石榴石的铁磁共振线宽△H、有效线宽△Heff及自旋波线宽△Hk

Dy:YGdIG(DyxY3-b-z-xGdzCabGebInaFe5-a-bO12)的△H,△Heff,△Hk与Dy取代量呈线性增加关系。随饱和磁化强度Ms的增加Dy:YGdIG的优值系数Fhp(≈(2ω/ωm)(δ△Hk/δ△Heff))和δ△Heff/δ△Hk值均呈线性下降。CaGe:YGdIGs(Y2-xGd1.0CaxGexInaFe5-a-xO12)的△H,△Heff,△Hk随Ge含量的增加而线性增大,可分别用Ms的下降进行解释。由CaGe:YGdIGs和YBiCaVIGs的△H,△Heff与Ms的关系得出△Heff∝Ms-0.8(YBiCaVIG),Ms-1.4(YGdCaGeIG)的实验规律,与非共振△Heff的晶粒表层自旋波共振激发模型较为一致。由Gd:YIG(GdxY3-xFe5O12),Gd:YCaGeInIG(GdxY3-x-aCaaGeaInbFe5-a-bO12)实验,发现少量CaGeIn的取代可使YGdIG的△H明显降低而不影响△Hk。由不同晶粒尺寸样品的hc(H)蝶形曲线,发现了阶梯状蝶形曲线,讨论了晶粒尺寸对△Hk、hc(H)蝶形曲线的影响,以及拐点磁场与理论Hmin之间的差...     

微波铁氧体铁磁共振有效线宽扫频测量可调谐振腔设计

讨论了一种用于微波铁氧体铁磁共振有效线宽扫频测量的可调谐振腔,即TE011模式的圆柱谐振腔,通过手动或电动方式改变腔体大小,可实现谐振频率连续调节。介绍了其详细设计方法,给出了腔体直径和长度的计算方法。提出了多个腔体分段覆盖的方法,解决了单腔体结构导致的调谐精度差和Q值较低的问题。制作了样品进行验证,该样品采用两个谐振腔覆盖8~12GHz的调谐范围,第一个腔体直径52mm,调谐长度40~21.5mm,调谐频率范围为7.9~9.9GHz,第二个腔体直径42mm,调谐长度为33.4~17.8mm,调谐频率范围为9.8GHz~12.1GHz。测试结果表明调谐频率符合理论计算结果,Q值满足设计要求。     

多晶微波铁氧体材料中的铁磁弛豫过程研究

基于晶粒表层自旋波共振模型对有效线宽行为的成功解释，提出在多晶中存在一个由晶粒表层自旋波系统到晶格的弛豫过程，这一弛豫过程在非共振区是微波能量损耗的主渠道。     

基于腔微扰理论的微波铁氧体铁磁共振有效线宽测量原理与方法

基于腔微扰理论,提出了一种微波铁氧体铁磁共振有效线宽的测量方法和测量系统。系统主要包括高Q圆柱谐振腔、可编程电磁铁,计算机控制的矢量网络分析仪等。测试过程采用ABA方法提高谐振腔谐振频率f和Q的测量精度,采用Math CAD进行数据处理和曲线拟合,有效线宽测量结果具有较高精度。在9.8GHz时样品直径3mm、厚度1mm的多晶YIG圆片高场有效线宽为0.45±0.25Oe,接近单晶YIG的内禀线宽。     

频率对微波铁氧体材料铁磁共振线宽的影响

在不同测试频率下采用不同测试方法测试了微波铁氧体材料的铁磁共振(FMR)线宽.结果发现,同一测试方法不同频率下样品的铁磁共振线宽随着测试频率的增高而增大;石榴石微波铁氧体材料无论采用谐振腔还是共面波导、无论多晶还是薄膜,线宽数据的Ka波段都是X波段的2倍左右;尖晶石Ni系铁氧体谐振腔Ka波段和X波段的线宽数据比是3.2...     

小球表面粗糙度和温度对石榴石多晶铁氧体铁磁共振线宽的影响

用普通陶瓷工艺制备小线宽石榴石多晶铁氧体材料,用压缩空气吹磨法和研磨膏研磨法对石榴石小球表面进行了抛光,按GB9633(等同采用IEC60556)标准)在9.37GHz下测量了小线宽石榴石铁氧体材料的铁磁共振线宽ΔH。讨论了ΔH与抛光粉粒度的关系,比较了压缩空气法与研磨法的抛光效果。在7?30℃环境温度区间,测量了小线宽材料的ΔH随温度的变化。     

