纳米磁性颗粒膜研究进展

磁性纳米颗粒薄膜是一种能广泛用于平面变压器、高频小型化平面电感器、薄膜电磁干扰抑制器及GHz频段薄膜磁场传感器的新型软磁薄膜材料.纳米磁性薄膜具有金属磁性材料的高饱和磁化强度特性,同时又具有接近铁氧体磁性材料的高电阻率特性.这种材料从低频到微波频段具有很高的复磁导率实部.本文综述了几种典型纳米颗粒薄膜的磁特性.     

低温烧结Ba2Co1．2-xZnxCu0．8Fe12O22Y型六角铁氧体研究

采用固相反应法制备了Ba2Co1.2-xZnxCu0.8Fe12O22 Y型六角铁氧体,研究了材料配方、制备工艺(球磨时间、缺铁量、升温速度、保温时间等)等对六角铁氧体显微结构和磁性能的影响.结果表明,球磨时间、保温时间以及配方的Zn含量对Y型铁氧体的起始磁导率有显著影响,同时氧化铁的用量和烧结过程的升温速度也对材料的起始磁导率和品质因数影响显著.通过工艺参数的优化,获得了在甚高频段应用的具有较高磁导率的低烧Y型铁氧体材料.     

磁化铁氧体电磁参数的测试

为研究微波铁氧体器件,需要获知磁化后铁氧体的电磁性能参数。以具有高磁晶各向异性场的六角晶型铁氧体为材料,在22-40GHz的频率范围内对磁化后材料的共极化和交叉极化透射系数进行了测试,然后采用数值仿真透射系数与实验测试结果拟合的方法,得到了磁化六角晶型铁氧体的各向异性场H0为1095kA／m,共振线宽AH为7．5kA／m,饱和磁化强度Ms为160kA／m和在Ka频段时的介电常数ε约为22．1。结果表明六角晶系铁氧体具有高磁晶各向异性场,借助这些已获知的电磁参数,就可以使用此种材料进行微波铁氧体器件的研究与设计。     

Sr~(2+)取代对Z型六角铁氧体性能的影响

采用固相反应法制备Z型六角铁氧体(Ba1-xSrx)3Co2Fe24O41材料。研究了Sr2+取代对Z型六角铁氧体显微结构和电磁性能的影响。结果表明,Sr2+取代量x≤0.5时,随着取代量的增加,平均晶粒尺寸和烧结密度增加,1200℃烧结时,材料的起始磁导率从x=0的4.8增加到x=0.5的16.5,同时矫顽力减小;进一步增加取代量时,材料的起始磁导率下降,并且其矫顽力增大。x=0.5时,材料具备高的磁导率(1250℃烧结时为17)、较高的截止频率fr和磁品质因数Q,以及较低的矫顽力Hc。     

微波烧结高磁导率Mn-Zn铁氧体材料的研究

介绍了利用微波烧结技术小批量生产高磁导率Mn-Zn铁氧体的烧结工艺与设备.结果表明,微波加热方式不但大大优于传统加热方式,且利用微波烧结技术烧结的高磁导率Mn-Zn铁氧体材料的各项性能均达到或超过传统烧结方式的产品.     

超高频用Z型六角铁氧体的应用及研究现状

综述了近年来超高频用Z型六角铁氧体材料的研究现状,着重讨论了Z型六角铁氧体的低温烧结及其应用。采用固相反应法制备的低温烧结Z型六角铁氧材料的磁导率较低(2~4),而溶胶-凝胶法制备的材料的磁导率一般在5~8,但存在成本高、污染环境等问题。并从应用的角度对Z型六角铁氧体电磁性能的改善途径进行了总结。     

Ni0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体纳米晶与微米晶300MHz～2GHz的磁导率比较

用水热法制备了平均晶粒尺寸为40 nm的Ni0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体八面体颗粒,同时采用溶胶-凝胶高温烧结法合成Ni0.6Zn0.4Fe2O4微米晶颗粒。用矢量网络分析仪测试了铁氧体/石蜡混合材料在300MHz~2GHz频段的复磁导率和复介电常数。实验结果表明Ni0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体纳米晶粒样品与微米晶样品相比具有更高的磁导率(实部r在3.3～1.65之间,磁导率虚部r在1.1左右)、更大的磁损耗以及更优异的微波吸收特性。     

波导法测量铁氧体微波吸收材料的电磁参数

本文较详细的介绍了用波导传输线法,直接测量出铁氧体微波吸收材料置入波导中的反射系数,进而同时确定材料的复介电系数和复磁导率的测量原理.给出了在三公分频段的测试系统和对几种铁氧体微波吸收材料的测试结果.从测试结果看出,实际和理论是基本一致的.采用这种方法,无论是对深入研究各类铁氧体吸收材料,还是促进隐身技术的发展都是有益的.     

