[发明专利]Ka波段移相器用LiZn铁氧体材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，特别涉及Ka波段移相器用LiZn铁氧体材料及制备方法。

背景技术

卫星通讯、雷达技术的需求推动了微波技术的发展，促进了微波旋磁材料和器件的研究，因此开发和设计新材料、新器件已成为人们广泛关注的课题之一。LiZn铁氧体因具有室温下饱磁化强度可调范围宽、居里温度高、矩形比高、剩磁对应力敏感性低、温度稳定性好和成本低等特点而被广泛应用于微波闭锁式移相器和高功率器件(见文献1、M Pardavi-Horvath.Microwave applications of ferrites[J].J MagnMagn Mater，2000，215(6)：171-183；2、韩志全.微波铁氧体材料的发展概况[J].磁性材料及器件，2000，31(5)：32-35.)。与半导体移相器相比，铁氧体移相器在S波段至Ka波段能够承受较高的峰值功率。为了降低移相器的驱动电流和插入损耗、提高移相器的幅相平衡一致性，应用于其中的LiZn铁氧体必须具有低矫顽力(H_c)、低介电损耗(tanδ_ε)、低铁磁共振线宽(ΔH)以及良好的温度稳定性。另外，为了缩小器件体积，器件在向高频化方向发展，这就要求Ka波段移相器材料具有高的饱和磁化强度(4πM_s)以提高移相器单位长度的相移量。但是Li系铁氧体的制备存在如下问题：1)较高温度烧结时，可以获得高的饱和磁化强度、低的矫顽力，但矩形比较差，特别地，高温烧结时伴随有Li挥发，引起材料成分偏析，产生Fe²⁺离子，使得材料电阻率大幅下降，介电损耗显著增加；2)如在较低温度下烧结时，可避免Li挥发，但密度较低，不利于获得高的饱和磁化强度和低的矫顽力。目前，能够较好解决上述问题的主要办法是：1)用低熔点添加剂Bi₂O₃降低烧结温度，且其偏析于晶界，有效降低Li挥发(见文献3、Baba PD.Fabricationand properties of microwave lithium ferrites[J].IEEE Trans Magn，1972，MAG-8(1)：83-93；4、余忠，陈代中，兰中文，等.Bi₂O₃对烧结LiZn铁氧体性能的影响[J].无机材料学报，2007，22(6)：1173-1177；5、LiuCheng-yong，Lan Zhong-wen，Jiang Xiao-na，et al.Effects of sinteringtemperature and Bi₂O₃ content on microstructure and magnetic propertiesof LiZn ferrites[J].J Magn Magn Mater，2008，320(7)：1335-1339；6、Jiang Xiao-na，Lan Zhong-wen，Yu Zhong，et al.Effects of sinteringtemperature and Bi₂O₃ on Li volatilization in LiZn ferrites[C].ICF-10.Chengdu：J.Magn.Mater.Dev.，2008：364-367.)；2)采用缺Fe配方在空气或氧气气氛下烧结(见文献7、Nutan Gupta，Mukesh C Dimri，Subhash C Kashyap，et al.Processing and properties of cobalt-substitutedlithium ferrite in the GHz frequency range.Ceramics International，2005，31(1)：171-176；8、蒋晓娜，兰中文，余忠，等.Mn₃O₄对LiZn铁氧体磁性能、微结构和电阻率的影响[J].无机材料学报，2010，25(1)：77-82.9、刘培元，余忠，蒋晓娜，等.缺铁量对LiZn铁氧体电磁性能的影响[J].磁性材料及器件，2009，40(4)：23-26.)，抑制Fe²⁺生成，提高电阻率，降低介电损耗。

本发明区别于已有LiZn铁氧体材料的制备方法，提出了一种新的Ka波段移相器用LiZn铁氧体材料的制备方法，利用该技术，成功制备出了Ka波段用高性能的LiZn铁氧体材料。

发明内容：