低损耗石榴石铁氧体材料及其在环行器中的应用研究

摘要

钇铁石榴石铁氧体材料（YIG）是研究其他石榴石铁氧体材料的基础，且因其特有的旋磁特性以及优良的性能参数（窄线宽等）而被广泛地应用于不同频段的微波铁氧体器件当中。因此对钇铁石榴石铁氧体材料（YIG）进行改性研究成为了当今的主要课题之一。本文采用离子取代的方式，并通过固相烧结制备出了Y3Fe5-xSbxO12(x=0~0.4)、Y3-xCaxFe5-xZrxO12(x=0~0.6)、Y3Fe5-2xZnxZrxO12(x=0~0.3)、Y3-xCaxFe5-xSnxO12(x=0~0.6)、Y3Fe5-2xZnxSnxO12(x=0~0.35)铁氧体材料，详细研究了离子取代量对钇铁石榴石铁氧体微观结构以及磁性能的影响。研究表明，Sb3+取代使得石榴石铁氧体材料的铁磁共振线宽增大，介电常数也在不断地增加。Ca2+Zr4+共取代，Zn2+Zr4+共取代、Ca2+Sn4+共取代、Zn2+、Sn4+共取代都可以降低材料的铁磁共振线宽，即降低材料的磁损耗，四种取代分别在 x=0.4，0.1，0.3，0.25时取得最小值，但是随着离子取代量的增加，含有Zr离子的取代可能会生成另相，Sn离子在实验中x取值范围内，取代离子都进入了晶格而随着离子取代量的增加，钇铁石榴石铁氧体的密度与饱和磁化强度等性能根据取代离子的不同而发生变化。本论文还研究制备出了1.4-1.6GHz的微带环行器，根据YIG材料的旋磁特性，并且运用铁氧体微带环行器的设计理论方法，设计出环行器的尺寸，运用HFSS软件进行仿真优化，最终得到最优尺寸结果，运用CAD制图，采用丝网印刷工艺制备出了环行器，并制备出了一个测试夹具便于测试环行器的S参数。本文采用矢量网络分析仪测试环行器的S参数，确定了环行器的设计是可行的，也验证了本实验中制备的YIG材料的实用性。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 课题研究背景及发展趋势

1.3 国内外研究现状

1.4 本论文的研究内容

第二章 钇铁石榴石型铁氧体的理论及其工艺研究

2.1钇铁石榴石型铁氧体（YIG）的结构特性

2.2钇铁石榴石型铁氧体（YIG）的参数特性

2.3钇铁石榴石型铁氧体（YIG）的制备工艺

第三章 低损耗钇铁石榴石铁氧体（YIG）的制备与分析

3.1 引言

3.2 Sb3+离子取代对钇铁石榴石铁氧体（YIG）的影响

3.3 Ca2+、Zr4+共取代对钇铁石榴石铁氧体（YIG）的影响

3.4 Zn2+、Zr4+共取代对钇铁石榴石铁氧体（YIG）的影响

3.5 Ca2+、Sn4+共取代对钇铁石榴石铁氧体（YIG）的影响

3.6 Zn2+、Sn4+共取代对钇铁石榴石铁氧体（YIG）的影响

3.7 小结

第四章 YIG材料在环行器中的应用研究

4.1 引言

4.2环行器的理论基础

4.3环行器的设计

4.4 微带环行器的仿真优化

4.5 环行器的制作与测试

第五章 结 论

致谢

参考文献

硕士期间所取得的研究成果