[1]Изобретение относится к электронной технике и касается создания ферритовых материалов с высокими значениями ширины спиновых волн, предназначенных для использования в СВЧ-диапазоне, в том числе в приборах высокого уровня мощности.
[2]Данный материал должен обладать следующими характеристиками:
[3]- заданной величиной намагниченности насыщения - 4πµs;
[4]- заданной величиной диэлектрической проницаемости - έr;
[5]- низким значением тангенса угла диэлектрических потерь - tgδε;
[6]- высокой температурой Кюри - θ;
[7]- малой шириной кривой ферромагнитного резонанса - ΔН.
[8]При создании такого ферритового материала должна быть решена задача обеспечения указанных характеристик при одновременном получении величины ширины линии спиновых волн (ΔНк) не менее 10 Э.
[9]Известен ферритовый материал (каталог ОАО «НИИ «Феррит-Домен» "Приборы, изделия, материалы" 2010 г.), содержащий в составе оксиды железа и иттрия следующего состава, вес.%:
[10]| оксид иттрия (Y2O3) | 45,4÷45,9 |
| оксид железа (Fe2О3) | остальное |
[11]Данный материал имеет следующие основные характеристики:
[12]- намагниченность насыщения (4πµs), Гс - 1780±05%;
[13]- ширина кривой ферромагнитного резонанса (ΔН9), Э - ≤35;
[14]- диэлектрическая проницаемость - 15,1±5%.
[15]Однако ширина линии спиновых волн (ΔHк) этого материала не превышает 1,5 Э, что является недостаточным для увеличения пороговых значений СВЧ-полей (hкр) в приборах, где используется данный материал. Данный материал взят нами за прототип.
[16]В качестве способа, повышающего ширину линии спиновых волн данного ферритового материала, применяется горячее прессование (каталог ОАО «НИИ «Феррит-Домен». "Приборы, изделия, материалы", 2010 г.). Ширина линии спиновых волн материала, полученного этим способом, не превышает 6 Э. Однако технология горячего прессования является низкопроизводительной и дорогостоящей, требует специального оборудования и оснастки. Это приводит к удорожанию ферритового материала и невозможности производить его в достаточных объемах.
[17]Известны ферритовые материалы зарубежных фирм, близкие по свойствам к заявленному, их параметры приведены в таблице 1.
[18]
[19]Материал GG-1600GH иттрий-гадолиниевый (Y-Gd-Ho) системы имеет недостаточно высокую намагниченность насыщения и, при хороших диэлектрических свойствах, большую ширину кривой ферромагнитного резонанса. Ширина линии спиновых волн мала.
[20]Материал G-113+Ho or Со (Y-Co-Ho) - наиболее близок по намагниченности насыщения к заявленному, но значение величин ширины кривой ферромагнитного резонанса и ширины линии спиновых волн не указаны, так как они зависят от степени допирования гольмием или кобальтом и сильно взаимосвязаны. При допировании феррогранатов гольмием или кобальтом с увеличением ширины линии спиновых волн резко возрастает ширина кривой ферромагнитного резонанса, что и видно на примере материала Y918 (Y-Gd-Co-Dy). Сведения о составах в соотношении компонентов отсутствуют.
[21]Целью изобретения является получение ферритового материала с шириной линии спиновых волн не менее 10 Э на частоте 9,5 ГГц, с намагниченностью насыщения 1800 Гс ±5%, шириной кривой ферромагнитного резонанса не более 40 Э, действительной составляющей диэлектрической проницаемости - 15,0±5%, тангенсом угла диэлектрических потерь не более 2·10-4 и температурой Кюри не менее 200°C.
[22]Для этого предлагается ферритовый материал, который содержит в качестве исходных компонентов оксиды железа и иттрия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид самария при следующем соотношении компонентов, вес. %:
[23]| оксид иттрия (Y2O3) | 45,0÷45,5 |
| оксид самария (Sm2O3) | 1,2±1,3 |
| оксид железа (Fe2O3) | остальное |
[24]Предлагаемый ферритовый материал получают по следующей технологии.
[25]Исходные компоненты, взятые в необходимых соотношениях, перемешивают в шаровой мельнице в дистиллированной воде в течение 20-24 часов. Высушенную смесь протирают через сито и ферритизуют при температуре 1100-1200°C в течение 7-8 часов. Измельчение ферритизованной смеси проводят в мельнице типа аттритор в дистиллированной воде. Время измельчения 2-3 часа. Затем добавляют в измельченную смесь (шихту) в качестве пластификатора, водный раствор поливинилового спирта и получают пресс-порошок, который прессуют в стальных пресс-формах заданного размера на гидравлических прессах при удельном давлении 1,5-2 т/см2. Отпрессованные заготовки после 24 часов сушки на воздухе или в сушильных шкафах обжигают в камерных электропечах в атмосфере кислорода при температуре 1450-1500°C и выдержке 10-12 часов. В результате процесса обжига осуществляется синтез ферритового материала.
[26]Примеры получения ферритового материала, состав и свойства приведены в таблице 2.
[27]В примерах 1, 2 даны химические составы в пределах заявленных процентных соотношений и соответствующие им параметры ферритового материала, полученные в результате испытаний по стандартным методикам.
[28]Пример №3 - увеличение содержания Y2O3 по сравнению с заявленным приводит к образованию второй фазы - перовскита и, как следствие, к увеличению ширины кривой ферромагнитного резонанса и тангенса угла диэлектрических потерь.
[29]Пример №4 - уменьшение содержания Y2O3 по сравнению с заявленным приводит к образованию второй фазы - α-Fe2О3 и, как следствие, к увеличению ширины кривой ферромагнитного резонанса и тангенса угла диэлектрических потерь.
[30]Пример №5 - увеличение содержания Sm2O3 по сравнению с заявленным приводит к резкому росту ширины кривой ферромагнитного резонанса.
[31]Пример №6 - уменьшение содержания Sm2O3 по сравнению с заявленным приводит к уменьшению ширины линии спиновых волн.
[32]Предлагаемое изобретение было создано в процессе выполнения технического задания на СЧ НИОКР «Разработка технологии создания ферритовых материалов на основе редкоземельных металлов для мощных СВЧ-приборов», шифр «Электровакуум-Феррит».
[33]Создание такого материала позволит изготавливать СВЧ-ферриты для приборов высокого уровня мощности трехсантиметрового диапазона длин волн без применения низкопроизводительной и дорогостоящей технологии горячего прессования.
[34]Получены опытные образцы и готовится комплект технической и технологической документации.
[35]
