高频电感用Z型平面六角铁氧体材料研究

摘要

随着通讯技术向高频化方向的发展以及高速数字电路的快速发展，超高频段上的电磁干扰(EMI)问题日益突出，迫切需要能工作在超高频段且性能优异的软磁铁氧体介质材料。其中Z型六角铁氧体由于具有较高的磁晶各向异性，成为最有可能替代尖晶石铁氧体在超高频段应用的磁性介质，有望用作高频片式电感用铁氧体材料和超高频段抗电磁干扰对策元件用微波铁氧体材料。
　　本文正是针对上述问题，以Z型六角铁氧体材料为研究对象，在深入分析了合成机理、掺杂改性和低温烧结机制的基础上，对材料和工艺做了探索性和创新性的研究，主要内容为：
　　一、研究了工艺条件对Z型六角铁氧体材料电磁性能的影响机理。按照工艺流程改变预烧温度、升温速率、烧结温度和保温时间等工艺参数，通过扫描电镜分析、X-射线衍射分析等手段剖析了改变工艺参数对六角铁氧体材料微观结构的影响规律，通过对材料复数磁导率、介电常数以及品质因数等的测量掌握了工艺参数对材料电磁性能的影响规律。
　　二、研究了不同离子取代以及掺杂剂对Z型平面六角铁氧体的改性机制。分别研究了Sr2+、Ti4+-Zn2+离子取代以及MnCO3、P2O5和Y2O3掺杂对Z型平面六角铁氧体显微结构和电磁性能的影响。发现Sr2+离子与Ti4+-Zn2+离子取代能够有效的提高Z型平面六角铁氧体的磁导率。发现Y2O3掺杂析出的Y3Fe5O12石榴石相改善了六角铁氧体的介电常数和磁导率的频率特性。揭示了P2O5掺杂促进晶粒生长从而获得高磁导率的影响机理。发现MnCO3掺杂在改善材料介电特性的同时还促进了磁导率的增加。
　　三、研究了Bi2O3、Bi2O3-SiO2和Bi2O3-MgO掺杂对低温烧结Z型六角铁氧体的作用机理，同时研究了氧气氛低温烧结对Z型六角铁氧体的影响，发现Bi2O3-SiO2和Bi2O3-MgO掺杂以及氧气氛低温烧结显著改善了Z型六角铁氧体材料的高频电磁特性。
　　四、采用sol-gel法合成超细的六角铁氧体粉料(NZHP)并在此基础上制备了低温烧结Z型平面六角铁氧体的材料。同时研究了掺入由溶胶－凝胶法获得的同成分纳米粉体(NZHP)对固相反应法制备低烧Z型平面六角铁氧体的改性机理，利用纳米-微米粒子匹配的方法获得了同时具备高磁导率和较高磁品质因数Q的低温烧结Z型平面六角铁氧体材料。

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第一章 绪 论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的主要研究内容

第二章 Z型六角铁氧体的高温固相反应合成与掺杂改性

2.1 工艺条件对Z型六角铁氧体微观结构和电磁性能的影响

2.2 Sr2+取代对Z型六角铁氧体的影响

2.3 Ti4+-Zn2+复合取代对Z型六角铁氧体的影响

2.4 MnCO3掺杂对Z型六角铁氧体的影响

2.5 Y2O3掺杂对Z型六角铁氧体的影响

2.6 P2O5掺杂对Z型六角铁氧体的影响

2.7 本章小结

第三章 Z型六角铁氧体的低温液相烧结

3.1 Bi2O3掺杂对Z型六角铁氧体材料的影响

3.2 Bi2O3-SiO2复合掺杂对Z型六角铁氧体材料的影响

3.3 Bi2O3-MgO复合掺杂对Z型六角铁氧体材料的影响

3.4 本章小结

第四章 Z型六角铁氧体的软化学合成

4.1 sol-gel法合成Z型六角铁氧体

4.2 纳米-微米粒子组配工艺制备低烧Z型六角铁氧体

4.3 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果