NiCuZn铁氧体HF-VHF频段磁谱特性调控研究

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随着电子工业的发展,电子设备对无源器件的要求越来越高。这对制备多种无源器件的基础材料NiCuZn铁氧体提出了更高的要求:宽频带内实现高磁导率、低损耗。本文针对高频(HF)-超高频(VHF)频段的器件应用需求,围绕该特性,从三个方面展开了较为系统的深入研究:NiCuZn铁氧体磁谱特性分析;阻尼系数函数关系调控方法;HF-VHF频段高磁导率、低磁损耗材料的实现。并面向近场通信(NFC)电磁屏蔽片、铁氧体小型化天线两种典型应用,针对NiCuZn铁氧体展开了相应研究。本文所做的主要工作如下:首先,研究了单畴、多畴NiCuZn铁氧体的磁谱特性。尝试将磁谱方程中的阻尼系数设为频率的函数后,单畴、多畴材料的拟合磁谱与实测磁谱吻合程度均大幅提高。进一步研究表明,阻尼系数函数关系将会影响材料磁谱上升段陡峭程度,虚部磁谱峰值和峰宽。引入跨晶界磁畴的观点,探讨了阻尼系数函数关系所蕴含的物理意义。多畴材料磁畴转动项的虚部磁谱峰宽较窄。从理论上推测,单畴设计、阻尼系数函数关系设计可能可以作为调控NiCuZn铁氧体在HF-VHF频段磁谱特性的有效技术手段。其次,从实验上研究影响阻尼系数函数关系的主要因素及其调控机理。分别研究晶粒尺寸、主配方、添加剂对材料阻尼系数函数关系的影响,从磁畴进动模型出发分析了以上因素对阻尼系数函数关系产生影响的原因。研究表明:晶粒尺寸、主配方或者添加剂的改变均会对材料的各向异性场Hk产生影响,从而改变阻尼系数函数关系。再次,研究HF-VHF频段实现NiCuZn铁氧体材料宽频带高磁导率、低磁损耗的方法。建立综合考虑高磁导率、低磁损耗、宽频带各项指标在内的有效判据:起始磁导率μi与低频平直段上限频率fd的乘积μi×fd。采用微分的方法,定义低频平直段上限频率fd。采用单畴设计、提高材料Snoek极限、改变阻尼系数函数关系均可以提高μi×fd。最后,针对电磁屏蔽片、铁氧体天线应用,对NiCuZn铁氧体展开了相应研究。总结出应用于电磁屏蔽片的材料设计原则。综合采用单畴设计、阻尼系数函数关系设计,制备出性能优良的电磁屏蔽片用材料。采用单畴设计、Co离子掺杂,制备出200MHz下,μ’、ε’高且相等、tanδμ、tanδε均较低的材料。采用该材料作为基底,设计并制备了一款性能优良的T-DMB(地面数字多媒体广播)天线。
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