本書為“材料先進成型與加工技術(shù)叢書”之一。全書以應(yīng)用于電子信息領(lǐng)域的鐵氧體磁性材料和磁芯器件設(shè)計、成型、測試、分析為主體進行論述。本書上冊按軟磁尖晶石錳鋅晶系、尖晶石鎳鋅晶系、平面六角晶系、鐵電/鐵磁晶系和等磁介晶系依次進行磁性材料晶格理論設(shè)計、配方優(yōu)化、制備工藝和磁芯器件成型技術(shù)的介紹，每章末均給出一種軟磁鐵氧體最新器件設(shè)計和成型制造方法。下冊，介紹了不同微波/毫米波頻段旋磁鐵氧體的材料制備和磁芯器件成型技術(shù)方法，尤其是最新的低溫共燒陶瓷（LTCC）成型技術(shù)，包括石榴石YIG旋磁、尖晶石NiCuZn旋磁、平面六角鋇鐵氧體旋磁、復(fù)合介電-旋磁和尖晶石LiZn旋磁體系的低溫共燒結(jié)制備技術(shù)，并在每章末給出一個典型微帶集成器件的理論設(shè)計及LTCC成型技術(shù)的實例。
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1993-1995，韓國科學技術(shù)研究院（KIST） 電子工程專業(yè)，博士后；
1989-1992，電子科技大學, 電子材料與器件專業(yè)讀博士;
1986-1989，中國兵器集團第205研究所，光電器件專業(yè)讀碩士；1996年提升電子科技大學 教授，1999美國UD訪問學者，2000年入選長江學者，2004年獲批國家杰青，2007年自然基金創(chuàng)新群體，國防重大934-Ⅰ工程、943-Ⅱ工程項目負責人，國防973、863、技改等重大項目負責人。長江學者，國家杰青，創(chuàng)新群體，國防重大934-Ⅰ工程、943-Ⅱ工程項目負責人，國防973、863、技改等重大項目負責人旗下《J. Vacuum》等雜志編委, 中國材料研究學會, 常務(wù)理事
目錄
總序
前言
（上）
第1章 MnZn功率鐵氧體磁芯制備 1
1.1 緒論 1
1.1.1 引言 1
1.1.2 MnZn系功率鐵氧體發(fā)展歷程和國內(nèi)外研究進展 2
1.1.3 MnZn鐵氧體磁芯制備工藝研究 8
1.2 寬溫度低損耗MnZn系功率鐵氧體研制方案 9
1.2.1 研制方案 9
1.2.2 工藝流程 13
1.2.3 分析表征 14
1.3 MnTiZn和MnSnZn四元系功率鐵氧體材料研究 15
1.3.1 研究方案 15
1.3.2 MnTiZn四元系功率鐵氧體材料研究 15
1.3.3 MnSnZn四元系功率鐵氧體材料研究 26
1.4 MnTiSnZn和MnCoTiZn五元系功率鐵氧體材料研究 29
1.4.1 引入五元系 29
1.4.2 MnTiSnZn五元系功率鐵氧體材料研究 29
1.4.3 MnCoTiZn五元系功率鐵氧體材料研究 35
1.5 寬溫度低損耗MnCoTiZn功率鐵氧體材料添加劑技術(shù)研究 38
1.5.1 添加劑引入 38
1.5.2 Ta2O5對MnCoTiZn功率鐵氧體性能的影響 39
1.5.3 Nb2O5對MnCoTiZn功率鐵氧體性能的影響 43
1.5.4 ZrO2對MnCoTiZn功率鐵氧體性能的影響 47
1.6 寬溫度低損耗MnZn系功率鐵氧體材料工藝技術(shù)研究 50
1.6.1 MnZn系工藝引入 50
1.6.2 預(yù)燒溫度的研究 51
1.6.3 二次球磨時間的研究 56
1.6.4 燒結(jié)溫度的研究 62
1.7 寬溫度低損耗MnCoTiZn功率鐵氧體應(yīng)用研究 64
1.7.1 磁芯變壓器制備 64
1.7.2 開關(guān)電源變壓器的原理及組成 65
