高剩磁比BaFe12O19厚膜的制备及其物理性能研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sesame_1975
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为4G/5G通信的核心材料与器件,环形器、隔离器等无源微波器件实现着对信号传输的隔离、通路选择和开关等方面关键技术的处理。随着微波/毫米波系统小型化、集成化方向的发展,系统对元器件小型化的要求越来越迫切。而环形器、隔离器等铁氧体元器件的体积远高于其他元器件,因此其小型化、轻量化、平面化的任务尤为迫切。自偏置M型六角铁氧体为环形器、隔离器等无源器件的小型化、轻量化和高频化三者的同时实现提供了一种关键的材料途径。丝网印刷是大规模生产低损耗自偏置六角铁氧体厚膜的最佳方法之一,但是目前关于丝网印刷法制备六角铁氧体厚膜的研究报道还较少,所制备的六角铁氧体厚膜的关键磁性参数还没有达到器件应用的需求。同时,厚膜微结构与磁性能关系的物理机制也不完全清楚。针对以上问题,我们首先系统研究了多种丝网印刷工艺参数对BaFe12O19(BaM)厚膜微结构和磁性能的影响规律。接着,我们深入研究了晶粒尺寸和晶界结构对BaM厚膜微结构、磁学性能和微波损耗的影响规律,并分析了其物理机制。最后,我们对比了基于丝网印刷工艺的正常烧结与热压烧结工艺对BaM厚膜微结构和磁学性能影响的区别。具体的研究结果如下:第一部分工作研究了多种丝网印刷工艺参数对BaM厚膜微结构和磁学性能的影响规律,通过优化的制备参数,提高了 BaM厚膜的自偏置磁性能。结果表明,有机溶剂的配比会显著影响BaM厚膜磁场取向的过程,改变BaM厚膜的剩磁比。另外,有机溶剂还影响BaM厚膜的密度以及孔隙率。烧结温度控制着BaM厚膜的晶粒生长和致密化过程。烧结温度越高(900-1200℃),BaM晶粒生长就越完全,厚膜孔隙率越低,致密度也就更高。因此,通过烧结温度可以调控BaM厚膜的致密度、矫顽力、饱和磁化强度、剩磁比(即Mr/Ms)等各项性能参数。由于烧结时长在晶粒生长和致密化过程并不占主导因素。因此烧结时长增加后,BaM厚膜的致密度、矫顽力、饱和磁化强度、剩磁比等各项性能参数有一定改变,但还是受烧结温度控制。BaM厚膜的普通烧结和热压烧结的区别在于外加压力会抑制BaM晶粒生长,增加BaM厚膜致密度,一定程度上降低c轴取向度。所以对于不同烧结温度、时长下的BaM厚膜,相对于普通烧结,热压烧结的BaM厚膜晶粒尺寸更小,孔隙率更低,致密度更高,所以BaM厚膜的饱和磁化强度更高,矫顽力更低,剩磁比有所下降。第二部分工作研究了预烧结BaM粉末晶粒尺寸(G0)对BaM厚膜性能的调控过程。通过不同预烧结晶粒尺寸BaM粉末(0.3-1μm)制备了厚膜,研究预烧结粉末尺寸对厚膜性能的影响规律,研究其中的内在机理。结果表明,亚微米范围内G0的降低导致晶粒生长活化能和最终烧结晶粒尺寸显著降低。较小的G0使BaM晶粒在烧结前更容易被磁场对准,并且烧结后厚膜中的可移动畴壁更少。这增加了 BaM厚膜的c轴取向度、剩磁比和矫顽力。此外,G0降低还可以降低BaM厚膜的铁磁共振线宽。所以经研究表明,预烧结晶粒尺寸可以调控BaM厚膜的微观结构、磁学性能和微波损耗。对于不同预烧结晶粒尺寸,相对于普通烧结,热压烧结的BaM厚膜晶粒尺寸更小,孔隙率更低,致密度更高,所以BaM厚膜的饱和磁化强度更高,矫顽力更低,剩磁比有所下降。以上研究结果不仅有助于深入理解基于丝网印刷工艺制备的BaM厚膜的微结构与磁学性能之间的关系,而且可以为BaM厚膜在自偏置环形器/隔离器中的应用提供重要的研究基础。
其他文献
钙钛矿太阳能电池因其低廉的原材料价格,简易的制备流程和不断提升的功率转换效率引起了世界各地研究者的广泛关注。然而钙钛矿太阳能电池的器件稳定性问题严重阻碍了其商业化发展的进程。影响器件稳定性的因素有很多,比如光照、温度和湿度等,其中湿度的影响最不容忽视。因为钙钛矿的原始组分中含有吸湿性极强的胺盐,这会导致钙钛矿薄膜在潮湿环境中极易吸附水分子形成特定的水合物,从而造成薄膜的不可逆降解,所以当务之急是寻
学位
