la1-xcexmno3微波吸收特性

1、第 2 8卷第 3 期 2 0 0 8 年 0 6月礦 冶 工 程 M I NI NG AND M ETALLURGI CAL ENGI NEERI NG V0 I _ 2 8№ 3J u B e2 o o 8L a 1一 x C e xMn O 3微 波 吸收 特性①周克省 ， 劉寶剛 ， 黃 可龍 ， 尹荔松 ， 劉利 強( 中南大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué) 院， 湖南 長沙 4 1 0 0 8 3 )摘 要 ： 用 溶膠 一 凝

2、 膠法制備 了 L a 。 ? C eM n O 3 (： 0 ． 1 ， 0 ． 2 ， 0 ． 3 ， 0 ． 4 ， 0 ． 5 ) 樣 品 ， 用微波矢量 網(wǎng)絡(luò)分析儀測試 了該樣 品在 21 8G H z微波頻率范 圍的復(fù)介 電常數(shù) 、 復(fù)磁導(dǎo)率 ， 根據(jù) 測量數(shù)據(jù)計 算 了 電磁 損耗角 正切 及微波 反射率 與頻率 的關(guān) 系。結(jié) 果表 明 ， 在 = 0 ． 4時 ， 樣品微波吸收效果最好 。當(dāng)樣品厚度為 2 ． 2 0m

3、m、= 0 ． 4 時 ， 吸收峰值為 2 7d B ， 1 0d B以上頻帶寬 度達 3 ． 2G H z 。 初 步探討 了該材料 的電磁損耗機理 ， 發(fā)現(xiàn)損耗吸收來 自 磁損耗 和介 電損耗的共 同作用 ， 吸收峰所在頻率介于介 電損耗角正切最大值 與磁損耗 角正切最大值對應(yīng) 的頻率之 間， 即在 1 3 ． 2G H z 附近 。對樣品 的電阻率測試表 明 ， 其 室溫范 圍內(nèi)電導(dǎo)在半 導(dǎo)體 范圍內(nèi) ， 有利 于降低 微波在樣品

4、表面 的反射率 。關(guān)鍵詞 ： L a 。 ? C eM n O 3 ； 稀土錳氧化物 ； 微 波吸收材料 ； 電磁損 耗 中圖分類號 ： T B 3 4； 0 4 4 ． 6 ； T M 2 5文獻標識碼 ： A文章編 號 ： 0 2 5 3— 6 0 9 9 ( 2 0 0 8 ) 0 3— 0 1 1 7— 0 4M i c r o wa v e - a b s o r b i ngPr o p e r t i e so fLa 1

5、一Ce’ M n O3Z HOUKe — s h e n g，L I UB a o — g a n g，HUANGK e — l o n g，YI NL i — s o n g ，L I UL i — q i a n g( S c h o o lo fP h y s i c sa n dS c i e n c eT e c h n o l o g y ， C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y

6、 ， C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ， H u n a n ，C h i n a )Ab s t r a c t ：S a mp l e so fL a I ?C eMn O 3 (= 0 ． 1 ， 0 ． 2 ， 0 ． 3， 0 ． 4 ， 0 ． 5 )w e r ep r e p a r e db ys o l — g e lp r o c e s s ．T h e i rc o mp l e xd i

7、 —e l e c t r i cc o n s t a n ta n dc o mp l e xp e r me a b i l i t yw e r eme a s u r e di nt h ef r e q u e n c yr a n g eo f2— 。 18GHzb ymi c r o w a v ev e c t o rn e t —w o r ka n a l y z e r ．T h er e l a t i o n

8、 sb e t w e e nt h er e f l e c t a n c e( R)a n d~ e q u e n c y( f )a n db e t w e e nt h el o s st a n g e n ta n df r e q u e n c ywe r ec a l c u l a t e df r o m t h eme a s u r e dd a t a ．T h er e s u l t ss h o

