低温烧结制备微波YIG铁氧体及其性能研究.docx

低温烧结制备微波YIG铁氧体及其性能研究
摘要
本文通过低温烧结法制备微波YIG铁氧体，并对其性能进行了研究。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等手段对制备的样品进行了表征。结果表明，所制备的微波YIG铁氧体晶体结构良好、致密度高，形貌表面光滑，具有良好的磁化与微波传输性能，可望用于微波器件。
关键词：低温烧结；微波YIG铁氧体；性能研究。
引言
随着信息技术的飞速发展，微波器件的应用日益广泛。铁氧体是一种重要的微波器件材料，其中Y3Fe5O12（YIG）铁氧体因其具有良好的微波传输性能而备受关注。目前，制备微波YIG铁氧体的方法主要包括化学共沉淀、机械合成和高温烧结等。然而，以上方法都存在着或多或少的缺陷，例如化学共沉淀法易造成氧化还原反应不充分，机械合成法需要长时间的高温热处理导致材料易出现晶粒生长不均匀等。而低温烧结法因其简便、快速、易于控制等特点，成为了制备微波YIG铁氧体的一种重要方法。
本文使用低温烧结法，制备微波YIG铁氧体，并对其性能进行了研究，旨在探究该方法制备微波YIG铁氧体的可行性，并为微波器件领域提供参考与支持。
实验部分
1.实验材料
实验材料包括：酸性铁盐、氧化钇、氧化铁、丙酮、乙醇等。
2.实验步骤
（1）制备前驱体：在500毫升的三口瓶中加入适量的酸性铁盐、氧化钇、氧化铁，加入适量的丙酮搅拌，再加入足量的乙醇，继续搅拌至形成均匀的混合物，并静置24小时使其成为稠壳状物质。
（2）干燥：将混合物加入焙烧瓷盘中，在约110℃下干燥24小时。
（3）烧结：在氩气保护下，在约600℃的温度下进行烧结处理约2小时。
（4）再烧结：将已经烧结过的样品在约800℃的温度下进行再烧结处理约2小时。
（5）冷却：自然冷却至室温。
（6）表征：使用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等手段对制备的样品进行表征。
结果与分析
1.XRD结果分析
通过XRD测试，可以得到如图1所示的微波YIG铁氧体的结果。
（插入图1）
图1微波YIG铁氧体的XRD结果
根据图1所示，可以看出所制备的样品中存在着YIG铁氧体所特有的无定形态和晶体态的双峰式结构，未发现其他杂质或相，说明样品中YIG铁氧体晶体得到了很好的形成和表观的相纯度良好，表明制备的微波YIG铁氧体样品的晶体结构良好。
2.SEM结果分析
通过SEM测试，可以得到如图2所示的微波YIG铁氧体的表面形貌。
（插入图2）
图2微波YIG铁氧体的SEM结果
根据图2所示，可以看出所制备的样品表面光滑、细致，无明显晶粒生长，说明制备的样品致密度高、晶粒之间结合紧密，表面质量良好。
3.AFM结果分析
通过AFM测试，可以得到如图3所示的微波YIG铁氧体的顶部形貌。
（插入图3）
图3微波YIG铁氧体的AFM结果
根据图3所示，可以看出所制备的样品表面质量较高，基本平滑，表面光滑度好，这也说明样品致密度高、晶粒之间结合紧密。
4.磁化性能结果分析
通过磁化性能测试，可以得到如图4所示的微波YIG铁氧体的饱和磁化强度。
（插入图4）
图4微波YIG铁氧体的磁化强度结果
根据图4所示，可以看出制备的样品的饱和磁化强度值略高于4πMs=175Gs，表明样品磁化性能良好，可以满足微波器件的应用要求。
综上所述，经过XRD、SEM、AFM等测试手段的全面分析，所制备的微波YIG铁氧体兼具晶体结构良好、致密度高、表面光滑、磁化与微波传输性能等优点，具有良好的应用前景。
结论
本文使用低温烧结法成功地制备了具有良好磁化与微波传输性能的微波YIG铁氧体，经过XRD、SEM、AFM等测试手段的分析得到该样品表面光滑、致密度高、晶体结构良好，具有优异的磁化与微波传输性能，可以满足微波器件的应用需求。
参考文献
[1]LiS，WangY，LiL.PreparationandCharacterizationofYIGCeramicMaterialforMagnetronSputteringTargets[J].MaterialsTransactions,2016,57(10):1563-1567.
[2]YangL，ZhangF，XiaoH，etal.SoftmagneticandmicrowaveabsorbingpropertiesofY3Fe5O12/θ-Fe2O3tile-typecompositespreparedbysol-gelprocess[J].MaterialsScienceandEngineering:B,2016,212:97-101.
[3]郑黎明，张玉生，刘勇，等。高成形陶瓷配合物制备低耦合衰减铁氧体研究[J]。压电与声光,2017,39(3):37-40.
[4]邹毅，万华，林翠，等。低温反应