Ce/Fe掺杂LaMnO<,3>体系的微波吸收性能研究

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本文较系统地研究了A位掺Ce和A位掺Ce、B位掺Fe的LaMnO3体系的微波吸收特性。用溶胶-凝胶法制备了La1-xCexMnO3和La0.6Ce0.4Mn1-yFeyO3纳米粉体。对La0.6Ce0.4MnO3样品干凝胶进行了DSC-TGA分析及不同热处理温度下的FT-IR分析。结果表明,La0.6Ce0.4MnO3纳米晶的形成过程分为剩余水分的蒸发、EDTA的分解、醋酸根离子和硝酸根离子的分解、钙钛矿晶型的形成四个阶段。XRD分析表明,La1-xCexMnO3样品为ABO3型钙钛矿结构,但存在少量CeO2杂相。SEM分析表明,La1-xCexMnO3和La0.6Ce0.4Mn1-yFeyO3样品均呈不规则短棒状,其中La0.6Ce0.4MnO3粒子平均粒径在80nm左右,La0.6Ce0.4Mn0.86Fe0.14O3粒子平均粒径在100nm左右。用圆柱体法测量了样品的室温电阻率。结果表明,La1-xCexMnO3电阻率随着Ce含量的增加而减小且处于半导体范围;La0.6Ce0.4Mn1-yFeyO3电阻率随Fe含量的增大而增大且处于半导体范围。用微波网络矢量分析仪测量了样品在2-18GHz范围内的复介电常数和复磁导率,计算了样品在该频率范围的微波反射率和电磁损耗角正切。结果表明,在x=0.4时,样品La1-xCexMnO3微波吸收效果最好,当样品厚度为2.20 mm时,吸收峰值为27dB,10dB以上频带宽度达3.2 GHz。当B位掺Fe时,样品吸收峰值增大,有效吸收频带增宽,在y=0.14时,样品微波吸收效果最好,当样品厚度为2.00 mm时,吸收峰值为38dB,10dB以上频带宽度达4.1 GHz。对材料的微波损耗机制分析表明,La1-xCexMnO3和La0.6Ce0.4Mn1-yFeyO3损耗吸收来自磁损耗和介电损耗的共同作用;随着微波频率的变化,介电损耗和磁损耗变化方向相反,可能是样品中铁磁团簇和反铁磁团簇相互转化所引起;材料的纳米效应以及掺杂后电阻率和磁性能的改变是掺杂LaMnO3体系产生微波损耗的重要原因。
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