Dy^3＋取代的石榴石材料研究

用普通陶瓷工艺制备了Ｄｙ＾３＋取代的ＹＧｄＡｌＩＧ和ＹＧｄＣａＧｅＩｎＩＧ多晶材料。测量了材料的饱和磁化强度Ｍ、铁磁共振线宽、介电特性居里温度及Ｍ５的温度特性。实验表明，线宽随Ｄｙ＾３＋含量而线性增加。     

微波铁氧体材料近期进展述评

根据最近(2008.10.10)举行的第十届国际铁氧体会议(ICF10)和第十三届全国磁学会议(2008.10.31)资料,以及近两年有关专业会议文献等,综合报导了国内外微波铁氧体材料研究方面的近期动态。     

Gd3+和In3+联合取代对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备Gd³⁺和In³⁺取代的钇铁石榴石铁氧体,研究Gd³⁺和In³⁺取代对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、电阻率等性能的影响。研究表明,Gd³⁺取代24c位的Y³⁺,对样品显微结构、居里温度和电阻率无明显影响。随着Gd³⁺取代量的增加,自旋波线宽从9.7 Oe提高到21.7 Oe。为了降低石榴石铁氧体损耗,采用适量的In³⁺取代16a和24d位的Fe³⁺,铁磁共振线宽从198 Oe减小到95 Oe。此外,In³⁺取代对石榴石铁氧体的电阻率、介电常数和介电损耗影响不大,使其保持良好的介电性能。     

不同脉冲宽度下微波铁氧体材料临阈射频场的测量

给出了采用平行泵激励方式,纯YIG和多种掺Gd石榴石结构微波铁氧体材料在脉冲宽度t_d分别为0.7、1.0、1.5和2.0μs时,临阈射频场h_(ct)的测量结果,通过外推计算出这些材料无限宽脉冲下的自旋波线宽ΔH_k。结果表明,微波铁氧体材料的高功率承受能力不仅与材料的自旋波线宽ΔH_k有关,还与h_(ct)外推直线的斜率及所在高功率微波信号的脉冲宽度t_d有密切的关系;在工程应用中,选择高功率微波铁氧体材料除了需考虑材料的自旋波线宽ΔH_k,还应充分了解材料在不同脉冲宽度下的临阈射频场h_(ct)。     

Gd3+取代及十二面体空位对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备足量和缺量Gd³⁺取代的钇铁石榴石铁氧体,研究通过缺量Gd³⁺取代在十二面体位(24c)引入空位对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、居里温度、电阻率等性能的影响。研究表明,24c空位可促进了烧结阶段的致密化过程和晶粒生长。通过适量引入24c空位,铁磁共振线宽从154 Oe减小到64 Oe,自旋波线宽从9.7 Oe提高到24.4 Oe。空位的存在还增强了16a位与24d位Fe³⁺之间的超交换作用,提高了材料的居里温度。另外,空位对铁氧体材料电阻率影响不大,使其具备优异的介电性能。     

氧化物法低温烧结Li系铁氧体的固相反应、致密化过程及微波性能

采用普通陶瓷工艺结合精细球磨制备了Li0.5-0.5xZnxMnaFe2.5-0.5x-aO4(0.1≤x≤0.6)和(LiFe)(1-x y)/2ZnxTiyFe2.5-x/2-3y/2MnaO4(0.1≤x≤0.25,0≤y≤0.4)铁氧体超细粉料(～200 nm).不同预烧温度粉料样品的XRD分析表明,生成尖晶石的固相反应从500～600℃开始,到700℃完成.预烧料的磁化强度-烧结温度曲线表明,大量生成磁性尖晶石相Li铁氧体的温度大约在550～700℃.在该LiZn铁氧体材料的烧结中出现了先膨胀后收缩的现象,致密化主要发生在固相反应基本完成之后.Li0.365Zn0.27 MnaFe2.365-aO4的密度和收缩率、铁磁共振线宽△H和自旋波线宽△Hk、饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc等性能参数的烧结温度曲线表明,在880±10℃下获得了良好低温烧结特性和电磁性能,特别是△Hk值为普通样品的3～4倍.根据饱和磁化强度的温度曲线,确定出Ms=400(1±5%),358(1±5%)和255(1±5%)kA/m材料的居里温度分别为475、540和430℃.     

基于微扰理论的毫米波铁磁共振线宽测试

应用电磁场微扰理论,参照IEE556标准建立铁磁共振线宽测量系统,用传输式谐振腔法设计新的波谐振腔体,可在33GHz下测试旋磁材料的铁磁共振线宽,并分析了测试误差,解决了目前毫米波六角材料的线宽测试问题。     

微波铁氧体的可靠性研究

采用陶瓷氧化物工艺制备了纯YIG和小线宽YIG样品,设计了高温寿命、温度冲击和稳态湿热等三组环境试验,测量了样品的饱和磁化强度Ms,介电损耗角正切tanδε及铁磁共振线宽AH.实验结果表明,MS对环境的适应性较好,而△H和tanδε受环境影响较大,尤其是tanδε受环境影响最大.总体而言,小线宽YIG材料的性能随环境变...     

