【摘要】：電磁器件的發(fā)展依賴于電路設(shè)計、材料性能以及制造工藝的改進。近幾十年來,人們開發(fā)了多種多樣的高效、低成本磁性材料。鐵氧體是一種具有高電阻率、高初始磁導率、低渦流損耗、低介電常數(shù)和低矯頑力的磁性材料,被廣泛用于電信、電子工程、傳感器、生物醫(yī)學、催化、水處理和充電電池等各種現(xiàn)代電器和技術(shù)中。近年來,電子信息技術(shù)的快速發(fā)展對電磁器件和性能和效率提出了更高的要求,對能夠在高頻下運行的輕、小磁性元件的需求越來越大,這驅(qū)使人們對低功耗鐵氧體及其高頻性能進行研究。在鐵氧體制造過程中,成分和工藝條件對性能的影響非常關(guān)鍵。本文針對高頻低功耗鐵氧體主要進行了以下幾個方面的研究:1)Co2O3和SnO2摻雜對MnZn鐵氧體性能的影響。Co2O3可補償主相鐵氧體的磁晶各向異性,從而改善功率損耗和磁導率的溫度穩(wěn)定性;此外,四價金屬氧化物,如SnO2和TiO2等可增加材料的電阻率,并補償主相鐵氧體的磁各向異性和磁致伸縮系數(shù)。因此,本文首先研究了 Co2O3和SnO2摻雜對MnZn鐵氧體性能的影響。結(jié)果表明,Co2O3和SnO2摻雜提高了磁性能并降低了功率損耗,同時改善了材料功率損耗的溫度和頻率穩(wěn)定性。摻雜Co2O3的樣品(1000 ppm)最小功率損耗為59 kW/m3(3 MHz,10 mT),最高磁導率為792。Sn02摻雜同樣會導致功率損耗的降低,摻雜1000 ppm Sn02的樣品在20℃和100℃時的最小功率損耗分別為84 kW/m3和220 kW/m3。然而,與Co2O3摻雜的MnZn鐵氧體相比,SnO2摻雜的鐵氧體溫度穩(wěn)定性較差。2)Co2O3和SnO2共摻雜對MnZn鐵氧體性能的影響。Co2O3和SnO2共摻雜可顯著降低MnZn鐵氧體在3-5 MHz時的渦流損耗和剩余損耗,并有效改善20-120]的溫度特性。20口時,3 MHz,10 mT和5 MHz,10 mT的最小功率損耗分別為20 kW/m3和81 kW/m3,而100[時的功率損耗為60 kW/m3和205 kW/m3。樣品的飽和磁通密度和初始磁導率分別為480 mT和675,截止頻率為12 MHz,這樣的綜合性能使其成為高頻應用的理想材料。3)TiO2摻雜對MnZn鐵氧體性能的影響。與Sn02摻雜MnZn鐵氧體相比,TiO2摻雜MnZn鐵氧體具有更好的性能。本文研究了 Ti02、Co203和Ti02共摻雜對高頻MnZn鐵氧體的磁性能和功率損耗特性的影響。結(jié)果表明,摻雜1500 ppm Ti02的樣品可以獲得47 kW/m3的最小功率損耗(20,3 MHz,10 mT)和510 mT的飽和磁感應強度,同時樣品的初始磁導率為915。4)單相Co鐵氧體的制備及性能。本文采用共沉淀法合成了單相Co鐵氧體納米粒子,并在不同溫度下退火,研究了其結(jié)構(gòu)、介電和磁性能。隨著退火溫度的升高,平均晶粒尺寸從20nm增加到60nm。同時,納米粒子的形狀也從球形變?yōu)榘嗣骟w和立方體。單相Co鐵氧體的交流電導率來源于小極化躍升,并隨晶粒尺寸的增加而減小。隨著退火溫度的升高,單相Co鐵氧體的飽和磁化強度從59增加到81,矯頑力從1316 Oe下降到428 Oe。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM277

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