(La0.5Na0.5)xBa1-xFe12O19纳米铁氧体粉末的微波吸收特性

利用柠檬酸溶胶-凝胶自蔓延燃烧法合成掺杂稀土元素镧的M型六角铁氧体(La0.5Na0.5)xBa1-xFe12O19 (x=0.0,0.1,0.3,0.5)纳米粉末,铁氧体的晶型通过X射线衍射得到证实,研究了镧含量对铁氧体的复介电常数、复磁导率的影响.实验结果表明,添加适量的稀土镧能显著地改善铁氧体的吸波性能,掺杂量为x=0.3的样品微波性能最佳.     

准微波频段应用的Co2Z型平面六角铁氧体材料

以2GHz频率下材料磁导率的实部、虚部均大于10为研究目标,对Co2Z型平面六角铁氧体材料,以磁导率理论计算表示式为基础,分析了饱和磁化强度Ms、面内各向异性场Hφ、面外各向异性场Hθ以及阻尼系数α对材料磁谱的影响。根据理论分析的结果,对Co2Z型平面六角铁氧体材料,从配方、掺杂及工艺参数优化等方面进行实验研究,得到了一组满足2GHz频率下μ′、μ″>10的配方、掺杂及工艺条件。理论分析和实验结果表明,我们可以在一定范围内调整材料磁导率、共振频率及共振峰值的宽度,从而使研制的材料适用于更宽的频率范围。     

Ni0.25Zn0.15Fe2.6O4种子层对NiZn铁氧体双层膜性能的影响

采用旋转喷涂法在Si(100)基片上制备Ni0.25Zn0.15Fe2.6O4(100 nm)铁氧体薄膜作为种子层,然后在种子层上采用射频磁控溅射法沉积Ni0.25Cu0.09Zn0.66Fe1.998O4(600 nm)铁氧体薄膜。研究了种子层对NiZn铁氧体双层膜微观形貌、饱和磁化强度、矫顽力、磁导率及截止频率的影响。结果表明,Ni0.25Zn0.15Fe2.6O4种子层的引入促进了NiZn铁氧体双层膜尖晶石相的晶化和晶粒生长。NiZn铁氧体双层膜的饱和磁化强度Ms为420 kA/m,矫顽力Hc为5.9kA/m,截止频率fr为1.37 GHz,磁导率μ’(300 MHz)高达202。     

乙二胺四乙酸含量对M型钡铁氧体薄膜磁性能和微波性能的影响

采用有机金属裂解法在Pt/TiO2/SiO2/Si基板上制备M型钡铁氧体(Ba M)薄膜,并着重研究了螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)含量对Ba M薄膜结构、磁性和微波性能的影响。研究发现,当EDTA∶(Ba2++Fe3+)=1(摩尔比)时,Ba M薄膜形成较多的六角形状晶粒,而且磁性能和微波性能较佳,沿c轴生长的取向度高达0.91,饱和磁化强度Ms为302k A/m(μ0Ms=0.38T),在50GHz时铁磁共振线宽ΔH为22k A/m(277Oe)。这是因为适量的EDTA不仅在溶液挥发时能够阻止金属离子的分离和间歇性的沉淀,并且能够促进成形成均匀的前驱液,从而在前驱液分解时能促进形成Ba M,在经过热处理后易形成沿c轴取向、具有六角形状晶粒的Ba M薄膜。     

微波铁氧体移相器对磁轭软磁铁氧体的技术要求分析

针对微波铁氧体移相器的工作原理和磁路特点,对作为磁轭的软磁铁氧体材料的基本参数与尺寸、温度稳定性、磁导率及其频谱特性、激活能、应力敏感性等的要求进行了分析.     