外加磁场对石榴石铁氧体介电损耗测量值的影响和性能与缺铁量的关系

用普通陶瓷工艺制备YIGs、YGdIGs和BiCaVIGs等系列石榴石多晶铁氧体,按GB9633(等同IEC60556)标准在10.7GHz下测量了复合石榴石YIGs、YGdIGs和BiCaVIGs的介电常数ε′和介电损耗角正切tanδε,同时也测量了9.37GHz下的铁磁共振线宽DH。比较了加与不加稳恒磁场时ε′和tanδε的测量结果,讨论了加磁场后介电损耗的下降。此外还研究了tanδε和DH与缺铁量的关系,分析了DH最小值对应的缺铁量和tanδε最小值对应的缺铁量不重合的原因。     

石榴石高功率临界场hc(H)蝶形曲线形状和拐点磁场与晶粒尺寸关系研究

观测了三组晶粒尺寸不同的钇钆钆石榴石YGdIGs和铋钙钒石榴石BiCaVIGs样品在平行激励下的高功率临界场hc与外加直流磁场H的关系,发现了阶状蝶形曲线。金相分析表明这可能与晶粒均匀性有关。实验表明隔离器的功率承受能力与材料蝶形曲线拐点磁场以上的走势密切相关。基于渡越时间模型讨论了观测到的蝶形曲线拐点磁场H′min与晶粒尺寸的关系。分析了Patton和Borghese在关于自旋波不稳定模最低波数kmin及相应的H′min上的不同观点和所分别适用的粗、细晶粒场合。用存在有表面感生各向异性场Hs的晶粒表层模型解释了渡越时间理论。     

Co~(2+)取代对Ni铁氧体材料微波特性的影响

采用陶瓷工艺制备了Ni_(1-z)Co_z Fe_2O_4(0≤z≤0.04)微波铁氧体材料,研究了快弛豫离子Co~(2+)取代对Ni铁氧体材料微波性能的影响。结果表明,加入微量取代离子Co~(2+),随取代量的增大铁氧体材料的自旋波线宽ΔHk呈线性增大;材料的铁磁共振线宽ΔH先降后升,在Co含量为z=0.02时,材料ΔH出现最小值;Co~(2+)取代对材料的饱和磁化强度M_s、介电损耗的影响不大。     

氧化物法低温烧结LiZn(Ti)铁氧体的球磨工艺、性能及显微结构

以普通陶瓷工艺结合精细球磨制备了Li0.365Zn0.27MnaFe2.365-aO4和Li0.51Zn0.15Ti0.17MnaFe2.17-aO4铁氧体超细粉.研究了球磨时间和球质对粉料粒度的影响.实验表明,平均粒度随球磨时间的延长而减小,超过15h球磨效率就十分低了,获得了＜0.2μm的平均粒度.钢球和ZrO2球的球磨效果相近.给出了氧化物法、880(20℃下烧结的Li0.365Zn0.27MnaFe2.365-aO4的密度、收缩率和Ms、△H与烧结温度的关系,显示出良好的低温烧结特性.获得了在880±10℃烧结温度下△H≤14kA/m,Ms=400(±5%)kA/m的磁性能.SEM照片表明氧化物法低温烧结样品的气孔率比Sol-Gel法样品的明显低.     

溶胶-凝胶法制备钇铁石榴石(YIG)研究

以柠檬酸为络合剂、用溶胶-凝胶法制备了钇铁石榴石Y3Fe5O12(YIG)材料.XRD分析表明生成石榴石相的固相反应在700℃左右开始,至900℃基本上完成, 比普通陶瓷工艺提前100℃.预烧料比饱和磁化强度σsp以及相对磁化强度σsp/σss(σss为烧结样品比饱和磁化强度)数据与XRD结果相符.收缩率数据表明,材料致密化滞后于固相反应400℃以上.粉料粒度随热处理温度增高(700℃～950℃)而增大(13～60nm).给出了材料的烧结特性(密度、气孔率、收缩率)及SEM照片.讨论了铁磁共振线宽△H和自旋波线宽△烧结温度的变化.在最佳烧结温度1240℃下获得的△H为4.46kA/m(56Oe),△Hk为0.33 kA/m (4.1Oe).这个△Hk值为一般YIG材料△Hk的2倍.这里的烧结温度比普通陶瓷工艺的YIG材料低了200℃.