本文關(guān)鍵詞：磁性納米結(jié)構(gòu)的微磁學(xué)模擬及其微波器件的研究

  更多相關(guān)文章： 磁性納米材料 微磁學(xué)模擬 微波器件設(shè)計(jì) 自偏置

【摘要】：本文基于微磁學(xué)理論和微磁學(xué)仿真軟件OOMMF探討了多種納米結(jié)構(gòu)磁材料的磁性能,具體包括:橢球狀納米片結(jié)構(gòu),多孔納米片結(jié)構(gòu),納米線陣列結(jié)構(gòu)和納米管陣列結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明:不同厚度的橢球狀納米片具有不同的磁疇分布,厚度低于18-20 nm時(shí),會(huì)產(chǎn)生單疇結(jié)構(gòu),單疇結(jié)構(gòu)的納米片具有較好的形狀各向異性,其虛部磁導(dǎo)率譜有且僅有一個(gè)尖銳的共振峰,納米片的矯頑力與厚度相關(guān),單疇結(jié)構(gòu)時(shí)Hc隨厚度的增加而增加,多疇結(jié)構(gòu)時(shí)Hc隨厚度的增加而減小;多孔納米片結(jié)構(gòu)具有較好的平面各向異性,孔洞存在會(huì)增加多孔納米片的磁損耗峰數(shù)目,且部分損耗峰由于頻率相近而交疊,相當(dāng)于展寬了損耗峰寬,多孔納米片結(jié)構(gòu)可用于開發(fā)質(zhì)量輕、工作帶寬寬的高頻電磁波吸收材料;納米管陣列結(jié)構(gòu)的磁疇分布圖和磁滯回線圖受納米管間距和納米管管壁厚度的影響,一個(gè)重要原因是納米管間距和管壁厚度會(huì)影響相互作用力,論文通過(guò)FORC的方法半定量的探討了相互作用力的變化,結(jié)果表明,間距越小或管壁越厚,相互作用力越大;納米線陣列結(jié)構(gòu)具有較好的形狀各向異性,納米線中磁矩在自發(fā)磁化狀態(tài)下的近乎一致排列,沿與納米線平行的方向磁化所得的磁滯回線具有極高的矯頑力和剩磁比,納米線陣列的磁導(dǎo)率譜與納米線在模版中的體積占比相關(guān),磁導(dǎo)率譜實(shí)部在低頻段隨著體積占比的增加而增大,磁導(dǎo)率譜虛部的共振頻率與體積占比線性相關(guān)。基于納米線陣列的優(yōu)異磁特性,本論文還設(shè)計(jì)了兩款采用了沉積于多孔氧化鋁模板中的?-Fe納米線陣列作為磁性材料的微波無(wú)源器件。所設(shè)計(jì)的環(huán)形器采用了微帶線結(jié)構(gòu)的傳輸線,其工作的中心頻段為12 GHz,插入損耗為-0.88 dB,反射系數(shù)為-41.6 dB,隔離度為-28.7 dB,相對(duì)帶寬達(dá)到了10%。所設(shè)計(jì)的隔離器采用了基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的傳輸線,它工作頻段為9.1 GHz~10 GHz,插入損耗為-0.72dB~0.86 d B,隔離度為-20 dB~-31 d B,駐波比約為1.1,相對(duì)帶寬超過(guò)了9%。所設(shè)計(jì)器件的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了要求。更重要的是,受益于納米線陣列結(jié)構(gòu)自發(fā)磁化狀態(tài)下的極高的剩磁比,以上兩款器件均實(shí)現(xiàn)了自偏置,從而去除了某些基于磁性材料的微波器件所必須的永磁體(用于提供偏置場(chǎng)),大大的降低了器件的體積和重量。
【關(guān)鍵詞】：磁性納米材料 微磁學(xué)模擬 微波器件設(shè)計(jì) 自偏置
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN61;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景10-20
• 1.1.1 微磁學(xué)理論與微磁學(xué)模擬軟件簡(jiǎn)介10-14
• 1.1.2 磁性納米材料14-15
• 1.1.3 磁性納米材料在微波器件領(lǐng)域的應(yīng)用15-17
• 1.1.4 FORC簡(jiǎn)介17-20
• 1.2 研究?jī)?nèi)容與研究意義20-21
• 1.3 本論文的特色和創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 第二章 納米片結(jié)構(gòu)軟磁材料的微磁學(xué)模擬22-41
• 2.1 橢球狀納米片結(jié)構(gòu)軟磁材料的微磁學(xué)模擬22-33
• 2.1.1 不同厚度橢球狀納米片結(jié)構(gòu)靜態(tài)磁性能分析23-27
• 2.1.2 厚度為 10 nm的橢球狀納米片結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)磁性能分析27-33
• 2.2 多孔納米片結(jié)構(gòu)的微磁學(xué)模擬33-39
• 2.2.1 多孔納米片結(jié)構(gòu)軟磁材料的靜態(tài)磁性能分析34-37
• 2.2.2 多孔納米片結(jié)構(gòu)軟磁材料的動(dòng)態(tài)磁性能分析37-39
• 2.3 本章小結(jié)39-41
• 第三章 磁性納米管/線陣列的微磁學(xué)研究41-59
• 3.1 納米管陣列結(jié)構(gòu)軟磁材料的微磁學(xué)研究42-53
• 3.1.1 壁厚為 20 nm、間距為 90 nm的鐵納米管陣列磁性能分析42-48
• 3.1.2 壁厚為 20 nm、間距為 150 nm的鐵納米管陣列磁性能分析48-51
• 3.1.3 壁厚為 5 nm、間距為 90 nm的鐵納米管陣列磁性能分析51-53
• 3.2 納米線陣列結(jié)構(gòu)軟磁材料磁性能研究53-57
• 3.3 本章小結(jié)57-59
• 第四章 基于磁性納米線陣列的微波無(wú)源器件設(shè)計(jì)59-75
• 4.1 納米線陣列結(jié)構(gòu)軟磁材料的制備工藝簡(jiǎn)介59-62
• 4.2 基于Fe納米線陣列的自偏置微帶環(huán)形器設(shè)計(jì)62-69
• 4.2.1 環(huán)形器的基礎(chǔ)理論62-63
• 4.2.2 自偏置環(huán)形器的設(shè)計(jì)方案63-69
• 4.3 基于Fe納米線陣列的自偏置H面隔離器設(shè)計(jì)69-73
• 4.3.1 隔離器的基礎(chǔ)理論69-70
• 4.3.2 自偏置隔離器的設(shè)計(jì)方案70-73
• 4.4 本章小結(jié)73-75
• 第五章 全文總結(jié)75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果82-83

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