Mg_(0.6)Cu_(0.1)Zn_(0.3)Fe_(2+x)O_(4+3/2x)铁氧体的结构和磁性能

分别采用过铁、正铁和缺铁配方通过固相反应法制备MgCuZn铁氧体,分析了Fe3+对铁氧体的磁性能和烧结特性的影响。微量缺铁有助于促进烧结并改善磁性能,过铁情况下,饱和磁化强度随x值增大迅速下降,在x=0.06处下降至38.84 A·m2/kg,相应的磁导率下降,截止频率向高频移动。并研究了微量V2O5掺杂对改善磁性能的作用,在掺杂量为0.4wt%处获得虚部损耗的有效提升(截止频率处提升近30%)。在此基础上探讨了MgCuZn铁氧体用作抗EMI磁珠的可行性,其低廉的价格相较于传统的Ni Zn/Ni Cu Zn铁氧体具有明显的优势。     

Complex permittivity and permeability of Co-substituted NiCuZn ferrite at rf and microwave frequencies

NiCuZn ferrite has recently attracted a lot of attention for its application in high frequency (up to a few GHz) multilayer chip inductors (MLCIs) and for other microwave devices owing to their favorable electromagnetic properties and low densification temperature. In order to study the effect of substitution of cations by cobalt in small concentration on the dielectric and magnetic properties at low and high frequencies, bulk polycrystalline ferrite samples of starting composition (Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.6)_{1 − x} Co _x Fe₂O₄, having x = 0, 0.01, 0.03 and 0.05, were prepared by citrate precursor method. Pure spinel (cubic) ferrite formation was confirmed by powder X-ray diffraction technique. Complex permittivity and permeability were measured at microwave frequencies (X-band) using the cavity perturbation method, which is a non-contact method. The values of real part of permittivity (ε ′) vary in the range 7–9.6 and of the imaginary part (ε ″) vary from 0.020–0.120, whereas real part of the permeability (μ′) lies in the range 2.6–14.0 and the imaginary part of permeability (μ″) varies from 0.5–6.0. It is observed that there is an increase in μ′ and decrease in the magnetic loss (tan δ _μ) on increasing the cobalt concentration from x = 0 to x = 0.05. The variation of these parameters, both with frequency in X-band and with the cobalt concentration, is discussed in this paper.     

V_2O_5/MoO_3掺杂对NiCuZn铁氧体结构和性能的影响

采用固相反应法制备了NiCuZn铁氧体,研究了V2O5/MoO3不同掺杂量对材料电磁性能的影响以及V2O5/MoO3这两种物质掺杂效果的对比。结果表明,在900℃烧结条件下,随V2O5/MoO3掺杂量的增多,样品起始磁导率呈现出先增大后减小的规律(掺杂0.25wt%V2O5/0.5wt%MoO3时出现磁导率峰值)。对比两种掺杂物质,发现掺MoO3样品的起始磁导率和饱和磁化强度略好于掺V2O5的样品;掺V2O5样品的品质因数和矫顽力好于掺MoO3的样品。     

NiZn软磁铁氧体材料的性能与应用

NiZn软磁铁氧体材料具有电阻率高、损耗角正切低、磁导率的温度系数低等特点,是一类产量大、应用广泛的高频软磁材料.在1 MHz以下其性能不如MnZn铁氧体,在1 MHz以上,由于高电阻率,其性能大大优于MnZn铁氧体,非常适宜高频应用.另外,NiZn铁氧体制备工艺比MnZn简单,可以通过掺杂改善材料的磁性能.本文概述了国内外关于NiZn材料的研究状况和其发展动向、应用及市场.     

An Analytical Model for Inductively Coupled Implantable Biomedical Devices With Ferrite Rods

Using approximations applicable to near field coupled implants simplified expressions for the complex mutual inductance of coaxial aligned coils with and without a cylindrical ferrite rod are derived. Experimental results for ferrite rods of various sizes and permeabilities are presented to verify the accuracy of this expression. An equivalent circuit model for the inductive link between an implant and power coil is then presented and used to investigate how ferrite size, permeability and loss affect the power available to the implant device. Enhancements in coupling provided by high frequency, low permeability nickel zinc rods are compared with low frequency high permeability manganese zinc rods.