1.7.3 開關(guān)電源變壓器的優(yōu)化設(shè)計 70
1.7.4 開關(guān)電源變壓器的研制與應(yīng)用 79
參考文獻 80
第2章 NiCuZn鐵氧體制備研究 83
2.1 緒論 83
2.1.1 研究的背景和意義 83
2.1.2 低溫燒結(jié)鐵氧體材料技術(shù)要求 85
2.1.3 低溫燒結(jié)NiCuZn鐵氧體降溫途徑 86
2.1.4 低溫燒結(jié)NiCuZn鐵氧體的制備方法及研究進展 87
2.1.5 疊層片式電感器件發(fā)展趨勢及對LTCF材料提出的要求 90
2.2 低溫燒結(jié)NiCuZn鐵氧體關(guān)鍵特性參數(shù)的理論分析 91
2.2.1 NiCuZn鐵氧體材料特點 91
2.2.2 關(guān)鍵特性參數(shù)的理論分析 93
2.3 氧化物法制備低溫燒結(jié)NiCuZn鐵氧體材料研究 109
2.3.1 氧化物法制備NiCuZn鐵氧體工藝流程 109
2.3.2 低溫燒結(jié)NiCuZn鐵氧體配方影響研究 110
2.3.3 氧化物法制備工藝對低溫燒結(jié)NiCuZn鐵氧體影響研究 116
2.3.4 摻雜方案對低溫燒結(jié)NiCuZn鐵氧體性能影響研究 121
2.4 采用遺傳算法進行氧化物法材料配方設(shè)計研究 130
2.4.1 引入的意義 130
2.4.2 遺傳算法概述 130
2.4.3 遺傳算法基本過程 131
2.4.4 遺傳算法在低溫燒結(jié)NiCuZn材料配方設(shè)計中的應(yīng)用 133
2.4.5 程序設(shè)計 141
2.5 溶膠-凝膠法及復(fù)合法制備低溫燒結(jié)NiCuZn鐵氧體 143
2.5.1 溶膠-凝膠法概述 143
2.5.2 制備工藝流程 144
2.5.3 合成粉末的相結(jié)構(gòu) 144
2.5.4 樣品燒結(jié)性能及磁性能 145
2.5.5 復(fù)合法的提出 147
2.5.6 復(fù)合法實驗過程及分析 147
2.6 片式電感結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和制備工藝研究 151
2.6.1 材料器件一體化制備技術(shù) 151
2.6.2 Ansoft HFSS仿真軟件簡介及設(shè)計過程 153
2.6.3 片式電感結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化 155
2.6.4 實際片式電感制備工藝過程 164
2.6.5 片式電感性能分析 166
參考文獻 169
第3章 高頻Co2Z型六角鐵氧體材料 171
3.1 緒論 171
3.1.1 引言 171
3.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 173
3.1.3 實驗合成方法 180
3.2 Z型六角鐵氧體的固相反應(yīng)合成 183
3.2.1 Z型六角鐵氧體引入 183
3.2.2 固相反應(yīng)法制備Z型六角鐵氧體的相轉(zhuǎn)變過程分析 185
3.2.3 工藝條件對Z型六角鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)和磁性能的影響 189
3.3 Z型六角鐵氧體的摻雜改性 200
3.3.1 摻雜改性引入 200
3.3.2 Y2O3摻雜對Z型六角鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)和電磁性能的影響 201
