【摘 要】
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铁氧体因具有较高的效率、成本更低、更均匀、更容易制造等优点而在一些应用场景取代了传统金属。其中,尖晶石铁氧体具有低能量损耗、低矫顽力、高饱和磁化强度、高电阻率和低导电性等特点,而在计算机、音频、视频、数字记录、卫星和通信等存储元件方面得到广泛应用。然而,目前人们所研究的镍锌铁氧体的性能还不足以适应市场的需求,因此,本文将通过在镍锌铁氧体不同位置掺杂金属离子和复合不同的金属氧化物两种方法来进一步提升
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铁氧体因具有较高的效率、成本更低、更均匀、更容易制造等优点而在一些应用场景取代了传统金属。其中,尖晶石铁氧体具有低能量损耗、低矫顽力、高饱和磁化强度、高电阻率和低导电性等特点,而在计算机、音频、视频、数字记录、卫星和通信等存储元件方面得到广泛应用。然而,目前人们所研究的镍锌铁氧体的性能还不足以适应市场的需求,因此,本文将通过在镍锌铁氧体不同位置掺杂金属离子和复合不同的金属氧化物两种方法来进一步提升改善镍锌铁氧体的性能。本论文通过溶胶凝胶法制备了以Ni-Zn铁氧体为基底的掺杂/复合材料,利用X射线衍射仪（XRD）、振动样品磁强计（VSM）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、安捷伦E4980A等测试设备测试了样品的尖晶石结构、磁性能和介电行为。本研究分为两大部分,第一部分为第二章,通过单个金属离子(Mg2+)掺杂Ni-Zn铁氧体的不同位置来分析其微观结构和性能;第二部分为第三章和第四章,通过金属氧化物Bi2O3、SnO2分别与Ni-Zn铁氧体、锌铁氧体的复合来研究复合样品的磁性能和介电行为。本论文的主要研究内容如下:1.Mg2+掺杂Ni-Zn铁氧体锌位置时对样品结构和性能影响。当x=0.05,即Ni0.5Zn0.45Mg0.05Fe2O4时,样品的饱和磁化强度和矫顽力都达到最大值,其中,饱和磁化强度的值为103.2 emu/g,矫顽力的值为86.96 Oe,样品的饱和磁化强度和矫顽力都随着x的增大而逐渐减小。除了未掺杂Mg2+的样品外,Ni0.5Zn0.45Mg0.05Fe2O4的相对介电常数在20 Hz时最大值为723.37,且在10~2-10~4Hz范围内降低幅度较小,介电损耗为41.74。2.Bi2O3与Ni-Zn铁氧体复合对样品结构和性能影响。Ni0.5Zn0.5Fe2O4-x%Bi2O3（x=0,x=2.5,x=5）样品的饱和磁化强度和矫顽力在x=0时最大,x=5时最小,其数值分别从99.15 emu/g下降到82.43 emu/g以及从82.08 Oe下降到63.83 Oe。Ni0.5Zn0.5Fe2O4-2.5%Bi2O3陶瓷样品相对介电常数在20 Hz时随温度变化最明显,从1.6×10~3增加到4×10~4,介电损耗从5.7增加到4.7×10~2。3.SnO2与锌铁氧体复合对样品结构和性能影响。2Zn Fe2O4+SnO2体现出了铁磁性,而Zn Fe2O4+2SnO2表现出了强烈的超顺磁行为,这是因为不同比例的复合样品铁磁交换作用不同导致的。从20 Hz到928 Hz以及从43088 Hz到2×10~6这两段频率内,2Zn Fe2O4+SnO2样品在1200℃时的相对介电常数的值比1100℃、1000℃和900℃大,分别为从1.2×10~5减小为7.1×10~2,从4.5×10~2较小到9.7;在928 Hz到43088 Hz范围内,1100℃的相对介电常数高于其他温度,最大值为44.61。
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