9、 w e dt h a tt h ee f f e c to fmi c r o w a v ea b s o r p t i o na t=0 ． 4w a st h eb e s t ． W h e nt h et h i c k n e s so ft h es a mp l ewa s2 ． 2 0mm wi t h=0 ． 4．t h eh i g h e s ta b s o r p t i o np e a kwa s2

10、 7d B ．T h ee f f e c —t i v ew i d t ho ft h eb a n dmo r et h a n1 0d Br e a c h e d3 ． 2GHz ．T h ee l e c t r o ma g n e t i cl o s sme c h a n i s m o ft h ema t e r i a lw a ss t u d —i e dp r e l i mi n a r i l y

11、． I ti sf o u n dt h a tt h eC O — a c t i o no fd i e l e c t r i cl o s sa n dma g n e t i cl o s sr e s u l t e di nt h emi c r o w a v ea b s o r p t i o n ．T h e~e q u e n c yo fa b s o r p t i o np e a kwa sa b o u

12、 t13 ． 2G Hz ，wh i c hwa sb e t we e nt h ef r e q u e n c i e so fd i e l e c t r i ca n dma g n e t i cl o s st a n g e n tma x i mu ms ． Ac c o r d i n gt ot h ee l e c t r i cr e s i s t a n c eme a s u r e me n t ，t

13、 h ema t e r i a lSc o n d u c t i v i t ya tr o o m t e mp e r a —t u r ew a si nr a n g eo fs e mi c o n d u c t o r ，w h i c hi si nf a v o ro fr e d u c i n gmi c r o w a v er e f l e c t i v i t yo nt h ema t e r i

14、 a l s u r f a c e ．Ke ywo r d s ：L a l一C eMn O3 ；r a r ee a r t hMno x i d e ；mi c r o wa v e — a b s o r b i n gma t e r i a l ；e l e c t r o ma g n e t i cl o s s近幾年 來 ，由于摻 雜稀 土錳 氧化 物 具 有 巨磁 電阻 效應(yīng) 而 成 為 磁 電子 功 能 材 料

15、領(lǐng) 域 的一 個 研 究 熱 點 J ， 但對其微波吸收性能 的研究報道少見。文獻 [ 3～ 4 ] 用 固相反應(yīng) 法在 A位摻人 二價堿 土金 屬鍶制 備出錳氧化合物 L aC eM n O， 證實該材料在 8～ 1 2G H z 頻率范圍有 良好 的微波吸收特性 ， 發(fā)現(xiàn)其在 =0 ． 5 、 厚度為 2 ． 2 1m m時 ， 8d B以上微波吸收頻帶寬為 3 、 1 0G H z 位置吸收峰高達 2 5d B 。文獻[ 5 ]

16、又進一步 研究 了 L as rF eM nO在 2～ 1 8G H z 微波頻率范 圍的微波吸收特性 ， 表明在 B位摻鐵更有利于微波吸 收。K a g o t a n i 等人 研究了具有 M型鋇鐵氧體結(jié)構(gòu)的 Bal一Laz nFe l 2一一( Me o5Mn o ． 5 )O l 9 ( Me ：Z r ， S n ) 在 1 ～ 2 0G H z 頻率 范圍的微波吸收特性 ， 涂層厚度不 到1m m， 吸 收 系數(shù) 高 達 4

17、 0d B ， 但 有 效 吸 收頻 帶不 到 1G H z 。上述研究說 明， 稀 土過渡金 屬氧化物有望成 為一類具有優(yōu) 良吸波性能的材料 ， 這與稀土或過渡金 屬特殊 的電磁性質(zhì)有關(guān)。用溶膠 一 凝膠法在 A位摻人 四價金屬鈰制備出稀土錳氧化合物 L a一C eM n O， 研 究 了該樣品在 2～ 1 8G H z 頻率范圍的微波電磁響應(yīng)特 性 ， 發(fā)現(xiàn)樣品厚度為 2 ． 2 0m m、： 0 ． 4時， 吸收峰值達 2 7d

