Co 2+ 取代对LiZnTi铁氧体旋矩材料性能的影响
发布时间：2021-08-14 04:36
制备了尖晶石LiZnTi高功率旋矩铁氧体材料富Li1+补偿和无额外Li1+补偿两个配方系列材料,分别研究了快弛豫离子Co2+取代对其性能的影响,并比较了两个配方系列材料性能随Co2+取代量的变化。研究表明,材料的自旋波线宽ΔHk随取代量增加线性增大;铁磁共振线宽ΔH先降低而后增高,取代量0.009附近有最小值;但材料矫顽力Hc随取代量增加呈线性增大,剩余磁感应强度Br、剩磁比R随取代量增加降低。两种配方设计,Co2+取代对材料性能影响趋势相同,富Li1+配方设计能有效减缓Co2+取代导致的剩磁比R、剩余磁感应强度Br下降的趋势,材料具有更小的介电损耗角正切tanδε;缺点是富Li1+补偿系列材料的矫顽力Hc的增大快于无额外Li1+补偿系列配方材料。
【文章来源】：磁性材料及器件. 2020,51(06)CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图3 两个配方系列Co取代LiZnTi铁氧体材料的性能对比：(a)剩余磁感应强度，(b)剩磁比，(c)介电损耗角正切，(d)矫顽力
由图2e可知，材料的Hc随着Co2+取代量的增加而近似线性增大。这是由于矫顽力Hc与材料的磁晶各向异性常数K1值、磁致伸缩系数λs、气孔率P等因素相关。Hc的增加有可能与Co2+取代所带来的K1及λs增大有关。然而，特别值得一提的是Co2+周围所产生的叠加于立方各向异性上的局域感生单轴各向异性(来源于Co2+在四种B位上的不均等分布)[1]。这个Co2+附近的感生单轴各向异性场将形成局域能谷钉扎畴壁，进而带来Hc的增大。从图2e和后边图3d的曲线看，Hc随x有线性增加的趋势，即便是在由线宽最小点所标示的K1补偿点的取代量0.009下，增加的斜率不变。这说明，这里Hc随x增大的主要原因应该是Co2+的感生单轴各向异性场。表1表明气孔率P随Co2+取代的变化很小，从而对矫顽力的影响也应该是很小的，可忽略。3.2 两个系列配方样品性能对比
图1是补偿了0.02 mol Li的A系列配方材料样品XRD谱，表1、图2是样品性能随Co2+取代量的变化。图1显示A系列材料具有单一的Li0.5Fe2.5O4结构，随Co2+取代量的增大，衍射峰略向左偏移，表明晶胞被“撑大”。从表1可知，随Co2+取代量的增大，晶格常数a变大，是由Co2+离子半径0.82?大于被取代的Fe3+半径0.67?和Li1+半径0.78?[1]所致；由配方分子量M和a计算出的理论密度ρx(ρx=8M/Na3,N为阿伏伽德罗常数[4])略有下降，可能是因为Co2+取代使M增大的比例不如a变大使晶胞体积增大的高；材料的ρapp变化很小，略有下降，在取代范围内，ρapp在4.56～4.57 g/cm3之间变化；少量Co2+取代，对材料的气孔率P影响也很小，P均小于1.5%；在测试精度范围可以认为4πMs没有改变，4πMs值在(1±2%)2650 G范围内波动。Co2+离子磁矩3.7μB[1]略小于Fe3+离子磁矩5μB,Co2+取代量很小，而对分子式的总磁矩影响很小。从图2a可知，在Co2+取代范围内，材料的geff由2.06降低到2.03；ΔH先降低而后又增大，在x=0.009附近有最小值。多晶铁氧体的ΔH主要来源于各向异性线宽ΔHa和气孔致宽ΔHp，ΔHa∝K1[1]，ΔHp=1.5×4πMs P。由表1的数据计算出x在0～0.021范围取值，ΔHp的值在50～60 Oe之间无规律变化，可推断出ΔH变化不是由ΔHp导致。Co2+具有大的正磁晶各向异性常数K1值，可中和配方中其它金属离子的负K1值，使分子式的K1值趋于0，从而降低材料的ΔH。估计Co2+取代量在0.009附近，K1值趋于0，ΔH有最小值。这同Co2+取代LiZn铁氧体材料对ΔH影响效果相似[7]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Bi2O3对烧结LiZn铁氧体性能的影响[J]. 余忠,陈代中,兰中文,蒋晓娜,刘保元. 无机材料学报. 2007(06)
