尖晶石结构磁介电材料的研究进展

关键词 磁介电材料 磁导率 介电常数 中图分类号 ) ' %$#!! 文献标识码 ( !! 文章编号 #B$= 8 ":B% %&#% &$ 8 &&"$ 8 &9
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!前!言
随着通信技术的发展 通信设备的小型化成为一种 趋势 因此 如何减小天线小型化的尺寸而不改变其辐 射性能 成为目前研究的热点和难点 # 8B 使用高介电 材料 # (# ! )# 能有效的减小天线尺寸 然而会带 6 6 来一系列 的 问 题 比 如 高 介 电 材 料 会 增 加 损 耗 角 正 切 从而增加电磁波传播的反射损耗 高介电材料还会 导致带宽减小 从而限制了天线的使用范围 磁介电材
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收稿日期 %&#% 8 &9 8 &% 基金项目 国家自然科学基金项目 B#&$#&%C 9##$#&"C 教育 部博士点基金项目 %&#&&#C9##&B%= 作者简介 王 ! 棋 男 #:C$ 年生 博士研究生 通讯作者 钟智勇 男 #:$& 年生 教授 博士生导师
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子 \ 轨道上有 9 个电子为半满状态 电子云对称分布极
%j 性较小 然而 Y Q 铁离子 \ 轨道上有 B 个电子 破坏了 "j 这种对称性 极性大于 Y Q 因此会带来更大的介电损 %j 耗 9 有文献报道 #$ Y Q 的含量增加 &5 "D 直流电
料是一种既具有磁性又具有介电特性 且磁导率 ! 6k # 的值几乎相等的材料 使用磁介 # 和介电常数 # 6k 电材料作为天线基板 能有效的减小天线的尺寸 增大 带宽和提高辐射特性 天线的尺寸依赖于使用频率 ( 的 波长 ) )h ( # ! 6 6 槡 式中 ) 为电子电荷 # 6为材料的相对介电常数 ! 6为材 料的相对磁导率 因此 磁介电材料的小型化因子 5 h 根据电磁波的传播特 性 介 质 的 阻 抗 为 -h ! # 6 6 槡 ! S # 当 # 6 h! 6 时 阻 抗 值 为 - h &! 6 &# 6 槡 ! # & S & 即为真空中的固有阻抗 因此 使用磁介电材 槡 料作为天线的基板时 基板材料的阻抗与真空匹配 这
介电损 耗 小 于 &5 &&# 磁 致 损 耗 小 于 &5 &# ] 5 .3 7U < 3 7 < F @ AF / 3 铁氧体和环氧树脂的复 等#9 采用共沉淀法制备 1 合材料 频率在 #&& H $&& ' 0 I 下 磁导率为 "5 9H = 介 电常 数 为 = H9 磁 致 损 耗 小 于 &5 &= 介 电 损 耗 小 于 &5 &%
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中国材料进展
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尖晶石结构磁介电材料的研究进展
王 ! 棋 张怀武 金立川 唐晓莉 钟智勇
电子科技大学 电子薄膜与器件国家重点实验室 四川 成都 B#&&9= 摘 ! 要 随着通信技术的发展 对无限通信设备的集成度有了更高的要求 天线小型化成为目前重要的研究方向 等磁介电
! 材料的制备方法
磁介电材 料 的 制 备 方 法 主 要 有 固 相 法 # 8B 和 液 相 法 #& 8#% 固相法是 传 统 的 陶 瓷 制 备 方 法 工 艺 简 单 成熟 配料容易调整 原料要求不高 成本较低 但生 产过程容易引入杂质 需要进行高温煅烧和烧结 能耗 较高 液相法是原料在液相中混合反应生成产物 因此 反应温度较低 纯度较高 粒径较小 分散性好 固相法主要以氧化物为原料 经高温反应制得铁氧 体 主要步骤是 混料 一磨 预烧 二磨 造粒 成 型 烧结 共沉淀法是液相法制备磁介电材料的主要方 法 其原理是在金属盐溶液中加入沉淀剂 控制沉淀条 件生 成 前 驱 体 再 经 过 滤 洗 涤 干 燥 煅 烧 得 到 产物 5 ! 降低烧结温度
材料是一种既具有磁导率又具有介电常数 且磁导率和介电常数几乎相等的材料 使用等磁介电材料作为天线的基板 能有 效的减小天线的尺寸 提高带宽 增加辐射效率 铁氧体是由 Y Q %> " 和一种或多种金属氧化物复合而成 具有较高的磁导率 和介电常数 由于其同时具有磁特性和介电特性 是一种潜在的等磁介电材料 综述了近几年尖晶石结构磁介电材料的国内 外研究进展 着重讨论了掺杂改性对烧结温度 磁导率 介电常数 直流电阻等电磁特性的影响 最后指出目前研究中存在 的问题 并展望了该材料在未来发展的方向
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中国材料进展
第 "# 卷
意味着基板与真空之间没有反射 将大大减小基板对能 量的耗散 自然界中大多数材料只具有磁特性或介电特性 铁 氧体材料即具有磁性又具有介电性 是一种潜在的磁介 电材料 为了获得较低的磁致损耗 材料的截止频率要 远远大于使用频率 因此 有 " 类铁氧体可以用作磁介 电材料 尖晶石型 石榴石型 六角型 其中尖晶石和 石榴 石 型 铁 氧 体 的 截 止 频 率 从 几 十 到 几 百 '0 I不 等 $ 8C 六 角 型 铁 氧 体 的 截 止 频 率 可 以 高 达 微 波 频 段 : 除了铁氧体材料 通常还会采用复合材料制备磁 介电材料 即介电材料和磁性材料的复合 目前 国内外对磁介电材料的研究工作主要集中于 针对不同材料体系 如何制备出匹配的磁导率和介电常 数 如何降低磁致损耗和介电损耗 如何提高使用频率 等 为此 本文就这几个方面的研究成果进行综述