本文關(guān)鍵詞：高性能旋磁鐵氧體材料及其應(yīng)用研究

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【摘要】：隨著當(dāng)今電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展,旋磁鐵氧體器件在工業(yè)中的應(yīng)用越發(fā)重要。其中釔鐵石榴石鐵氧體(YIG)具有鐵磁共振線寬窄、溫度穩(wěn)定性高、介電損耗低等特點,非常適合應(yīng)用于旋磁器件,利于器件往小型化、輕量化、高集成度的方向發(fā)展。在材料方面,本文主要對YIG鐵氧體材料進(jìn)行了研究。首先探索了制備過程對材料性能的影響。通過傳統(tǒng)氧化物法,制備了YIG鐵氧體樣品。制備過程的主要變量是燒結(jié)溫度,通過XRD、SEM和VSM對樣品進(jìn)行測試和分析。結(jié)果顯示:燒結(jié)溫度為1450℃的YIG樣品成相最好,磁性能最優(yōu)。然后通過Al3+離子、Gd3+離子和In3+離子分別摻雜,研究了離子摻雜對YIG鐵氧體的磁性能影響。通過對樣品相結(jié)構(gòu)和微觀形貌的測試分析,發(fā)現(xiàn)三種離子的最佳摻雜量分別是Al3+離子x=1.2(Y3Fe5-xAlxO12),Gd3+離子x=1.8(Y3-xGdxFe5O12),In3+離子x=0.45(Y3Fe5-xInxO12)。對樣品的磁性能測試分析表明:Al3+離子的摻入可以降低材料的飽和磁化強(qiáng)度4?Ms,并且保持鐵磁共振線寬?H基本不變,但會引起居里溫度Tc的下降。Gd3+離子也可以使材料的飽和磁化強(qiáng)度4?Ms下降,但下降的程度不及Al3+作用時的程度。同時Gd3+離子摻雜也可以使室溫范圍內(nèi)材料的溫度穩(wěn)定性有所提高。但Gd3+離子的引入會導(dǎo)致鐵磁共振線寬?H的增加,因此單獨(dú)的Gd3+離子摻雜并不實用。In3+離子摻入可以降低鐵磁共振線寬?H,也可以使材料的介電損耗下降,從而達(dá)到降低損耗的目的。對于YIG旋磁鐵氧體材料的應(yīng)用,主要通過環(huán)形器的設(shè)計和制作來探究。首先介紹了鐵氧體結(jié)型環(huán)形器的工作原理,然后利用HFSS電磁仿真軟件設(shè)計了基于YIG鐵氧體的結(jié)型環(huán)形器,并對其進(jìn)行了模擬仿真。結(jié)果表明在X波段范圍內(nèi),環(huán)形器的傳輸損耗在-0.15dB左右,回波損耗和隔離度都明顯在-20dB以下,完全滿足設(shè)計指標(biāo)。最后,制作了基于YIG鐵氧體的環(huán)形器實物,并對其進(jìn)行了測試,結(jié)果表明,制作的實物環(huán)形器與仿真結(jié)果相符,具有環(huán)形特性,證明了YIG旋磁鐵氧體在器件中具有良好的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：鐵氧體 釔鐵石榴石 YIG 旋磁 環(huán)形器
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM277
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究工作的背景與意義11
• 1.2 國內(nèi)外對旋磁鐵氧體的研究歷史與現(xiàn)狀11-14
• 1.3 旋磁鐵氧體材料的發(fā)展趨勢14
• 1.4 旋磁鐵氧體材料的應(yīng)用14-17
• 1.4.1 旋磁鐵氧體材料在隔離器中的應(yīng)用15-16
• 1.4.2 旋磁鐵氧體材料在環(huán)形器中的應(yīng)用16
• 1.4.3 旋磁鐵氧體材料在移相器中的應(yīng)用16
• 1.4.4 旋磁鐵氧體材料在濾波器中的應(yīng)用16-17
• 1.4.5 旋磁鐵氧體材料在振蕩器中的應(yīng)用17
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容17-18
• 第二章 旋磁鐵氧體的結(jié)構(gòu)與重要參數(shù)18-27
• 2.1 晶體結(jié)構(gòu)18-20
• 2.2 磁性來源20-21
• 2.3 YIG的離子取代規(guī)律21-23
• 2.4 旋磁鐵氧體材料的主要性能參數(shù)23-27
• 2.4.1 飽和磁化強(qiáng)度23-24
• 2.4.2 鐵磁共振線寬24-25
• 2.4.3 電阻率和介電損耗25
• 2.4.4 居里溫度25-27
• 第三章 YIG旋磁鐵氧體材料的制備與分析27-37
• 3.1 YIG旋磁鐵氧體的制備27-32
• 3.1.1 實驗原料27
• 3.1.2 制備過程27-32
• 3.2 燒結(jié)溫度對材料性能的影響32-36
• 3.2.1 材料的物相分析32-33
• 3.2.2 材料的顯微結(jié)構(gòu)分析33-34
• 3.2.3 材料的磁性能分析34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第四章 離子取代對YIG旋磁鐵氧體的性能影響37-55
• 4.1 引言37
• 4.2 材料樣品的制備37
• 4.3 摻雜Al~(3+)對YIG鐵氧體性能的影響37-42
• 4.3.1 材料配方以及Al~(3+)離子來源38
• 4.3.2 材料的物相38-39
• 4.3.3 材料的顯微結(jié)構(gòu)39-40
• 4.3.4 材料的磁性能分析40-42
• 4.4 摻雜Gd~(3+)對YIG鐵氧體性能的影響42-47
• 4.4.1 材料配方以及Gd~(3+)離子來源42-43
• 4.4.2 材料的物相43-44
• 4.4.3 材料的顯微結(jié)構(gòu)44-45
• 4.4.4 材料的磁性能分析45-47
• 4.5 摻雜In~(3+)對YIG鐵氧體性能的影響47-53
• 4.5.1 材料配方以及In~(3+)離子來源48
• 4.5.2 材料的物相48-49
• 4.5.3 材料的顯微結(jié)構(gòu)49-50
• 4.5.4 材料的磁性能分析50-53
• 4.6 Al~(3+)、Gd~(3+)和In~(3+)三種離子對YIG性能的影響對比53-54
• 4.7 本章小結(jié)54-55
• 第五章 基于YIG鐵氧體的環(huán)形器設(shè)計與制作55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 環(huán)形器理論55-59
• 5.2.1 環(huán)形器的基本特性55-56
• 5.2.2 環(huán)形器的電磁場理論56-59
• 5.3 結(jié)型環(huán)形器的設(shè)計59-60
• 5.4 環(huán)形器的建模仿真60-62
• 5.5 環(huán)形器制作62-64
• 5.6 本章小結(jié)64-65
• 第六章 結(jié)論65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果70-71

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：821508