3.3.3 Nb2O5摻雜對Z型六角鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)和電磁性能的影響 205
3.3.4 PZTS摻雜對Z型六角鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)和電磁性能的影響 212
3.4 Z型六角鐵氧體的低溫液相燒結(jié) 217
3.4.1 低溫液相燒結(jié)引入 217
3.4.2 Bi2O3助熔Z型六角鐵氧體材料的微觀結(jié)構(gòu)及電磁性能 218
3.4.3 Bi2O3-SiO2助熔Z型六角鐵氧體材料的微觀結(jié)構(gòu)及電磁性能 232
3.5 Z型六角鐵氧體的軟化學合成 236
3.5.1 軟化學合成引入 236
3.5.2 溶膠-凝膠法合成Z型六角鐵氧體 237
3.5.3 納米-微米顆粒組配工藝制備低溫燒結(jié)Z型六角鐵氧體 238
參考文獻 241
第4章 鐵電/鐵磁復(fù)合材料 243
4.1 緒論 243
4.1.1 引言 243
4.1.2 高性能鐵電/鐵磁復(fù)合材料 244
4.1.3 低溫共燒陶瓷技術(shù) 247
4.2 低溫燒結(jié)BaTiO3(CaTiO3)/NiCuZn鐵氧體復(fù)相陶瓷研究 253
4.2.1 兩種復(fù)相陶瓷的制備 253
4.2.2 相組成、燒結(jié)性能與微結(jié)構(gòu)分析 254
4.2.3 磁性能研究 257
4.2.4 介電性能研究 268
4.3 化學合成BaTiO3對低溫燒結(jié)鐵電/鐵磁復(fù)相陶瓷性能的影響 274
4.3.1 鐵電/鐵磁復(fù)相陶瓷的制備 274
4.3.2 相組成、燒結(jié)性能與微結(jié)構(gòu)分析 275
4.3.3 磁性能研究 279
4.3.4 介電性能研究 284
4.4 低溫燒結(jié)多元氧化物摻雜鐵電/鐵磁復(fù)相陶瓷性能研究 286
4.4.1 Li2CO3-V2O5對BaTiO3微結(jié)構(gòu)和性能的影響 286
4.4.2 Bi2O3-Li2CO3-V2O5摻雜鐵電/鐵磁復(fù)相陶瓷性能研究 288
4.5 低溫燒結(jié)鐵電/鐵磁/玻璃復(fù)合材料性能研究及器件制作 296
4.5.1 BBSZ玻璃對鐵電/鐵磁復(fù)相陶瓷性能的影響 296
4.5.2 LTCC低通濾波器的設(shè)計與制作 303
4.6 低溫燒結(jié)Bi4Ti3O12/NiCuZn鐵氧體復(fù)相陶瓷性能研究 314
4.6.1 Bi4Ti3O12摻雜NiCuZn鐵氧體性能研究 314
4.6.2 Bi4Ti3O12/NiCuZn鐵氧體復(fù)相陶瓷性能研究 320
參考文獻 323
第5章 等磁介鐵氧體-復(fù)合軟磁 326
5.1 緒論 326
5.1.1 研究背景 326
5.1.2 磁介鐵氧體材料發(fā)展現(xiàn)狀 327
5.1.3 低溫共燒陶瓷/鐵氧體技術(shù)以及甚高頻微帶天線 333
5.2 Cd2+取代對Mg和Mg-Co鐵氧體結(jié)構(gòu)及磁介性能的影響 337
5.2.1 Cd2+取代的意義 337
5.2.2 Mg-Cd鐵氧體制備及性能研究 339
5.2.3 Mg-Cd-Co鐵氧體制備及性能研究 349
5.3 Sm3+取代對Mg-Cd鐵氧體結(jié)構(gòu)及磁介性能的影響 356
5.3.1 Sm3+取代的意義 356
5.3.2 Mg-Cd-Sm鐵氧體制備及性能研究 357
5.4 Ga3+取代對Mg-Cd鐵氧體結(jié)構(gòu)及磁介性能的影響 364
