[发明专利]一种高功率钇钆石榴石铁氧体材料

说明书

技术领域

本发明属于微波技术和磁性材料领域，具体涉及石榴石微波铁氧体材料技术，。

背景技术

在承受高峰值功率的高功率微波铁氧体环行器/隔离器的制作中，经常会出现由于材料的高功率非线性效应而引起的插入损耗急剧增大、性能恶化等严重问题。在承受高平均功率的连续波高功率器件制作中，还常会发生因材料损耗引起的温升所致饱和磁化强度下降，进而带来器件频率漂移的问题。材料的高功率承受能力可由高功率非线性效应临界场h_c或自旋波线宽ΔH_k来表征^[1]。高功率器件对微波铁氧体材料的要求主要是1）自旋波线宽ΔH_k高；2）微波损耗低，主要是铁磁共振线宽ΔH或有效线宽ΔH_eff低；3）饱和磁化强度M_s较低；4）居里温度高或M_s的温度系数低。

提高材料自旋波线宽ΔH_k有两个途径，一是掺入稀土等快弛豫杂质离子，二是晶粒细化^[1]。使用掺杂稀土的方法来提高ΔH_k，必然带来铁磁共振线宽ΔH和有效线宽ΔH_eff的显著增大；采用晶粒细化的方法却能以较小的ΔH和ΔH_eff变化换来较大的ΔH_k增加^[1]。为了确保高功率器件的低损耗特性，除了要在配方设计中兼顾自旋波线宽ΔH_k的提高和ΔH和ΔH_eff的降低以外，还要设法细化晶粒。然而，晶粒的细化往往伴随有大量气孔使ΔH增大，为此国外通常采用设备繁杂、效率低下的热压工艺，我们则需要另辟蹊径。

关于微波铁氧体材料及制造方法的专利文献已有一些，如目前已公开的CN1286127C中所述的石榴石铁氧体化学式为：Y_xGd_3-xAl_0.5Fe_4.5O₁₂和Y₃Fe_（5-5y）Al_5yO₁₂；CN 1600741A中所述的石榴石材料的化学式为：Y_3-xGd_xFe_t-2y-zCo_ySi_yAl_zO₁₂、Y_3-x-uGd_xCa_uCo_ySi_yAl_zFe_t-2y-u-zO₁₂和Y_3-xGd_xFe_t-2y-v-zCo_ySi_yIn_vAl_zO₁₂；CN 1719658.A中所述的的石榴石材料化学式为：(Y_wGd_xCa_q)(Fe_8-w-x-y-3zIn_yV_z)O₁₂。以上专利所述的石榴石铁氧体大都属于钇钆系列石榴石(YGdIG)。对于当前高功率旋磁材料市场需求来讲，以上专利所述的石榴石材料的高功率性能(ΔH_k和h_c)和铁磁共振线宽(ΔH)等尚存在不足。