[发明专利]YIG铁氧体材料及制备方法

说明书

YIG铁氧体材料及制备方法，属于铁氧体材料制备技术领域，本发明的YIG铁氧体材料包括主料和掺杂剂，其特征在于，主料包括47.8～61.1mol％Fe₂O₃、26.1～36.4mol％Y₂O₃、1.2～13.0mol％SnO₂，余量为CaCO₃；按重量百分比，以氧化物计算，掺杂剂包括：0.05～0.40wt％Bi₂O₃、0.05～0.10wt％Nb₂O₅、0.05～0.20wt％Ta₂O₅、0.50～0.60wt％纳米BaTiO₃。本发明兼具小线宽、低损耗且原材料廉价易得的特性。

技术领域

本技术属于铁氧体材料制备技术领域，特别涉及小线宽、低损耗的YIG铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

铁氧体微波器件(如电调谐滤波器、限幅器、移相器、环行器等)具有承载功率高、损耗低等优点，长期以来在相控阵雷达、电子对抗以及高能物理粒子加速器、移动通信、人造卫星、电视等军用和民用方面发挥着重要作用。随着铁氧体微波器件向高频化、轻型化等方向发展，对应用于其中的铁氧体提出了更多新要求，如饱和磁化强度符合特定要求、微波介电损耗tanδ_ε小、铁磁共振线宽ΔH小、温度稳定性高等，以获得更好的通信质量和更低廉的生产成本。因此小线宽、低损耗的微波铁氧体材料具有非常广阔的应用前景。

目前已有专利文献报道石榴石YIG铁氧体材料及其制备方法，如已公开的中国专利CN 101591168A中公开了一种石榴石铁氧体，其化学式为：Y_3-2xCa_2xV_xIn_yMn_zFe_5-x-y-zO₁₂或Y_3-xCa_xGe_xIn_yMn_zFe_5-x-y-zO₁₂，饱和磁化强度为80kA/m时，铁磁共振线宽ΔH为0.5kA/m，居里温度为235℃；专利CN 105347782A中提出石榴石铁氧体材料化学式为Sm_xY_{3-x-y-2z-p-q-q′}Ca_2x+z+p+qV_zGe_pIn_q″Sn_qTi_q′Al_wMn_w′Fe_{5-z-p-q-q′-q″-w-w′-δ}O₁₂，饱和磁化强度为127kA/m，居里温度为240℃，铁磁共振线宽ΔH为3.2kA/m，介电常数14.4，介电损耗tanδ_ε为0.4×10^-4；专利CN102976740A中发明的石榴石铁氧体化学式为Y_{3-x′-2x-z-p-q}Bi_x′Ca_2x+z+p+qV_xGe_zIn_ySn_pTi_qMn_wAl_w′Fe_{5-x-y-z-p-q-w-w′-δ}O₁₂，通过采用Ge⁴⁺、In³⁺、Sn⁴⁺等离子联合取代及缺铁配方，提高了材料的介电常数，饱和磁化强度为128kA/m，居里温度为230℃，铁磁共振线宽为0.8kA/m，介电常数15.0，介电损耗tanδ_ε为0.7×10^-4。上述专利的材料组成成分复杂，同时在材料制备过程中选用了价格昂贵的原材料如In₂O₃、GeO₂等，而当前In₂O₃市价约2000元/kg、GeO₂市价约7000元/kg。因此开发成分简单、成本低廉、性能优良的YIG铁氧体材料对于满足当前市场的需求具有广阔前景。