5.4.1 Ga3+取代的意義 364
5.4.2 Mg-Cd-Ga磁性鐵氧體制備及性能研究 365
5.4.3 Mg-Cd-Ga鐵氧體在不同合成溫度下的制備及性能研究 371
5.5 基于磁介材料的寬頻帶圓極化微帶天線研究 377
5.5.1 磁介材料微帶天線的優(yōu)點 377
5.5.2 磁介材料生瓷料帶及鐵氧體基片工藝制備研究 379
5.5.3 基于磁介材料的圓極化微帶天線的設(shè)計加工與測試 382
參考文獻 391
關(guān)鍵詞索引 393
（下）
第6章 低溫共燒石榴石YIG鐵氧體磁芯-旋磁 395
6.1 緒論 395
6.1.1 研究背景和意義 395
6.1.2 YIG鐵氧體的研究歷史和現(xiàn)狀 396
6.1.3 YIG旋磁鐵氧體及LTCC技術(shù)在微波器件上的研究和應(yīng)用 402
6.2 低溫燒結(jié)YIG旋磁鐵氧體理論與技術(shù)路線 406
6.2.1 YIG的晶體結(jié)構(gòu) 406
6.2.2 YIG的主要性能參數(shù) 408
6.2.3 YIG材料的磁性來源 413
6.2.4 鐵氧體粉料合成技術(shù) 415
6.2.5 晶體結(jié)構(gòu)的缺陷 417
6.3 BBSZ助燒摻雜YIG鐵氧體材料研究 419
6.3.1 引言 419
6.3.2 BBSZ玻璃相助燒劑的制備和研究 419
6.3.3 BBSZ玻璃相助燒劑摻雜YIG鐵氧體材料測試結(jié)果分析 420
6.3.4 BBSZ在液相燒結(jié)中的作用 426
6.4 Bi3+取代YIG降溫燒結(jié)研究 429
6.4.1 BBSZ助燒劑低溫燒結(jié)Bi:YIG 429
6.4.2 Bi3+取代YIG鐵氧體材料研究 431
6.4.3 鐵磁共振線寬的準確擬合表達 439
6.5 Bi3+取代YIG的缺鐵配方研究 441
6.5.1 Bi3+取代YIG的缺鐵配方 441
6.5.2 缺鐵配方的Bi:YIG鐵氧體實驗研究 442
6.5.3 Bi:YIG的燒結(jié)過程和原子遷移 450
6.6 分步燒結(jié)Bi:YIG鐵氧體研究 461
6.6.1 引言 461
6.6.2 Bi:YIG鐵氧體的低溫分步燒結(jié)研究 463
6.6.3 分步燒結(jié)在固相法燒結(jié)鐵氧體中的作用 470
參考文獻 471
第7章 低溫共燒尖晶石NiCuZn鐵氧體磁芯-旋磁 473
7.1 緒論 473
7.1.1 研究背景和意義 473
7.1.2 NiCuZn鐵氧體研究情況 476
7.1.3 NiCuZn鐵氧體應(yīng)用的研究狀況和發(fā)展趨勢 485
7.2 Bi3+取代的NiCuZn鐵氧體的低溫燒結(jié)和性能研究 494
7.2.1 NiCuZn旋磁鐵氧體低溫燒結(jié) 494
7.2.2 離子取代相關(guān)理論 495
7.2.3 Bi3+取代NiCuZn鐵氧體的制備和性能研究 496
7.3 低溫燒結(jié)Mn3+取代NiCuZn鐵氧體研究 510
7.3.1 研究意義 510
7.3.2 Mn3+取代NiCuZn鐵氧體研究 510
7.4 MnO2-Bi2O3復(fù)合摻雜NiCuZn鐵氧體研究 520
7.4.1 MnO2-Bi2O3復(fù)合摻雜NiCuZn鐵氧體 520
7.4.2 MnO2-Bi2O3復(fù)合摻雜NiCuZn鐵氧體的制備和性能研究 521
7.4.3 瞬態(tài)燒結(jié)的MnO2-Bi2O3復(fù)合摻雜NiCuZn鐵氧體的研究 533
7.5 Bi2O3-Nb2O5復(fù)合摻雜NiCuZn鐵氧體研究 542
