[发明专利]提高谐振频率的钾掺杂的六角晶型铁氧体

说明书

公开的是增强的谐振频率的六角晶型铁氧体材料及其制造方法的实施例。六角晶型铁氧体材料可以是Y相锶六角晶型铁氧体材料。在一些实施例中，可以用包含钾的、三价或者四价离子组成来替换锶，由此提供有利的性能。

技术领域

本公开的实施例涉及准备用于电子应用(并且更特别的，用于射频(RF)电子产品)中的化合物和材料的方法。

背景技术

对于磁性电介质天线应用，具有尽可能高的磁导系数(更好地小型化因子和自由空间中的阻抗匹配)和尽可能大的谐振频率(最大工作频率)可以是有利的。然而，本领域已知的具有高磁导系数的材料通常具有低的电磁谐振频率，诸如高于1GHz的谐振频率而磁导系数仅为2。

一些之前的解决方案具有增加的磁导系数，但是最大可用频率限制为大约500MHz。已经详细提出了对谐振频率的一些适度改进，但是没有显著扩展六角晶型铁氧体材料的可用频率范围。

而且，小型化天线系统使其能够运行于500MHz或者之上的频率可以是有利的。达到这个小型化的一种方法是，在小型化因子在给定频率与产品的磁导系数和介电常数的平方根成正比的情形下，使用磁性电介质天线。在这种情况下，利用与RF辐射的磁交互来小型化天线以及电介质元件。其它的考虑是材料必须是绝缘的，以及磁导系数和介电常数尽可能的相互接近来最小化阻抗失配和反射损耗是有利的。改进材料的一个障碍是没有绝缘磁性材料具有高于700MHz的磁导系数以及略微低的损耗。或者在给定频率改进磁导系数或者提高磁性Q值将把磁性电介质天线的使用频率提高到商用和军事重要的微波区域之内。

发明内容

这里公开的是用钾掺杂的y相六角晶型铁氧体材料的方法的实施例，其包括提供y相锶六角晶型铁氧体材料，以及用包括钾的三价离子组成或者包括钾的四价离子组成来替换至少一部分锶以形成高谐振频率六角晶型铁氧体，当三价离子用于替换时组成是Sr_2-xK_xCo_2-xM_xFe₁₂O₂₂，M是任意三价离子，以及当四价离子用于替换时组成是Sr_2-2xK_2xCo_2-xN_xFe₁₂O₂₂，N是任意四价离子。

在一些实施例中，x在三价替换中可以从0到1.5，在四价替换中可以从0到0.75。在一些实施例中，y相锶六角晶型铁氧体材料可以包括Sr₂Co₂Fe₁₂O₂₂。

在一些实施例中，M可以从由Sc、Mn、In、Cr、Ga、Co、Ni、Fe、Yb、或者任意镧系元素离子组成的组中选择。在一些实施例中，N可以从由Si、Ge、Ti、Zr、Sn、Ce、Pr、Hf或Tb组成的组中选择。

在一些实施例中，用钾来替换至少一部分锶可以包括向y相锶六角晶型铁氧体材料中加入碳酸钾。

在一些实施例中，高谐振频率六角晶型铁氧体可以在1GHz频率具有小于1的损耗因子。