尘埃等离子体,也称为复杂等离子体,是指等离子体与尘埃颗粒共同形成的物理体系。在典型的实验条件下,这些尘埃颗粒在等离子体中是带电的,因此悬浮在等离子体鞘层中而形成准二维单层尘埃悬浮,颗粒间通过Yukawa排斥势而相互作用。当外加扰动较低时,这些尘埃颗粒可自组织成六角对称的三角晶格。然而当扰动足够强时,此三角晶格也能熔化变成类似液体的颗粒排布。在实验中,可利用高速相机直接记录尘埃颗粒详尽的运动。因此,
学位
近年来随着量子霍尔效应的发现,拓扑物理学飞速发展。拓扑概念的引入为物理研究提供了一个全新的平台,拓扑物态在凝聚态系统的中取得很多成就。因此受凝聚态物理学进展的推动,最近在光学、声学和机械系统中出现大量对于拓扑态的研究。拓扑光子学因其灵活的结构设计和能量传输方面的巨大潜力,为实现奇异的拓扑模型和探索开发拓扑效应提供了全新的方式。光子晶体是一种由不同折射率的介质呈周期性排列而构成的人工超材料,当光波在
学位
近年来,随着纳米技术的飞速发展,各类性能优异的纳米材料在癌症治疗中展示了巨大的潜力。为了将纳米材料安全有效地输送到肿瘤细胞中,仅仅依靠纳米材料自身的增强渗透和滞留效应是不够的,还需要对纳米材料的物理化学性质进行进一步地优化设计。之前的研究结果表明,纳米粒子的大小、形状及表面修饰配体的带电性、亲疏水性和特异性都会对细胞的摄取行为有着显著影响。需要指出的是,将配体嫁接到纳米粒子表面有多种方式(如共价相
学位
金属微结构由于支持表面等离激元(Surface plasmon polaritons,简称SPPs),可以在亚波长尺度上实现对光场局域和操控,是光学领域的前沿研究热点,其光物理是非线性光学、高性能检测等应用的核心基础。然后,由于金属存在不可避免的损耗,局域表面等离激元共振导致的场增强效应被大大减弱,影响以此微结构为基础的高性能光子器件的研发。本论文主要研究和讨论孤立亚波长尺度金属微结构中的局域态,
学位
近年来,双曲型超材料(HMMs)以其优异的光学特性,为操纵光的传输和辐射等行为提供了一个有效的平台,揭示了光与物质相互作用的新机制,是波动光学和纳米光子学的前沿课题之一。特别是,双曲超构材料具有色散关系由封闭曲线向开放双曲线的拓扑转变特性,可大大增强局部光子态密度,为量子纳米光子学的发展展现了广阔的前景。然而,现有基于双曲超构材料的局部光子态密度、光辐射操控研究主要针对三维的体材料,尺寸大、损耗大
学位
优先保护防卫权以惩恶扬善是我国刑事立法长久以来欲在正当防卫制度实践中实现的社会效果,但这一价值导向并不与正当防卫之侵害预期的适用情况相契合。全景式对涉侵害预期的刑事裁判开展质性研究后,发现案件一旦涉及事先准备工具,被认定无罪的概率不足1/10,控制相当严格。究其根源,是实践的司法障碍叠加理论的供应不足使然。对侵害预期的误判总体上可被归结为两大核心议题:一是大量地否定侵害预期人的主观正当性,二是人为
期刊
人工智能和物联网(IOT)技术的快速发展,对硬件设备的性能提出了更高的要求,小型化、集成化、柔性化和低功耗化是电子元件的发展趋势。在微波射频领域,铁磁共振(FMR)可调谐对微波器件的实际应用具有重要意义。传统的调谐方式一般采用电流线圈,通过改变线圈的匝数和电流的大小来控制磁场的强弱。或者直接使用永磁体,通过改变永磁体的体积来调节磁场的强弱。这两种传统的方法均可有效的调谐材料的铁磁共振,被广泛的应用
学位
国家形象是国家软实力的重要组成部分之一,可以体现一个国家的综合实力和影响力。因此,国家形象的塑造深受各国政府的重视。目前,随着中国国际影响力的不断提升,中国形象成为世界关注的焦点之一。尽管中国形象的研究已成为国内外学者的研究热点,但结合概念隐喻理论和评价理论态度系统,并形成认知话语分析框架,从认知和话语两个维度来研究外交话语中自塑中国形象的尝试尚不多见。本研究试图回答如下问题:(1)“中美贸易争端
学位
氢及其同位素的滞留渗透问题是聚变工程面临的关键问题之一。在结构材料表面构建一定厚度的阻氚涂层能有效解决这一问题。Al2O3因其具有高硬度、高渗透降低因子和良好的稳定性被广泛应用于阻氚涂层。本论文利用双靶磁控溅射和电感耦合等离子体增强的磁控溅射(ICP-MS)两种技术,分别在316 L不锈钢表面制备了 Al2O3涂层和Al-Al2O3复合涂层,并对涂层的氘阻挡能力进行了测试。取得如下研究成果:(1)
学位