滤波晶体及其生长方法。

背景技术

钇铁石榴石晶体(YIG)是一种具有优异的微波、磁光以及磁性的石榴石结构的功能材料，在红外辐射下呈现全透明状态，被广泛研究应用于各类光学器件、磁光器件和微波器件，是光通信领域的关键材料。

钇铁石榴石晶体(YIG)制备的微波滤波器具有各项优异的性能，但是根据谐振频率f₀＝1/2π(LC)^1/2，在一定的谐振频率下，为缩减器件的结构并降低材料的介电损耗，应尽量采用低介电常数的钇铁石榴石晶体，而现有的钇铁石榴石晶体的介电常数较高，其中纯度较低是主要原因之一，如专利公开号为CN110820045A公开了一种稀土石榴石单晶的制备方法，以PbO-B₂O₃复合助熔剂，专利公开号为CN112267146A公开了一种采用复合助熔剂生长钇铁石榴石晶体的方法，复合助熔剂为Bi₂O₃-B₂O₃，在晶体生长过程中加入助溶剂的优点为降低晶体生长原料的熔点，并且在晶体生长过程中液化的助熔剂浸润样品与样品的间隙，在表面张力的作用下拉近晶粒之间的距离促进生长，但是助熔剂多为非磁性物质，液化后堆积分布在晶粒之间，在晶粒之间形成非磁性阻隔性层，对晶体的自旋波的转到起阻碍的作用，导体晶体铁磁共振线宽的增加，并且还使晶体的介电常数增加，因此提供一种性能较高的YIG微波滤波晶体及其生长方法是目前需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种YIG微波滤波晶体及其生长方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种YIG微波滤波晶体的生长方法，包括以下步骤：

一、原料准备：根据晶体分子式Y_3-xBi_XFe_5(1-y)O₁₂，其中x＝0.5-0.9，y＝0.05-0.075，按照摩尔比分别称取纯度≥99.99％的Y₂O₃、Bi₂O₃和Fe₂O₃原料，将称量好的原料和无水乙醇加入行星球磨机中，转速200-250r/min条件下球磨5-6h，得到一次球磨料；

二、预烧：将一次球磨料烘干过筛置于坩埚中，在氧气气氛下，以2℃/min的升温速率升温至880-900℃，保温2-3h，自然冷却至室温，得到YIG预烧料；

三、球磨：将YIG预烧料过80目筛网后，再次置于行星球磨机中，加入无水乙醇和助剂，转速与步骤一中相同，球磨12h后，取出浆料，在78-80℃下烘干，得到YIG前驱体粉料；

四、成型：向YIG前驱体粉料中加入其质量10％的聚乙烯醇水溶液，造粒，过40-80目筛得到大小均匀的混合颗粒，成型，得到素坯样品；