[发明专利]一种高介电常数微波铁氧体材料、制备方法和器件

说明书

本发明提供了一种高介电常数微波铁氧体材料及其制备方法。该微波铁氧体材料的化学式为Bi_1.1Ca_0.9+2xY_1‑2xZr_0.45(V_0.9Ni_0.1)_xMn_yFe_4.55‑x‑yO₁₂，x＝0.2～0.4，y＝0.05～0.1。该制备方法包括按分子式Bi_1.1Ca_0.9+2xY_1‑2xZr_0.45(V_0.9Ni_0.1)_xMn_yFe_4.55‑x‑yO₁₂，x＝0.2～0.4，y＝0.05～0.1的化学计量比配备原料，并使用所述原料制作所述微波铁氧体材料。本发明的高介电常数微波铁氧体材料介电常数为23～25，4πMs为1150Gs～1250Gs，△H＜50Oe，T_c180℃，能够很好地满足微波铁氧体器件的应用。

技术领域

本发明涉及微波通信磁性材料领域，具体涉及一种高介电常数微波铁氧体材料、制备方法和器件。

背景技术

5G通信是未来信息基础设施的重要组成部分，该技术需采用微波作为传输手段，因此微波铁氧体环形器、隔离器是不可缺少的基本器件。环形器与隔离器小型化、集成化的关键是使用一种高介电常数、合适的4πMs和Tc、ΔH的微波铁氧体材料。

现有微波铁氧体的介电常数在12～16之间，在低频环形器隔离器设计时器件尺寸偏大，无法满足小型化、集成化的需求。若提高铁氧体的介电常数到20以上，可以把隔离器与环形器的尺寸缩小20％以上，达到小型化、集成化的需求。

当前高介电常数(相对常规介电常数12～16而言)、4πMs＝1200Gs的微波铁氧体材料在5G基站环形器或隔离器的应用较为广泛。关于高介电常数的微波铁氧体材料及制造方法的专利文献已有一些，如专利文献CN 107746269 A中公开了一种含Bi(其中15wt％～20wt％Bi)的石榴石微波铁氧体材料，组分包括Bi₂O₃ 15-20份、Y₂O₃ 22-26份、GeO₂ 1-2.5份、CaCO₃ 2-5份、Fe₂O₃ 41-47份、ZrO₂ 2-5份、MnCO₃ 0.2-1份和CaTiO₃ 6-10份，其4πMs为1800Gs，介电常数为30，但预烧温度较高，并需额外合成CaTiO₃(CaTiO₃的介电常数高达170，掺杂至石榴石复合材料中提高介电常数)。专利文献CN101591167B公开了一种含Bi的石榴石微波铁氧体材料，分子式为Bi_zCa_3-zGe_xA_yV_{1.5-0.5z-0.5x}Fe_{3.5+0.5z-0.5x-y}O₁₂(0≤x≤0.6，0≤y≤0.32，0.1≤z≤0.7，A＝In、Zr、Sn或Ti)，但介电常数为常规系列(14左右)。周永川等人发表的论文“Bi³⁺取代对多晶石榴石铁氧体材料性能的影响”，其高介电常数微波铁氧体材料的线宽高达110Oe以上，直接失去了应用价值。

上述专利文献提到的高介电常数微波铁氧体材料，要么4πMs不在1150～1250Gs范围，要么线宽太高，失去应用价值，因此实现高介电常数(＞20)、4πMs＝1200Gs左右、较小的线宽和较高的居里温度的性能显得尤为重要。

发明内容

为了克服现有技术上述缺陷的至少一种，本发明提供一种饱和磁化强度为1150～1250Gs的高介电常数微波铁氧体材料、制备方法和器件。