7.5.1 Bi2O3-Nb2O5復(fù)合摻雜NiCuZn鐵氧體 542
7.5.2 Bi2O3-Nb2O5復(fù)合摻雜NiCuZn鐵氧體的制備和性能研究 542
7.5.3 燒結(jié)溫度和時間對Bi2O3-Nb2O5復(fù)合摻雜NiCuZn鐵氧體的
影響 551
7.6 基于NiCuZn鐵氧體材料的X波段移相器研究 560
7.6.1 NiCuZn鐵氧體基X波段移相器 560
7.6.2 鐵氧體移相器實現(xiàn)原理 562
7.6.3 鐵氧體中微波傳播原理 562
7.6.4 微帶線傳輸理論 565
7.6.5 微帶線移相器設(shè)計與實現(xiàn) 568
參考文獻 576
第8章 低溫共燒平面六角鋇鐵氧體磁芯-旋磁 578
8.1 緒論 578
8.1.1 引言 578
8.1.2 環(huán)行器概述 580
8.1.3 BaM鐵氧體的研究狀況 582
8.1.4 LTCC技術(shù)及鐵氧體陶瓷低溫燒結(jié) 586
8.2 低溫燒結(jié)M型鋇鐵氧體基本理論及工藝 587
8.2.1 低溫燒結(jié)M型鋇鐵氧體 587
8.2.2 BaM鐵氧體的基本結(jié)構(gòu)及離子取代理論 588
8.2.3 BaM鐵氧體低溫燒結(jié)理論及合成工藝 592
8.3 單離子取代對BaM鐵氧體性能的影響與分析 595
8.3.1 單離子取代BaM鐵氧體 595
8.3.2 Ga3+取代對BaM鐵氧體的影響 596
8.3.3 Al3+取代對BaM鐵氧體的影響 607
8.4 多離子取代對BaM鐵氧體性能的影響與分析 616
8.4.1 多離子取代BaM鐵氧體 616
8.4.2 Bi3+取代對Ba(CoTi)1.2Fe9.6O19鐵氧體的影響 617
8.4.3 燒結(jié)溫度對BaBi0.45(CoTi)1.2Fe9.15O19鐵氧體的影響 626
8.5 氧化物添加劑對BaM鐵氧體性能的影響與分析 635
8.5.1 氧化物添加劑BaM鐵氧體 635
8.5.2 單氧化物V2O5摻雜對BaM鐵氧體的影響 636
8.5.3 復(fù)合氧化物Bi2O3-Nb2O5摻雜對BaM鐵氧體的影響 645
8.6 環(huán)行器的設(shè)計與實現(xiàn) 658
8.6.1 BaM鐵氧體基環(huán)形器 658
8.6.2 環(huán)行器的工作原理 658
8.6.3 鐵氧體微帶環(huán)行器的計算 660
8.6.4 鐵氧體微帶環(huán)行器的仿真設(shè)計 662
8.6.5 鐵氧體微帶環(huán)行器的制備與測試 663
參考文獻 664
第9章 低溫共燒介電-旋磁復(fù)合材料磁芯-旋磁 667
9.1 緒論 667
9.1.1 引言 667
9.1.2 鐵氧體磁介材料的研究現(xiàn)狀 669
9.1.3 鐵氧體磁介材料在微波器件中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 680
9.2 鐵氧體磁介材料基本特性參數(shù)與相關(guān)基礎(chǔ)理論 683
9.2.1 基本特性參數(shù) 683
9.2.2 相關(guān)基礎(chǔ)理論 691
9.3 NiZn尖晶石/BaCo-Z六角復(fù)合鐵氧體高頻磁介性能研究 698
9.3.1 NiZn尖晶石/BaCo-Z六角復(fù)合鐵氧體 698
9.3.2 NiZn鐵氧體基的NiZn/BaCo-Z復(fù)合鐵氧體 699
9.3.3 BaCo-Z基的BaCo-Z/NiZn復(fù)合鐵氧體 710
9.3.4 磁性復(fù)合與非磁性復(fù)合的比較 714
