高功率低损耗制造技术

该发明专利技术公开了一种高功率低损耗

【技术实现步骤摘要】
高功率低损耗NiCuZn微波铁氧体材料及其制备方法


[0001]本技术属于微波铁氧体材料制备
，特别涉及高功率低损耗
NiCuZn
微波铁氧体材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着通信技术的蓬勃发展，对信号的传播有了更高频段
、
更快传播速度
、
更低的信号延迟等要求
。
信号频率的提高，导致信号的衰减大幅增加，在现如今通信及探测技术朝着超视距及小型化的方向进步的发展背景下，如舰载
、
机载
、
星载雷达以及
5G
基站等，都急需同时兼顾小型化
、
高功率以及低损耗的优点
。
在相控阵雷达及
5G
基站中需要大量收发组件
(T/R
组件
)
，每个
T/R
组件中均要求环行器
/
隔离器，用以实现在微波系统天线与发射机之间信号分路隔离
、
匹配以及提高增益
。
环行器的性能对于
T/R
组件至关重要，对于应用于其中的核心铁氧体材料，其饱和磁感应强度4π
M
s
决定了器件工作的频率，低的介电损耗
tan
δ
ε
和铁磁共振线宽
Δ
H
能降低环行器的插入损耗，高的自旋波线宽
Δ
H
k
可以提高器件的最大承受功率，从而满足高功率的要求
。
[0003]Ni
系尖晶石铁氧体具有较高的居里温度
T
c
，可工作于高温恶劣环境，同时因饱和磁化强度4π
M
s
高
(
可达
5200Gs)
，可应用于高频，但是由于氧离子间隙没有完全被阳离子占据，带电粒子易发生移动，故介电损耗
tan
δ
ε
、
铁磁共振线宽
Δ
H
较大，导致损耗较大
。
目前
Ni
系尖晶石铁氧体材料的研究方面主要聚焦于如何降低微波与介电损耗，但收发组件大功率化的迫切要求，急需提升自旋波线宽
Δ
H
k
，以改善材料及器件高功率特性
。
然而，表征微波铁氧体材料损耗性能的铁磁共振线宽
Δ
H
与表征材料高功率特性的自旋波线宽
Δ
H
k
是相互冲突并制约的，需要在提升自旋波线宽
Δ
H
k
的同时，有效抑制铁磁共振线宽
Δ
H。
[0004]为了解决上述问题，本领域研究人员作了很多努力：
[0005]中国专利
CN 115180935 A
公开的
NiCuZn
尖晶石铁氧体材料化学式组成为
Ni1‑
x
‑
y
Zn
x
Cu
y
Mn
z
Fe2‑
z
‑
δ
O4，其中，
δ
为缺铁量，添加剂为
Li2CO3和
V2O5，在
850
～
920℃
烧结5～
10
小时，饱和磁化强度4π
M
s
为
4410
～
4620Gs
，介电损耗
tan
δ
ε
为
3.5
～
4.2
×
10
‑4，铁磁共振线宽
Δ
H
为
109
～
165Oe
，材料的自旋波线宽
Δ
H
k
为
15.6
～
16.3Oe
，同时居里温度
T
c
大于
320℃。
[0006]中国专利
CN 114702310 A
公开的
NiCuZn
尖晶石铁氧体材料化学式组成为：
Ni1‑
a
‑
d+e
‑
g
Zn
a
In
b
Dy
c
Co
d
Sn
e
Mn
f
Cu
g
Fe2‑
b
‑
c
‑
2e
‑
f
‑
δ
O4，其中，
δ
为缺铁量，研究人员通过调节
NiCuZn
铁氧体中
Co
2+
和
Dy
3+
的取代量，在
1100℃
烧结4小时，使材料的饱和磁化强度4π
M
s
为
4520Gs
，介电损耗
tan
δ
ε
为
3.2
×
10
‑4，铁磁共振线宽
Δ
H
为
146Oe
，材料的自旋波线宽
Δ
H
k
达到
37.5Oe
，同时居里温度
Tc
为
475℃。
[0007]基于上述，本专利技术提供了一种高功率低损耗
NiCuZn
微波铁氧体材料及其制备方法
。
该材料具有较高的饱和磁感应强度4π
M
s
、
低的介电损耗
tan
δ
ε
、
较高的自旋波线宽
Δ
H
k
以及适宜的铁磁共振线宽
Δ
H。

技术实现思路

[0008]本专利技术的核心思想在于，通常在
NiCuZn
微波铁氧体中采用
Co
2+
进行快弛豫离子取代，缩短驰豫时间，提高材料的自旋波线宽
Δ
H
k
，但添加的
Co
2+
一般会全部进入晶格，不会对显微结构
(
晶粒大小
、
晶界特性
)
产生影响，故其调控自旋波线宽的作用有限
。
而在主配方中加入
Ho2O3时，一方面同样具有快弛豫特性的
Ho
3+
部分进入尖晶石八面体间隙，缩短驰豫时间，可提高材料的
Δ
H
k
，同时部分
Ho
3+
会与
Fe
3+
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高功率低损耗
NiCuZn
微波铁氧体材料，其特征在于，所述尖晶石铁氧体包括主配方和添加剂，所述化学通式为：
Ni1‑
a
‑
b
Cu
a
Zn
b
Co
c
Ho
d
Fe2‑
c
‑
d
O4，其中，
0.05≤a≤0.40
，
0.10≤b≤0.70
，
0.01≤c≤0.06
，
0.01≤d≤0.10。
添加剂的质量百分比，以氧化物计算为：
0.05
～
0.20wt
％
Bi2O3，
0.05
～
0.20wt
％
CaO
，
0.05
～
0.20wt
％
BaTiO3；
2.
如权利要求1所述一种高功率低损耗
NiCuZn
微波铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1配料：根据化学式
Ni1‑
a
Cu
a
Zn
b
Co
c
Ho
d
Fe2‑
c
‑
d
O4，其中，
0.05≤a≤0.40
，
0.10≤b≤0.70
，
0.01≤c≤0.06
，
0.01≤d≤0.10
，对比例中
d
＝
0.00
，计算并称取各种原料，所述原料为
NiO、CuO、ZnO...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瀚宇，余忠，王宏，蒋晓娜，窦海之，邬传健，李启帆，孙科，兰中文，李子愚，
申请(专利权)人：江西尚朋电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：