随着新一代的微波器件向着小型化、集成化的方向发展,YIG铁氧体材料的铁磁共振线宽、介电损耗、饱和磁化强度、居里温度等有关的综合性能需满足更高的性能要求。本文采用固相反应法制备目标YIG铁氧体材料,主要探讨低损耗YIG材料的实现途径及其应用。首先,研究缺铁量对YIG铁氧体材料物相组成、显微结构、电磁性能等方面的影响,研究表明:采用缺铁配方有助于减少铁磁共振线宽与介电损耗;过量缺铁会导致另相YFeO3生成,微波磁损耗上升。进一步地,研究预烧过程中氧气流速对YIG铁氧体材料性能的影响,结果表明适当的氧气流速能提升样品的致密度,在缺铁量x=0.075,氧气流速为150m L/min时,铁磁共振线宽为29Oe。接下来,研究Ca-Sn和Ca-Ti共取代对YIG铁氧体材料性能的影响,研究发现,适量的Sn4+离子或Ti4+离子取代石榴石结构八面体位置的Fe3+离子,使得饱和磁化强度上升的同时微波介电损耗和铁磁共振线宽显著降低。对铁磁共振线宽来源进行分解,结果表明:气孔致宽占主要部分且其与气孔率变化趋势相近,各向异性致宽随着取代量增加不断下降。两种离子均能取代YIG样品八面体a位的Fe3+离子令饱和磁化强度上升;适量取代可以显著降低介电损耗和铁磁共振线宽。Sn4+离子取代YIG样品,当x=0.1时,铁磁共振线宽最小为22Oe;当x=0.15时,介电损耗最小为8×10-5。Ti4+离子取代YIG样品在x=0.1时,铁磁共振线宽最小为26Oe;在x=0.15时,介电损耗最小为3×10-4。此外,注意到在一定范围内,两种离子取代导致晶格膨胀,YIG材料活性增高,烧结温度有不同程度的降低。最后,根据环行器的工作原理,采用研制的YIG铁氧体材料作为基板,在HFSS三维仿真软件完成模型构建并优化,最终得到的仿真结果中:相对带宽≥30%;回波损耗≤-18dB;隔离度≤-18dB;插入损耗≥-0.5dB,该结果表明所制备的材料可以用于环行器的制作并具有良好的性能。