钆离子掺杂石榴石型铁氧体结构与性能.docx

Gd"取代石榴石型铁氧体结构与性能*
赵建新1张诚2李峰2王梅生2周洪庆1
(1南京工业大学材料科学与工程学院江苏省南京市鼓楼区新模范马路5号210009；
2国营第八九八厂 南京新港经济技术开发区兴建路28号210046)
摘要:室温下的此逐渐降低近，几乎是以线性下降。
901. 1 . . 1—r 200
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图4 Y】 .80-xCai. ,2铁氧体材料的M,和L随Gd"含量变化关系
在本实验中，以少量的Gd"离子取代YIG中的Y3+,因此，所制备铁氧体材料的分子式可写为 -,其中x为Gd"禺子的掺入量'”。又因为Gd"鬲子为磁性禺子，禺子磁 (Y3+为非磁性离子,磁矩为On B),根据S. Thongmee等人提出的理论，如过在十二面体c 位存在磁性离子，则整个石榴石材料中包含3个磁性次晶格'气因此在本体系中，存在着3个磁性次晶 格。其中八面体a位和四面体d位的Fe"由于Fe-0-Fe的超交换作用，他们的磁矩呈反向排列，而十 二面体c位的磁矩则与四面体d位的磁矩反向排列，所以，Yl80- 可如下式表示：
{Y",Gd；Caf%}[Fe：Mln3,](FeMv/MrC)OI2
其净磁矩为职=|魄+虬-Md| 0
室温下a位与d位Fe"的净磁矩大于c位稀土离子产生的磁矩，而且方向相反，这就使掺入磁性稀 土离子的量越多，样品的饱和磁化强度越小。因此，图4中两条曲线显示的随着Gd"的掺入量x的增大, 饱和磁化强度虬线性下降，实验结果与理论相吻合。
随着Gd"含量的增加，Tc基本没变化。根据磁性理论，石榴石a、d位之间的超交换作用远比c、d 位强，因而a、d两次晶格的磁性离子的相互作用决定着居里温度的大小。Gd”进入c位对超交换影响不
大，所以居里温度变化不大。
图5为四种样品的队随温度变化的曲线，可见四种材料的虬在120°C以前都能保持良好的稳定性, 即便是到了 16(TC, Ms的变化仍然不是十分剧烈，可见掺杂GcT的石榴石铁氧体具有良好的温度稳定性。 微波通信器件的工作温度为-40°C〜80°C,本实验中制备的铁氧体材料能够很好的满足微波通信的需要。
由于轧石榴石具有抵消点，当Gd"离子部分取代Y”离子时，可使饱和磁化强度眩值变化，利用包、 钮石榴石的温度系数相互补偿的作用，可在室温或更高的范围内，得到魄比较平坦的区域，使低具有 良好的温度稳定性。
70
65
60
55
^.50 专45 电40 君35
30
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0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
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图5 Gcf+对Y,.so-xCa, 2O