低温共烧LiZn铁氧体的研究

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LiZn铁氧体具有剩磁矩形比高、铁磁共振线宽小等优点,广泛用于微波元器件,例如铁氧体移相器。采用氧化物法制备LiZn铁氧体时,烧结温度较高(1100℃)。目前,将LiZn铁氧体应用于低温共烧陶瓷(LTCC)工艺仍需要降低烧结温度,使LiZn铁氧体能够与低熔点的银电极低温共烧。研究发现,在预烧料中掺杂低熔点氧化物或玻璃可以实现LiZn铁氧体的低温烧结。本文研究了复合添加剂Bi2O3-Al2O3、复合添加剂Bi2O3-MgO以及MABS(MgO-Al2O3-B2O3-SiO2)玻璃对LiZn铁氧体的影响,并采用Ansoft HFSS软件仿真设计一款LiZn铁氧体移相器。本文首先采用氧化物法制备Li0.35Zn0.30Mn0.05Ti0.1Fe2.05O4铁氧体,分别研究了复合添加剂Bi2O3-Al2O3、复合添加剂Bi2O3-MgO对LiZn铁氧体的影响。结果表明:(1)适量的添加Bi2O3-Al2O3可以促进晶体生长,改善LiZn铁氧体的饱和磁化强度、铁磁共振线宽等磁性能。Bi2O3-Al2O3的最佳掺杂量为1.0wt.%。(2)当Bi2O3-MgO含量为1.2wt.%,920℃烧结时LiZn铁氧体的致密度高,旋磁性能较好。其次采用氧化物法制备Li0.35Zn0.30Mn0.05Ti0.1Fe2.05O4铁氧体,研究了MABS玻璃对这种LiZn铁氧体的影响。结果表明:(1)掺杂适量的MABS玻璃可以提高固相反应速率,促进晶体生长,改善LiZn铁氧体的致密度和磁性能。(2)当MABS玻璃含量为0.5wt.%,920℃烧结LiZn铁氧体的性能具体如下:矫顽力Hc=207.03A/m,饱和磁感应强度Bs=304.47mT,铁磁共振线宽(35)H=262Oe,饱和磁化强度4?Ms=4205Gs,密度?=4.505g/cm3。最后采用Ansoft HFSS软件仿真设计了一款LiZn铁氧体移相器。结果如下:(1)当铁氧体磁心长度为23.5mm时,移相器性能如下:33-35GHz频段内,插入损耗S21小于1.65dB,相移量为360°,电压驻波比VSWR小于1.28。(2)当铁氧体磁心长度为27mm时,移相器性能如下:33-35GHz频段内,插入损耗S21小于2.27dB,相移量420°,电压驻波比VSWR小于1.18。
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