[发明专利]一种用于制备片状电磁噪声抑制材料的磁性孔洞基片

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及高频电磁兼容技术，具体涉及一种用于制备传输线电磁噪声抑制用的片状材料的基片及其制备方法。

背景技术

随着高频电子器件在日常生活、工业领域的广泛应用及高集成度大规模集成电路的快速发展，电路系统和电子器件之间的电磁噪声干扰已成为日益严重的问题。实践表明，利用磁性材料产生的能量损耗可很好地抑制传输线发射的电磁噪声。在传输线基本的覆盖信号频率范围的频带内，没有使用磁性材料时，信号中的噪声谐波在通过传输线时其衰减量很小。在传输线上使用磁性材料的作用不是为了增加在信号通带范围内的插入损耗，而是阻滞抑制电磁噪声谐波，即那些高于有意义信号频率的谐波频率。

传输线电磁噪声抑制的工作原理为：高频信号通过传输线时将会由于磁损耗(包括铁磁共振吸收损耗和高频涡流损耗)使高频电磁信号衰减，被衰减的信号频率和频带宽度受磁性薄膜的特性及尺寸控制。在磁损耗中，铁磁损耗由磁性薄膜的磁化强度、各向异性、退磁场以及磁性薄膜的磁损耗因子决定，涡流损耗则主要由磁性薄膜的电阻率决定，而工作频带的宽度由铁磁共振线宽决定。用于高频电磁噪声抑制的磁性材料多数是铁磁合金与聚合物等复合制成的噪声抑制片。铁磁合金薄膜因其厚度小可满足电子元器件发展方向和电磁噪声抑制的要求，可生成在集成电子系统的某一特殊单元，也可在整个集成电子系统上生成；并且可针对不同的使用要求，通过改变磁性薄膜成分或者制备工艺来调整薄膜性能，从而满足电磁噪声的抑制需求。该类电磁噪声抑制材料由于采用金属磁性材料其电阻率较低，并且其各向异性小，铁磁共振频率低，电磁噪声的抑制频率在MHz～GHz之间，是一种良好的电磁噪声抑制材料。

现代电子器件与设备的工作频率越来越高，因此需要能工作于更高频率(比如10GHz)的电磁噪声抑制材料。目前，电磁噪声抑制材料大多采用电镀工艺沉积于孔洞模板上，采用电镀工艺在孔洞模板(比如聚碳酸酯模板PC或氧化铝模板AAO)上沉积的铁磁纳米线阵材料具有高的磁共振频率而具有宽频吸收性能，基于铁磁纳米线阵的噪声抑制器具有较好的噪声吸收性能，吸收频率可达到20GHz以上，且容易实现微型化、集成化。然而，由于电磁噪声抑制材料采用的孔洞模板，如聚碳酸酯模板和氧化铝模板为非磁性模板，减小了电镀于其孔洞中的磁性纳米线之间的铁磁耦合作用，降低了材料的磁导率，限制了其噪声抑制性能的提高。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种用于制备片状电磁噪声抑制材料的磁性孔洞基片及其制备方法。本发明所述磁性孔洞基片中的孔洞由磁性氧化物——四氧化三铁(Fe₃O₄)形成，本发明采用磁性材料作为孔洞基片材料，增强了沉积在孔洞中的磁性纳米线之间的铁磁耦合作用，增强了材料的磁导率，如果将该磁性纳米线用于电磁噪声抑制，相比非磁性孔洞模板中的铁磁纳米线阵，其噪声抑制性能会大大提高；另外，由于Fe₃O₄中含二价和三价铁离子，增强了电子移动，从而可增加所述基于铁磁纳米线阵的电磁噪声抑制材料中的涡流损耗，进一步提高材料的电磁噪声抑制性能；沉积于本发明所述孔洞基片上的铁磁纳米线阵的电磁噪声抑制材料具有更好的噪声吸收性能，吸收频率可达到10GHz以上，且易实现微型化、集成化，可满足高频、宽频带范围内对电磁噪声抑制的需求。

本发明的技术方案如下：

一种用于制备片状电磁噪声抑制材料的磁性孔洞基片，包括铁基底和铁基底上的多孔层，所述多孔层为具有纳米级孔洞的碳包覆四氧化三铁，所述孔洞直径为50～150nm，可通过电镀工艺在所述孔洞中沉积铁磁纳米线作为片状电磁噪声抑制材料。

一种用于制备片状电磁噪声抑制材料的磁性孔洞基片的制备方法，首先将清洗干净的铁片在恒电压下采用两电极法进行阳极氧化处理，然后在葡萄糖的乙醇溶液中浸泡8～12h，烘干，最后在氩气气氛中400～600℃退火2～4h，得到所述磁性孔洞基片。

一种用于制备片状电磁噪声抑制材料的磁性孔洞基片的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将铁片依次在丙酮、乙醇和去离子水中清洗，晾干；

步骤2：在乙二醇中加入相当于乙二醇质量的0.5wt％的NH₄F和3wt％的去离子水配制得到电解液；然后将步骤1清洗干净的铁片置于上述配制的电解液中，在恒电压下采用两电极进行阳极氧化处理，在铁片表面形成具有孔洞的无定形三氧化二铁；所述阳极氧化处理的条件：温度为60℃、氧化时间为300s、氧化电压30～90V；