[2]移动通讯用隔离器的功率容量与材料的关系[J]. 韩志全,任仕晶. 磁性材料及器件. 2000(06)
本文编号：3341783
【文章来源】：磁性材料及器件. 2020,51(06)CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图3 两个配方系列Co取代LiZnTi铁氧体材料的性能对比：(a)剩余磁感应强度，(b)剩磁比，(c)介电损耗角正切，(d)矫顽力
由图2e可知，材料的Hc随着Co2+取代量的增加而近似线性增大。这是由于矫顽力Hc与材料的磁晶各向异性常数K1值、磁致伸缩系数λs、气孔率P等因素相关。Hc的增加有可能与Co2+取代所带来的K1及λs增大有关。然而，特别值得一提的是Co2+周围所产生的叠加于立方各向异性上的局域感生单轴各向异性(来源于Co2+在四种B位上的不均等分布)[1]。这个Co2+附近的感生单轴各向异性场将形成局域能谷钉扎畴壁，进而带来Hc的增大。从图2e和后边图3d的曲线看，Hc随x有线性增加的趋势，即便是在由线宽最小点所标示的K1补偿点的取代量0.009下，增加的斜率不变。这说明，这里Hc随x增大的主要原因应该是Co2+的感生单轴各向异性场。表1表明气孔率P随Co2+取代的变化很小，从而对矫顽力的影响也应该是很小的，可忽略。3.2 两个系列配方样品性能对比
图1是补偿了0.02 mol Li的A系列配方材料样品XRD谱，表1、图2是样品性能随Co2+取代量的变化。图1显示A系列材料具有单一的Li0.5Fe2.5O4结构，随Co2+取代量的增大，衍射峰略向左偏移，表明晶胞被“撑大”。从表1可知，随Co2+取代量的增大，晶格常数a变大，是由Co2+离子半径0.82?大于被取代的Fe3+半径0.67?和Li1+半径0.78?[1]所致；由配方分子量M和a计算出的理论密度ρx(ρx=8M/Na3,N为阿伏伽德罗常数[4])略有下降，可能是因为Co2+取代使M增大的比例不如a变大使晶胞体积增大的高；材料的ρapp变化很小，略有下降，在取代范围内，ρapp在4.56～4.57 g/cm3之间变化；少量Co2+取代，对材料的气孔率P影响也很小，P均小于1.5%；在测试精度范围可以认为4πMs没有改变，4πMs值在(1±2%)2650 G范围内波动。Co2+离子磁矩3.7μB[1]略小于Fe3+离子磁矩5μB,Co2+取代量很小，而对分子式的总磁矩影响很小。从图2a可知，在Co2+取代范围内，材料的geff由2.06降低到2.03；ΔH先降低而后又增大，在x=0.009附近有最小值。多晶铁氧体的ΔH主要来源于各向异性线宽ΔHa和气孔致宽ΔHp，ΔHa∝K1[1]，ΔHp=1.5×4πMs P。由表1的数据计算出x在0～0.021范围取值，ΔHp的值在50～60 Oe之间无规律变化，可推断出ΔH变化不是由ΔHp导致。Co2+具有大的正磁晶各向异性常数K1值，可中和配方中其它金属离子的负K1值，使分子式的K1值趋于0，从而降低材料的ΔH。估计Co2+取代量在0.009附近，K1值趋于0，ΔH有最小值。这同Co2+取代LiZn铁氧体材料对ΔH影响效果相似[7]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Bi2O3对烧结LiZn铁氧体性能的影响[J]. 余忠,陈代中,兰中文,蒋晓娜,刘保元. 无机材料学报. 2007(06)
[2]移动通讯用隔离器的功率容量与材料的关系[J]. 韩志全,任仕晶. 磁性材料及器件. 2000(06)
本文编号：3341783
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