[发明专利]一种高频高介电旋磁复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高频高介电旋磁复合材料及其制备方法，其包括沉积于基底上的Li₇La₃Zr_2‑yTi_yO₁₂介电层和涂覆于Li₇La₃Zr_2‑yTi_yO₁₂介电层上的Y₃Fe_5‑xIn_xO₁₂磁性层，Y₃Fe_5‑xIn_xO₁₂磁性层与Li₇La₃Zr_2‑yTi_yO₁₂介电层的质量比为1:m，其中，x取值范围为0.20‑0.30，y取值范围为0.1‑0.3，m取值范围为0.2‑0.6。本发明提供的高频高介电旋磁复合材料，实现了高介电常数和低铁磁共振线宽，可应用于旋磁器件(环行器、隔离器)基板中，可以很好的实现旋磁器件的小型化和高频化，为高频和集成化的通信设备的应用提供了新的选择。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，涉及高频高介电旋磁复合材料及制备技术。

背景技术

随着信息化时代的快速发展，电子领域的整机、模块以及器件都朝着薄、轻和集成度高的方向发展。其中，在电子器件领域，微波环行器是用途最广的器件之一，传统的微波环行器一般采用旋磁铁氧体为基板材料，主要结构为上下两层铁氧体片，中间为中心导体，中心导体的形状对环行器有着重要的影响。由于铁氧体具有旋磁性，在外加磁场的作用下，发生法拉第旋转，相位发生变化。使得微波信号只能单向传播，另一个端口被隔离，实现环行器在微波系统中的作用。在环行器基板铁氧体材料中，现阶段主要研究的材料分为两种，一是采用磁化取向的M型钡铁氧体(BaFe₁₂O₁₉)材料作为基板，另一种是采用低线宽的Y₃Fe₅O₁₂的钇铁石榴石铁氧体作为基板。M型钡铁氧体经过磁化后，可以自发产生磁场，在环行器应用中，不需要外加磁场的磁铁，降低环行器的整体尺寸。低线宽的钇铁石榴石铁氧体作为基板，旋磁特性较好，在外加磁场下可以实现优异的环行特性。但是这两种材料在制备环行器的过程中，都存在一定的局限性，无论是M型钡铁氧体还是钇铁石榴石铁氧体，介电常数较低，一般在12-15左右，影响微波环行器的尺寸设计，限制了集成化的装配工艺。

在高介电旋磁厚膜复合材料研究中，都是基于旋磁铁氧体材料进行的离子改性掺杂。专利申请号为CN201510260718.9的申请文件公开了一种微波旋磁-介电复合陶瓷材料及其制备方法，采用Li_0.43Zn_0.27Ti_0.13Fe_2.17O₄与Li₂ZnTi₃O₈两相进行不同比例的混合，成为低铁磁共振线宽的旋磁材料，但是这种材料的介电常数也较低(ε约为19)。专利申请号为CN201510821812.7的申请文件公开了一种高功率钇铁石榴石铁氧体，采用Sm、Gd、Ca、V、Ge、Sn、In、Al和Mn离子对YIG进行离子取代，获得了具有低铁磁共振线宽和高介电常数(ε约为14)的高功率石榴石铁氧体；虽然这种方法获得的性能较好，但是多种离子取代在实际应用中很难精确控制，并且介电常数14左右与钇铁石榴石铁氧体正常介电常数相比提高不大。此外，以上技术都是制备粉体材料，压制成片，制作微波环行器，导致环行器的尺寸偏大。在薄膜方面，大部分采用钆镓石榴石基片上外延钇铁石榴石铁氧体，材料的旋磁特性较好，但是一般只有几微米，并且成本较高，不利于工业化的生产。

因此，以上的问题集中在介电常数偏低、粉体的微波器件尺寸较大以及薄膜成本太高等方面。

发明内容