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YIG铁氧体是一种重要的旋磁性材料,基于YIG铁氧体制备的微波器件被广泛的用于国防电子通信领域和民用通信领域中。随着微波器件工作频段的提升,对制备微波器件的YIG材料的饱和磁化强度提出了更高的要求。本论文主要研究不同的制备工艺方法和离子取代对铁氧体材料磁性能的影响。具体研究内容如下: (1)分别采用固相烧结工艺和溶胶凝胶法制备了YIG铁氧体材料。测试结果表明,用溶胶凝胶法制备的YIG铁氧体,其最大饱和磁化强度为26.3emu/g。而固相法制备的YIG铁氧体,致密性更佳,其最大饱和磁化强度高达27.4emu/g。考虑到固相法工艺简单、生产量大、污染小,并且制备的铁氧体性能较好,因此,选择固相法作为后续离子掺杂实验的工艺方法。 (2)采用固相法制备了掺有Ce3+离子的Y3-xCexFe5O12(其中x为Ce3+离子含量,0≤x≤0.4)样品。测试结果表明,样品的饱和磁化强度随着Ce3+离子掺杂量的增加,呈现先增大后减小的趋势。在x=0.2时,样品的饱和磁化强度达到最大值为30.2emu/g。当x≤0.2时,Ce3+离子掺杂取代Y3+后增加了样品的总磁矩,样品的饱和磁化强度增大;当x>0.2时,通过晶相分析发现,材料中出现了Ce2Fe2O7和Fe2O3杂相,从而导致样品的饱和磁化强度降低。 (3)采用固相法制备了掺有Nd3+离子的Y3-xNdxFe5O12(其中x为Nd3+离子含量,0≤x≤2)样品。测试结果表明,随着Nd3+离子掺杂量的增加,样品的饱和磁化强度呈现先增大后减小的趋势。在x=1时,样品的饱和磁化强度达到最大值为31.9emu/g。当x≤1时,Nd3+离子掺杂取代 Y3+离子后增加了样品的总磁矩,样品饱和磁化强度增大;当1<x≤1.5时,Nd3+离子的掺入引起样品微观结构的改变,导致饱和磁化强度下降;而1.5<x≤2时,样品中出现了NdFeO3和Fe2O3杂相,从而使样品的饱和磁化强度进一步减小。 (4)采用固相法制备了掺有Nd3+离子和Cr3+离子的Y2NdFe5-xCrxO12(其中x为Cr3+离子含量,0≤x≤0.4)样品。测试结果表明,样品的饱和磁化强度随着Cr3+离子掺杂量的增加,呈现先增大后减小的趋势。在x=0.2时,样品的饱和磁化强度达到最大值为35.6emu/g。当x≤0.2时,Cr3+离子主要取代了八面体a位Fe3+离子,增加了样品的总磁矩,样品饱和磁化强度增大;当x>0.2时,Cr3+离子开始取代四面体d位的Fe3+离子,样品的总磁矩减小,导致饱和磁化强度减小。