钛酸锶钡、钇铁氧体及其复合材料的研究

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1、摘要采用固相反应方法制备了铁电材料BST（Ba1-xSrxTiO3）和铁磁材料YIG(Y3Fe5O12）、及铁电-铁磁复合材料YIG/BST。系统研究了铁磁材料YIG的掺杂与低温烧结和铁电材料BaTiO3的掺杂与介电性能，并对铁电-铁磁复合材料（YIG/BST）的磁性能和介电性能进行了详细的研究，以及对复合材料的应用尤其在抗EMI电子元件上的应用作了分析。Sr的掺杂没有改变BaTiO3的晶体结构，Ba1-xSrxTiO3（0≤x≤1）固溶体为完全互溶固溶体，为单一的立方相；烧结后的Ba1-xSrxTiO3的陶瓷晶粒已经生长完整且致密；Ba1-xSrxTiO3的居里点随着x值的增加而降

2、低；当x值介于0.25～0.35之间时，Ba1-xSrxTiO3的居里点在室温附近，且x=0.35时Ba1-xSrxTiO3具有良好的介电性能。在YIG中加入助烧剂CaO和V2O5后得到了单相Y2.6Ca0.4Fe4.8V0.2O12，从而使得单相YIG的烧结温度降低了150℃左右。此外，SEM结果表明，样品的显微结构更致密，晶粒尺寸更小。介电性能分析表明，在低频范围100Hz～1MHz内Y2.6Ca0.4Fe4.8V0.2O12的介电常数在1000以上；而在高频范围1MHz～1GHz内Y2.6Ca0.4Fe4.8V0.2O12的介电常数显著降低最高也才100多，介电性能比较弱。对于

3、xBST-(1-x)YIG复合材料，XRD衍射结果和SEM背散射结果均表明，不同配比的样品在不同的烧结温度下，均能够两相共存，没有发生相互反应。介电和磁性能测试结果表明，xBST-(1-x)YIG复合材料具有良好的介电性能和磁性'''能。其介电常数实部ε与虚部ε均随BST含量的增加而升高，且介电常数的谐振峰随着YIG含量的增加而向频率高的方向移动；磁导率实部µ'与虚部µ''均随BST含量的增加而降低。在YIG铁氧体中加入适量的陶瓷BST构成复合材料，可以有效地改善截止频率，提高高频电磁特性。其工艺条件以加入陶瓷BST质量为30wt％、在1320℃烧结、保温2h为最佳。所得的复合材料不

4、仅可以用作高频抗EMI的滤波器件，也可能制作电容器件。这种双性材料有利于实现器件的多功能，减小器件体积和质量，提高器件稳定性。关键词：BST,YIG，介电常数，磁导率，铁电铁磁复合材料IAbstractFerroelectricmaterialsBST(Ba1-xSrxTiO3),ferromagneticmaterialYIG(Y3Fe5O12),andferroelectric-ferromagneticcompositesYIG/BST,werepreparedbysolidreactionmethod.Dopantsandlow-temperaturesinteringoff

5、erromagneticmaterialYIG,anddopantsanddielectricpropertiesofferroelectricmaterialBaTiO3werestudied.Magneticanddielectricpropertiesofferroelectric-ferromagneticcompositesweretestedandanalysedcompletely,andapplicationsonEMIelectronicelementwerealsoanalysed.ThecrystalstructureofBaTiO3wasnotalteredb

6、yadditionofSr,exhibitingcompletesolidsolutionwithsinglecubicperovskitestructure.ThelatticeconstantsofBa1-xSrxTiO3,however,decreasewithincreasingadditionofSr,furthermore,theCuriepointshiftstowardlowertemperature.TheCuriepointarrivedtoroundroomtemperaturewhenx=0.35,andwithgooddielectricproperties

7、.CompoundadditivescanobviouslyreducethesynthesizedtemperatureofYIGbyabout150℃,anditcanbefoundedthatthecrystalsizebecomesmallerbySEM.TheanalysisofdielectricpropertiesshowthepermittivityofY2.6Ca0.4Fe4.8V0.2O12wasabove1000intherangeo