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采用固相反应方法制备了铁电材料BST(Ba1-xSrxTiO3)和铁磁材料YIG(Y3Fe5O12)、及铁电-铁磁复合材料YIG/BST。系统研究了铁磁材料YIG的掺杂与低温烧结和铁电材料BaTiO3的掺杂与介电性能,并对铁电-铁磁复合材料(YIG/BST)的磁性能和介电性能进行了详细的研究,以及对复合材料的应用尤其在抗EMI电子元件上的应用作了分析。
Sr的掺杂没有改变BaTiO3的晶体结构,Ba1-xSrxTiO3(0≤x≤1)固溶体为完全互溶固溶体,为单一的立方相;烧结后的Ba1-xSrxTiO3的陶瓷晶粒已经生长完整且致密;Ba1-xSrxTiO3的居里点随着x值的增加而降低;当x值介于0.25~0.35之间时,Ba1-xSrxTiO3的居里点在室温附近,且x=0.35时Ba1-xSrxTiO3具有良好的介电性能。
在YIG中加入助烧剂CaO和V2O5后得到了单相Y2.6Ca0.4Fe4.8V0.2O12,从而使得单相YIG的烧结温度降低了150℃左右。此外,SEM结果表明,样品的显微结构更致密,晶粒尺寸更小。介电性能分析表明,在低频范围100Hz~1MHz内Y2.6Ca0.4Fe4.8V0.2O12的介电常数在1000以上;而在高频范围1MHz~1GHz内Y2.6Ca0.4Fe4.8V0.2O12的介电常数显著降低最高也才100多,介电性能比较弱。
对于xBST-(1-x)YIG复合材料,XRD衍射结果和SEM背散射结果均表明,不同配比的样品在不同的烧结温度下,均能够两相共存,没有发生相互反应。介电和磁性能测试结果表明,xBST-(1-x)YIG复合材料具有良好的介电性能和磁性能。其介电常数实部与虚部均随BST含量的增加而升高,且介电常数的谐振峰随着YIG含量的增加而向频率高的方向移动;磁导率实部与虚部均随BST含量的增加而降低。在YIG铁氧体中加入适量的陶瓷BST构成复合材料,可以有效地改善截止频率,提高高频电磁特性。其工艺条件以加入陶瓷BST质量为30wt%、在1320℃烧结、保温2h为最佳。所得的复合材料不仅可以用作高频抗EMI的滤波器件,也可能制作电容器件。这种双性材料有利于实现器件的多功能,减小器件体积和质量,提高器件稳定性。