Влияние замещения алюминием на поле эффективной магнитной анизотропии и степень магнитной текстуры анизотропных поликристаллических гексагональных ферритов бария и стронция для подложек микрополосковых приборов СВЧ–электроники

Аннотация. Изучено влияние замещения ионами Al3+ на величину поля эффективной магнитной анизотропии НАэфф и степень магнитной текстуры f анизотропных поликристаллических гексагональных ферритов бария и стронция. Партии образцов получены методом керамической технологии, текстура сформирована путем прессования в магнитном поле. Детально представлена технология получения объектов исследования. Синтезированы партии гексаферритов бария с концентрацией ионов Al3+ 0,9, 1,4, 2,5 и 2,6 форм. ед. и партии гексаферритов стронция с концентрацией 0,1 форм. ед. Показано, что используемая технология позволяет получать гексаферриты бария и стронция со значениями НАэфф = 19÷35 кЭ и f = 80÷83 %. Указанных значений НАэфф и f может быть вполне достаточно для производства подложек для микрополосковых СВЧ−приборов миллиметрового диапазона длин волн.
Впервые обнаружен рост степени магнитной текстуры поликристаллических гексаферритов бария с ростом концентрации ионов Al3+; также обнаружена незначительная магнитная текстура 5,5—5,8 % в изотропных стронциевых гексаферритах. Представлены объяснения полученных результатов. Предложен механизм формирования магнитной текстуры в исследованных гексаферритах в процессе синтеза.

1. Щербаков С. В. Развитие СВЧ−электроники в рамках реализации государственных программ / Электроника и микроэлектроника СВЧ. Сб. статей VI Всерос. конференции. СПб.: Изд−во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. С. 15—23.

2. Мальцев П., Шахнович И. СВЧ−технологии — основа электроники будущего. Тенденции и рынки // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2015. № 8. С. 72—84. URL: http://www.electronics.ru/files/article_pdf/4/article_4906_855.pdf

3. Харинская М. Микроволновые ферритовые материалы. Ну как без них СВЧ−приборам обойтись! // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2000. № 1. С. 24—27. URL: http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1518_892.pdf

4. Летюк Л. М., Костишин В. Г., Гончар А. В. Технология ферритовых материалов магнитоэлектроники. М.: МИСиС, 2005. 352 с.

5. Анциферов В. Н., Летюк Л. М., Андреев В. Г., Гончар А. В., Дубров А. Н., Костишин В. Г., Майоров В. Р., Сатин А. И. Проблемы порошкового материаловедения. Ч. V. Технология производства порошковых ферритовых материалов : учебник для студентов вузов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 408 с.

6. Яковлев Ю. М., Генделев С. Ш. Монокристаллы ферритов в радиоэлектронике. М.: Сов. радио, 1975. 360 с.

7. Костишин В. Г., Андреев В. Г., Читанов Д. Н., Налогин А. Г., Урсуляк Н. Д., Алексеев А. А., Тимофеев А. В., Адамцов А. Ю. Влияние базового состава и легирующих добавок на свойства гексагональных ферритов // Журнал неорганической химии. 2016. Т. 61, № 3. С. 294—299. DOI: 10.7868/S0044457X16030119

8. Труханов А. В., Труханов С. В., Костишин В. Г., Панина Л. В., Салем М. М., Казакевич И. С., Турченко В. А., Кочервинский В. В., Кривченя Д. А. Мультиферроидные свойства и структурные особенности Al−замещенных гексаферритов бария M−типа // ФТТ. 2017. Т. 59, Вып. 4. С. 721—729. DOI: 10.21883/FTT.2017.04.44274.328

9. Trukhanov A. V., Trukhanov S. V., Panina L.V., Kostishyn V. G., Kazakevich I. S., Trukhanov An. V., Trukhanova E. L., Natarov V. O., Turchenko V. A., Salem M. M., Balagurov A. M. Evolution of structure and magnetic properties for BaFe11.9Al0.1O19 hexaferrite in a wide temperature range // J. Mag. Mag. Mater. 2017. V. 426. P. 487—496. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.10.140

10. Trukhanov A. V., Trukhanov S. V., Panina L. V., Kostishyn V. G., Chitanov D. N., Kazakevich I. S., Trukhanov A. V., Turchenko V. A., Salem M. M. Strong corelation between magnetic and electrical subsystems in diamagnetically substituted hexaferrites ceramics // Ceramics International. 2017. V. 43, Iss. 7. P. 5635—5641. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.01.096

