Mn掺杂对YBiCaZrVIG铁氧体微结构及性能的影响

摘要

用固相反应法在空气气氛中制备了Y2.1Bi0.2Ca0.7Zr0.3V0.2MnxFe4.42-xO12(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)铁氧体,研究了Mn掺量和烧结温度对YBiCaZrVMnIG铁氧体烧结性能、微观结构和电磁性能的影响。研究发现,所有样品均形成单一的石榴石相。Mn的掺入使晶胞参数增加,并促进了YBiCaZrVIG铁氧体的致密化。Fe离子的数量、微观结构的变化以及晶格中离子空位的增多造成了介电损耗先显著降低后略有增加趋势。而介电损耗随着烧结温度的升高和材料的致密化先急剧下降,后由于烧结温度过高使部分Fe3+还原成Fe2+而略有增加。Mn掺量对YBiCaZrVMnIG铁氧体介电常数影响不大,但是随着烧结温度和样品致密度的提高,介电常数呈增大趋势。而饱和磁化强度4πMs随着Mn掺量的增加先呈缓慢降低趋势,后又逐渐增加,但随烧结温度的升高呈相反的变化趋势。因此,在YBiCaZrVIG铁氧体中掺杂适量的Mn能够促进烧结,提高材料的电磁性能。综上,Mn掺量为x=0.04(Y2.1Bi0.2Ca0.7Zr0.3V0.2Mn0.04Fe4.38O12)、烧结温度为1260℃的铁氧体综合性能最佳:RD>98%,εr=15.7,tanδe=2.1×10-4,4πMs=1629 Gs。