[发明专利]双相高频软磁材料及其制备方法和包括其的电子器件

说明书

本发明涉及双相高频软磁材料及其制备方法和包括其的电子器件。一种双相高频软磁材料可包括由微米尺寸的R₂Fe₁₇N₃化合物和α‑Fe形成的复合物，其中R是Ce、Nd、Y、Pr中的一种或多种，R₂Fe₁₇N₃化合物占R₂Fe₁₇N₃化合物和α‑Fe的总质量的50％至95％，α‑Fe占R₂Fe₁₇N₃化合物和α‑Fe的总质量的5％至50％。本发明的双相高频软磁材料具有优异的高频磁性能，可在1‑100MHz的高频范围内工作，因此能应用于各种具有磁性部件的电子器件中。

技术领域

本发明总体上涉及材料领域，更特别地，涉及一种易面型R₂Fe₁₇N₃化合物/α-Fe双相高频软磁材料及其制备方法，以及包括该双相高频软磁材料的电子器件。

背景技术

高频软磁材料广泛应用于电力电子、通讯、计算机等领域。相对于5G通讯技术和第三代宽禁带半导体(SiC、GaN)技术的迅猛发展，高工作频率、高功率、低损耗软磁材料的研制进展已经严重落后，目前尚没有一种高频软磁材料能够完全释放基于宽带隙半导体器件的潜力，因此研发工作频率在1MHz以上具有高复数磁导率的软磁材料已成为当务之急。

中国发明专利申请201410638235.3公开了一种双相纳米晶高频软磁材料(以下简称专利文献1)；中国发明专利申请201410636443.X公开了一种易面型双相纳米晶高频软磁材料(以下简称专利文献2)；中国发明专利申请201410641826.6公开了一种易面型R₂Fe₁₄B化合物/α-Fe双相纳米晶高频软磁材料(以下简称专利文献3)。

对于用于更高频段的电感材料，高的磁导率和高的共振频率是样品具有优异高频性能的必要条件。高的共振频率才能使样品可以在高频段使用；高的磁导率才能使材料满足高功率、小型化的使用条件。然而，现有技术的材料中存在的一个共同的不足是无法同时提高样品的磁导率和共振频率。易面型稀土-3d金属氮化物具有高的共振频率，但是由于较低的饱和磁化强度和较高的C晶面内各向异性场，使得其磁导率初始值较低。3d金属具有高的饱和磁化强度，磁导率初始值较高，但是由于低的磁晶各向异性场，共振频率较低。专利文献1中公开的材料虽然具有高达9GHz的共振频率，但是其磁导率初始值只有3.5；专利文献2中公开的材料的磁导率初始值达到5，而共振频率则下降到7GHz；专利文献3中公开的材料的磁导率初始值为3.5，共振频率只有5.8GHz。虽然上述三篇专利文献中公开的双相纳米晶材料有效提高了高频软磁性能，但是磁导率初始值依旧较低，因此不能很好地满足第三代宽禁带半导体器件的需要。

发明内容

针对现有材料的不足，本发明的示例性实施例提供了一种能够保持高共振频率并且具有高磁导率的易面型R₂Fe₁₇N₃化合物/α-Fe双相高频软磁材料及其制备方法。该双相复合高频软磁材料是一类新型的稀土软磁材料，其特点是将高饱和磁化强度的α-Fe和具有高共振频率的易面型R₂Fe₁₇N₃化合物在微米级尺寸下交换耦合成具有高饱和磁化强度、高磁导率初始值和高共振频率的双相复合高频软磁材料。