11. Trukhanov S. V., Trukhanov A. V., Kostishyn V. G., Panina L. V., Turchenko V. A., Kazakevich I. S., Trukhanov An. V., Trukhanova E. L., Natarov V. O., Balagurov A. M. Thermal evolution of exchange interactions in lightly doped barium hexaferrites // J. Mag. Mag. Mater. 2017. V. 426. P. 554—562. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.10.151

12. Trukhanov A. V., Trukhanov S. V., Kostishyn V. G., Panina L. V., Korovushkin V. V., Turchenko V. A, Vinnik D. A., Yakovenko E. S., Zagorodnii V. V., Launetz V. L., Oliynyk V. V., Zubar T. I., Tishkevich D. I., Trukhanova E. L. Correlation of the atomic structure, magnetic properties and microwave characteristics in substituted hexagonal ferrites // J. Mag. Mag. Mater. 2018. V. 462. P. 127—135. DOI: 10.1016/j.jmmm.2018.05.006

13. Trukhanov A. V., Kostishyn V. G., Panina L. V., Korovushkin V. V., Turchenko V. A., Thakur P., Thakur A., Yang Y., Vinnik D. A., Yakovenko E. S., Matzui L. Yu., Trukhanova E. L., Trukhanov S. V. Control of electromagnetic properties in substituted M−type hexagonal ferrites // J. Alloys Compd. 2018. V. 754. P. 247—256. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.04.150

14. Trukhanov A. V., Panina L. V., Trukhanov S. V., Kostishyn V. G., Turchenko V. A., Vinnik D. A., Zubar T. I., Yakovenko E. S., Macuy L. Yu., Trukhanova E. L. Critical influence of different diamagnetic ions on electromagnetic properties of BaFe12O19 // Ceramics International. 2018. V. 44, Iss. 12. P. 13520—13529. DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.04.183

15. Kostishyn V., Korovushkin V., Isaev I., Trukhanov A. Study of the features of the magnetic and crystal structures of the BaFe12−xAlxO19 and BaFe12−xGaxO19 substituted hexagonal ferrites // Eastern−European Journal of Enterprise Technologies. 2017. V. 1, N 5. P. 10—15. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.91409

16. Петрова И. И. Анализ влияния диа− и парамагнитных ионов на свойства гексаферритов // Электронная техника. Сер. Материалы. 1990. Вып. 4(249). С. 28—32.

17. Григорьева Л. Н., Петрова И. И. Свойства высокоанизотропных гексаферритов М−типа // Электронная техника. Сер. Материалы. 1991. Вып. 1(255). С. 18—21.

18. Чечерников В. И. Магнитные измерения / Под ред. проф. Е. И. Кондорского. М.: Изд−во МГУ, 1969. 388 с.

19. Семенов А. С., Семенов М. Г., Мясников А. В., Налогин А. Г. Метрологическое обеспечение разработок ферритовых материалов для сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн / Электроника и микроэлектроника СВЧ. Сб. статей VI Всерос. конференции. СПб.: Изд−во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. С. 27—31.

20. Rathenau G. W., Smit J., Stuyts A. L. Ferromagnetic properties of hexagonal iron−oxide compounds with and without a preferred orientation // Zeitschrift für Physik. 1952. V. 133, Iss. 1–2. P. 250—260. DOI: 10.1007/BF01948700

21. Tokar M. Increase in preferred orientation in lead ferrite by firing // J. Amer. Cer. Soc. 1968. V. 51, Iss. 10. P. 601. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1968.tb13331.x

22. Reed J. S., Fulrath R. M. Characterization and sintering behavior of Ba and Sr ferrites // J. Amer. Cer. Soc. 1973. V. 56, Iss. 4. P. 207—211. DOI: 10.1111/j.1151−2916.1973.tb12458.x

23. Канева И. И., Костишин В. Г., Андреев В. Г., Читанов Д. Н., Николаев А. Н., Кислякова Е. И. Получение гексаферрита бария с повышенными изотропными свойствами // Известия вузов. Материалы электрон. техники. 2014. Т. 17, № 3. С. 183—188. DOI: 10.17073/1609-3577-2014-3-183-188

24. Исаев И. М. Радиационо−термическое спекание в пучке быстрых электронов поликристаллических гексагональных ферритов BaFe12O19 и BaFe12−х(Al,Ni,Ti,Mn)хO19 для постоянных магнитов и подложек микрополосковых приборов СВЧ−электроники. Автореф. дисс. … канд. тех. наук. М., 2017. 31 c.