论文总字数：26390字

摘 要

本文研究添加不同表面活性剂，改变YIG原料粉粒的混合程度及颗粒大小等，进而对固相反应烧结温度的降低作用。

通过实验测试，在固相反应法制备YIG样品时，采用控制变量法，于一次球磨与二次球磨的配比阶段，分别添加等量的表面活性剂十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮k-30及聚乙二醇400，并设置未添加任何表面活性剂制备的YIG样品作为空白对照组，共计设置五组对比实验。将各组样品分别于1100℃、1200℃及1300℃下烧结后，对比找出最低的烧结成相温度及其对应表面活性剂的最佳用量。最后通过XRD、FMR、SEM等仪器测试所制备样品的物化性质和电磁学性能，最终分析找到能够降低YIG烧结温度，且增强其性能的合适的表面活性添加方案。

关键词：YIG，固相反应，表面活性剂

Abstract

In this paper, it is studied to add different surfactants, change the mixing degree and particle size of YIG raw material powder, and then reduce the sintering temperature of solid phase reaction.

Through the experimental test, when the YIG sample was prepared by the solid phase reaction method, the control variable method is to add the same amount of surfactant dodecyldimethylbenzyl bromide in the mixing stage of the primary ball milling and the secondary ball milling. Ammonium, cetyltrimethylammonium chloride, polyvinylpyrrolidone k-30 and polyethylene glycol 400, and a YIG sample prepared without adding any surfactant was set as a blank control group, and a total of five sets of comparative experiments were set. After the samples of each group were sintered at 1100 ° C, 1200 ° C and 1300 ° C, the lowest sintering phase temperature and the optimum amount of the corresponding surfactant were compared. Finally, the physicochemical properties and electromagnetic properties of the prepared samples were tested by XRD, FMR, SEM and other instruments. Finally, a suitable surfactant active addition scheme capable of reducing the YIG sintering temperature and enhancing its performance was found.

KEY WORDS: YIG, Solid state reaction, Surfactant

目 录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2概述 2

1.3材料特性 3

1.3.1晶体结构 3

1.3.2主要性能参数 5

1.4选题背景 7

第二章 样品制备与表征 8

2.1常用制备方法 8

2.1.1溶胶-凝胶法 9

2.1.2微波水热法 9

2.1.3化学共沉淀法 10

2.1.4固相反应法 10

2.2表面活性剂 11

2.2.1概述 11

2.2.2研究现状及选取 11

2.3实验设计 12

2.2.1实验试剂 12

2.2.2实验流程 14

2.2.3实验步骤 14

2.4样品表征方法 17

2.4.1物相分析 17

2.4.2磁性分析 18

第三章 综合分析 18

3.1检测分析 18

3.2结果总结 20

参考文献 22

致 谢 28

第一章 绪论

1.1引言

随着社会的发展，科学技术日新月异，各式各样的先进装置层出不穷，为我们的衣食住行、通讯资讯等都带来便利与快捷。这其中，不仅得益于理论技术的进步，还离不开相关材料和器件的更替发展。对于微波铁氧体器件的应用和改进，便是一大进步。微波铁氧体器件因其功能多样、效率高、使用方便、价格低廉且经久耐用等优点，逐渐受到人们的重视，吸引广泛关注和大量的科学研究，较多地被应用于雷达、通讯系统、军方电子战系统、医疗等不同领域、不同电子装备的制作和改良[1]。

与传统应用的磁化金属材料不同，铁氧体是可以传导微波的介质。微波穿过铁氧体时，会与铁氧体体内的磁化性质相互作用[2]。因此，微波铁氧体器件可通过变化外加直流磁场，进而控制通过其传播的微波的相关属性。应用这一原理，可根据实际情况的不同需求，生产制成各式各样的微波铁氧体器件。同时，铁氧体材料本身也引起了大量的研究和讨论。

严格意义上说，人们对于铁氧体的研究可以追溯到一百多年前——早在19世纪时，实验中便观察到了绝缘铁氧体的自发磁化性能，为这一材料现今的广泛应用埋下伏笔。但在当时，这一发现并没有给铁氧体材料带来足够的关注，直至20世纪30年代，人们才对铁氧体有了系统的认识。1949年波尔德提出了关于“亚铁磁共振对磁导率的影响”的理论[3]，这一理论成为了理解铁氧体微波特性的基础。不久后，菲利普实验室的Snoek研究小组首次成功合成了用于微波应用的铁氧体，自此开启了铁氧体在微波器件领域研究应用的大门。许多的研究活动开始展开，人们投入大量精力研究铁氧体在微波器件领域的应用。如贝尔电话实验室的Hogan在实验中检测出了铁氧体的法拉第效应旋光性，并结合Tellegen提出的电路元件“回转器”的概念[4]，应用铁氧体制备出了新型的微波器件[6],很快将其投入生产和实际应用。

对于铁氧体的大量科学研究逐渐形成体系，对应的分类也很多。研究应用铁氧体磁性的领域，将其大致分为软磁、硬磁、矩磁、压磁和旋磁等不同磁性强度。而研究结构对铁氧体的影响时，又可将其分为尖晶石型铁氧体、钙钛矿型铁氧体和石榴石型铁氧体等。其中，有着“低阻尼磁性材料之首”称号的钇铁石榴石（YIG）材料是研究的一大热门。钇铁石榴石材料具有目前已知的最窄的铁磁共振线（FMR）和相对较低的阻尼[8]，同时具有熔点高、电阻率大、热稳定性强、矫顽力强、饱和磁化强度高等一系列引人注目的优良性能[9]。因而自1956年成功合成稀土金属铁氧体及其他石榴石型铁氧体化合物之后[2]，对于钇铁石榴石的材料特性、制备应用等方面的研究便从未停歇。

随着科学研究的不断发展，工业工程得以改良进步，进而推动时代的飞跃发展，反过来也为科学研究领域提供了更多方面的支持，鼓励更丰富、更深入的研究的开展。

1.2概述

铁氧体是指铁或是其余金属元素与铁复合形成的氧化物[10]，是一种绝缘磁性氧化物。其中按照复合的金属种类不同，又区分为不同种类的铁氧体，包括由一种金属离子替代形成的单组分铁氧体，和由两种至多种金属离子替代形成的多组分铁氧体等。

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