[发明专利]包含低介电损耗陶瓷的M型六方铁氧体

说明书

在一个方面中，M型铁氧体包含Me、Me′、Me″、Co、Ti和Fe的氧化物，其中Me为Ba、Sr或Pb中的至少一者，Me′为Ti、Zr、Ru或Ir中的至少一者，以及Me″为Mg或Ca中的至少一者。在另一个方面中，制造M型铁氧体的方法包括：对包含至少Co、Fe、Ti、Me、Me′和Me″的氧化物的铁氧体前体化合物进行研磨以形成氧化物混合物，其中Me包括Ba、Sr或Pb中的至少一者，Me′为Ti、Zr、Ru或Ir中的至少一者，以及Me″为Mg或Ca中的至少一者；以及在氧气氛或空气气氛中对氧化物混合物进行煅烧以形成M型铁氧体。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年5月12日提交的美国临时专利申请序列号63/023,303的权益。相关申请通过引用整体并入本文。

背景

本公开内容涉及包含低介电损耗陶瓷的M型六方铁氧体。

需要改善的性能和小型化以满足在甚高频应用中使用的装置的不断增长的需求，这在各种各样商业和国防相关的行业中特别受关注。作为雷达和现代无线通信系统中的重要组件，正在不断开发具有紧凑尺寸的天线元件。然而，开发用于这样的高频应用中的铁氧体材料具有挑战性，因为大多数铁氧体材料在高频下表现出相对高的磁损耗。

通常，六角铁氧体或六方铁氧体为具有六方晶体结构并且表现出磁特性的一类铁氧化物陶瓷化合物。已知数种类型的六方铁氧体族，包括Z型铁氧体Ba₃Me₂Fe₂₄O₄₁和Y型铁氧体Ba₂Me₂Fe₁₂O₂₂，其中Me可以为小的2+阳离子例如Co、Ni或Zn，并且Sr可以替代Ba。另外的六方铁氧体类型包括M型铁氧体((Ba，Sr)Fe₁₂O₁₉)、W型铁氧体((Ba，Sr)Me₂Fe₁₆O₂₇)、X型铁氧体((Ba，Sr)₂Me₂Fe₂₈O₄₆)和U型铁氧体((Ba，Sr)₄Me₂Fe₃₆O₆₀)。

具有高磁晶各向异性场的六方铁氧体为吉赫天线基板的良好候选者，因为它们具有高磁晶各向异性场，从而具有高铁磁共振频率。已经开发了用于一些天线应用的Co₂Z六方铁氧体(Ba₃Co₂Fe₂₄O₄₁)材料。然而，Co₂Z具有诸如相变复杂的缺点。另一方面，纯M型六方铁氧体(例如M′Fe₁₂O₁₉，其中M′可以为Ba、Pb或Sr)具有热力学稳定的简单晶体结构。因此，M型六方铁氧体可以在约900℃的相对低的温度下生产。然而，纯M型六方铁氧体通常为硬磁的，并且由于其高磁晶各向异性而显示出低磁导率。出于至少该原因，M型六方铁氧体通常不用于甚高频(very high frequency，VHF)、超高频(ultra high frequency，UHF)、吉赫(GHz)天线应用。因此期望改善的M型铁氧体。

发明内容

本文公开了M型六方铁氧体。

在一个方面中，M型铁氧体包含Me、Me′、Me″、Co、Ti和Fe的氧化物，其中Me为Ba、Sr或Pb中的至少一者，Me′为Ti、Zr、Ru或Ir中的至少一者，以及Me″为Mg或Ca中的至少一者；其中M型铁氧体包含具有式Me″TiO₃的介电相。

在另一个方面中，复合材料包含M型铁氧体，其中M型铁氧体包含Me、Me′、Me″、Co、Ti和Fe的氧化物；其中Me为Ba、Sr或Pb中的至少一者，Me′为Ti、Zr、Ru或Ir中的至少一者，以及Me″为Mg或Ca中的至少一者。