18、B ，1 0d B 以 上 頻 帶 寬 度 達 3 ． 2G H z ， 說 明 L aC eM n O具有 良好的微波吸收特l 生 。① 收稿 日期 ： 2 0 0 7 — 1 2 - 1 5基金項 目： 湖南省科技計劃項 目( 0 5 J T 1 0 3 4 )作者簡介 ： 周克省( 1 9 5 7一 ) ， 湖南瀏陽人 ， 教授 ， 主要從 事功能材料研 究。維普資訊 http://www.cqvip.com 第 3 期 周克省

19、等 ： L a l ?C eM n O 3 微 波吸收特性研究 1 1 9降。圖4所示為 3 種不 同厚度的 L aC eM n O ， 樣 品反射率與微波頻率的關(guān)系曲線 ， 從 中可以看 出樣 品的匹配厚度為 2 ． 2 0m m左右 。此時 ， 吸收峰高 2 7d B ， 吸 收大于 1 Od B的峰寬 3 ． 2G H z 。f／ G l t z圖 3 不同摻鈰 含量樣品反射率與微波頻率的關(guān) 系 fl G l t z圖 4 不

20、同厚度樣 品的反射 率與微 波頻率的關(guān) 系 2 ． 5復(fù)介電常數(shù)、 復(fù)磁導(dǎo)率與損耗角正切 如圖 5 ～ 7 所示是 L a 0 _ 6 C e 。 ．M n O 3 的介 電常數(shù) 、 磁 導(dǎo)率 、 損耗角正切與微波頻率( 2～ 1 8G H z )的關(guān)系。在 圖 5中， 介 電常數(shù)實部 占隨頻率． 廠 增加而下降 ，在頻率為 1 2 ． 7G H z 位置處達到最低 ， 而后隨著頻率的 增加 占又上升 ； 介 電常數(shù)虛部 占隨頻率增加而

21、 上升 ，在頻率為 1 0 ． 9G H z 位置處達到最大值 ， 而后隨著頻率 的增加 占又緩慢下 降。介 電理論表 明此峰值 主要是 由于介電弛豫極化引起的極化損耗峰¨。在 圖 6中，磁導(dǎo)率的實部和虛部的變化幾乎是同步的并且有基本 同步 的 峰 值， 屬 于共 振 型譜 。其 原 因 主 要 是 納 米 L a nC e 。M n O樣品在微波 電磁場 中產(chǎn)生 自然共振導(dǎo) 致材料出現(xiàn)的磁損耗。L a nC eM n O樣

22、品的介 電損耗 角正切 t a n、 磁 損耗角正切 t a與頻率 的關(guān)系如圖 7所示。在測試 的頻率范圍內(nèi)， t a n和 t a在 2 ～1 8G H z 內(nèi)都 出現(xiàn) 2個峰值 。t a在 5 ． 2G H z 處 出現(xiàn)一個小 的損耗峰 值 ， 在 1 1 ． 6G H z 處出現(xiàn)主峰值 ； t a n在 4 ． 4G H z 和 1 5 ． 8G H z 處出現(xiàn)峰值 ， 其 中在 1 5 ． 8G H z 處 出現(xiàn)峰值 更為明顯。

23、它們的變化趨勢是 ： t a在低頻段一直 比較大且緩慢上升至峰值 以后 突然下 降； t a n 6先下降，在 1 1 ． 7G H z 下降到最小值 ， 而后又上升 。 在 1 5 ． 8G H z處達到最大峰值， 而后又迅速下降。L aC eM n O的 微波吸收峰( 圖 3 ) 所在頻率位置介于介電損耗角正切 最大值與磁損耗 角正切最 大值之 間， 在 1 3 ． 2G H z 附 近。這說 明 L aC eM n O ， 既有介