9.3.5 基于NiZn/BaCo-Z復(fù)合鐵氧體的等磁介材料 717
9.4 納米晶植入的鐵氧體磁介材料及UHF頻段等磁介實現(xiàn) 723
9.4.1 納米晶植入 723
9.4.2 添加納米ZnAl2O4的NiZn鐵氧體性能研究 723
9.4.3 添加納米ZnAl2O4的BaCo-Z平面六角鐵氧體性能研究 732
9.5 低溫燒結(jié)BaM六角鐵氧體毫米波Ka波段磁介性能研究 738
9.5.1 低溫燒結(jié)BaM六角鐵氧體 738
9.5.2 低溫燒結(jié)Bi2O3/BaM鐵氧體的制備與表征 739
9.5.3 成相與微結(jié)構(gòu)分析 741
9.5.4 Ka波段的磁導(dǎo)率 743
9.5.5 Ka波段的介電常數(shù) 744
9.6 X波段/Ka波段全自動鐵磁共振線寬測試系統(tǒng)搭建 746
9.6.1 鐵磁共振線寬測試系統(tǒng)搭建 746
9.6.2 鐵氧體的旋磁性與鐵磁共振線寬的測試 747
9.6.3 波導(dǎo)諧振腔測試夾具的仿真與制作 755
9.6.4 測試平臺的設(shè)計與組合 759
9.6.5 測試系統(tǒng)的整合與自動化測試的實現(xiàn) 762
9.6.6 測試系統(tǒng)的使用流程與測試結(jié)果分析 765
參考文獻 766
第10章 LiZn旋磁鐵氧體磁芯-旋磁 768
10.1 緒論 768
10.1.1 引言 768
10.1.2 Li系鐵氧體 771
10.1.3 移相器 777
10.2 旋磁鐵氧體的制備方法及基礎(chǔ)理論 781
10.2.1 制備方法 781
10.2.2 旋磁鐵氧體的特性參數(shù) 784
10.2.3 液相燒結(jié) 787
10.3 低軟化溫度玻璃摻雜LiZnTiMn鐵氧體的低溫燒結(jié)研究 789
10.3.1 玻璃摻雜LiZnTiMn鐵氧體 789
10.3.2 V2O5-ZnO-B2O3玻璃摻雜LiZnTiMn鐵氧體的性能研究 790
10.3.3 Bi2O3-ZnO-B2O3玻璃摻雜LiZnTiMn鐵氧體的性能研究 798
10.3.4 Li2CO3-B2O3-SiO2玻璃摻雜LiZnTiMn鐵氧體的性能研究 808
10.4 復(fù)合氧化物摻雜LiZnTiMn鐵氧體的低溫燒結(jié)研究 813
10.4.1 復(fù)合氧化物摻雜LiZnTiMn鐵氧體 813
10.4.2 V2O5-CuO復(fù)合助劑摻雜LiZnTiMn鐵氧體的性能研究 813
10.4.3 Bi2O3-CuO復(fù)合助劑摻雜LiZnTiMn鐵氧體的性能研究 821
10.4.4 Bi2O3-Li2CO3復(fù)合助劑摻雜LiZnTiMn鐵氧體的性能研究 827
10.5 LiZn鐵氧體的納米晶植入及制備工藝優(yōu)化 831
10.5.1 納米晶植入及制備工藝 831
10.5.2 納米晶植入LiZnTi鐵氧體的性能研究 832
10.5.3 不同預(yù)燒溫度LiZnTiMn鐵氧體的性能研究 837
10.5.4 不同燒結(jié)保溫時間LiZnTiMn鐵氧體的性能研究 841
10.6 旋磁生瓷料帶的工藝制備及LTCF移相器的設(shè)計與實現(xiàn) 844
10.6.1 LTCF移相器的設(shè)計 844
10.6.2 旋磁生瓷料帶及鐵氧體基片工藝制備研究 844
10.6.3 LTCF鐵氧體移相器設(shè)計原理及工藝實現(xiàn) 849
參考文獻 855
關(guān)鍵詞索引 858
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