微波鋇鐵氧體厚膜的制備及性能研究.pdf

1、環(huán)行器是通信、雷達(dá)等微波/毫米波電路與系統(tǒng)中不可缺少的元器件。隨著微波/毫米波電路與系統(tǒng)向著小型化、集成化的方向發(fā)展，環(huán)行器勢必向著平面化、自偏置化的方向發(fā)展。高飽和磁化強(qiáng)度、高剩磁比的鋇鐵氧體厚膜或薄膜成為制備下一代微波鐵氧體環(huán)行器的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。
　　本文采用絲網(wǎng)印刷方法制備鋇鐵氧體厚膜，研究了玻璃粉含量、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間、熱壓壓強(qiáng)、冷等靜壓壓強(qiáng)及取向磁場強(qiáng)度等工藝參數(shù)對(duì)鋇鐵氧體厚膜的微結(jié)構(gòu)及磁性能的影響。采用HFSS軟件設(shè)

2、計(jì)并仿真了自偏置微帶結(jié)環(huán)行器的結(jié)構(gòu)尺寸，采用刻蝕工藝制備了鋇鐵氧體厚膜自偏置微帶結(jié)環(huán)行器。
　　研究結(jié)果表明：添加玻璃粉有助于鋇鐵氧體厚膜剩磁比的提高，最佳玻璃粉含量在8wt.％左右，此時(shí)鋇鐵氧體厚膜的Ms約為1.8kGs，Hc約為3.8kOe,剩磁比約為0.54。燒結(jié)溫度過低或過高都會(huì)導(dǎo)致鋇鐵氧體厚膜磁性能變差，最佳燒結(jié)溫度在1150℃左右，此時(shí)鋇鐵氧體厚膜的Ms約為1.9kGs，Hc約為3.8kOe，剩磁比約為0.66。鋇鐵氧

3、體厚膜的燒結(jié)時(shí)間不足或太長，磁性能都較差，最佳燒結(jié)時(shí)間在8h左右，此時(shí)鋇鐵氧體厚膜的Ms約為1.8kGs，Hc約為3.7kOe，剩磁比約為0.66。熱壓燒結(jié)可有效改善鋇鐵氧體厚膜的致密度和磁性能，當(dāng)熱壓壓強(qiáng)為10MPa時(shí)，鋇鐵氧體厚膜的Ms約為2.8kGs,Hc約為3.9kOe，剩磁比約為0.63。冷等靜壓處理能有效改善樣品的致密度磁性能，當(dāng)冷等靜壓壓強(qiáng)為120MPa時(shí)，鋇鐵氧體厚膜的Ms約為2.5kGs，Hc約為3.5kOe，剩磁比約

4、為0.5。磁場取向處理能有效提高鋇鐵氧體厚膜的C軸擇優(yōu)取向，當(dāng)取向磁場強(qiáng)度為8.0kOe時(shí)，鋇鐵氧體厚膜的Ms約為2.8kGs，Hc約為3.8kOe，剩磁比約為0.78。鋇鐵氧體厚膜優(yōu)化工藝參數(shù)為：玻璃粉含量為8wt.%，取向磁場強(qiáng)度為8kOe，冷等靜壓壓強(qiáng)為120MPa，熱壓壓強(qiáng)為5MPa，燒結(jié)溫度1150℃，升溫速率為2.5℃/min，燒結(jié)時(shí)間為8小時(shí)。
　　基于所制備的鋇鐵氧體厚膜設(shè)計(jì)并制備了自偏置微帶結(jié)環(huán)行器。環(huán)行器的測試