Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
хомякова диплом готово без.docx
Скачиваний:
18
Добавлен:
26.09.2019
Размер:
12.12 Mб
Скачать

1.2 Дефекты нестехиометрии в структуре ижг

Стехиометрические дефекты и включения в структуре ИЖГ возникают из-за недостатка или избытка одной из компонент по сравнению со стехиометрической формулой. Такой недостаток или избыток одной из компонент возникает как в следствии техноло­гических условий выращивания монокристаллов в твердой фазе и синтеза поликристаллов по окcидной технологии, так и требо­ваний термодинамики (монокристаллы в твердой фазе растут при избытке Fe2O3). Выращивание монокристаллов и спекание поликристаллов происходит при температурах (1460-1500) °С. При этих температурах в результате диссоциации возникают дефекты по кислороду в кристаллической решетке граната, а включения обра­зуют смесь фаз оксидов железа вюстита, магнетита, гематита. Температура моновариантного превращения гематита в магнетит соответствует 1387 °С.

За этапами роста монокристаллов и спекания поликристаллов следует быстрое охлаждение, в процессе которого кислород не успевает продиффундировать в глубь образца. Поэтому в образцах ИЖГ включения будут состоять из смеси фаз FeO - Fe2O3 - Fe3O4 ,а в структуре граната закаляются дефекты по кислороду:

{Y3-2xFe2x3+}[Fe3+2(1-x-y)Fe2+2y](Fe3+3)O2-12-y00}

Наличие сверх стехиометрии незначительного количества оксидов железа в моно- и поликристаллах ведет к уменьшению их удельного сопротивления, увеличению тангенса угла диэлектрических и магнитных потерь. Однако, разновидности оксидов железа имеют различное удельное сопротивление. Так, удельное сопро­тивление магнетита составляет единицы Ом∙см, а гематита 1013 Ом∙см, т.е. равно сопротивлению стехиометрического гра­ната. Поэтому основной вклад в потери СВЧ энергии будут вносить ионы двухвалентного железа, имевшиеся в кристаллической струк­туре и включения оксидов железа низшей валентности.

1.3 Процессы спекания феррогранатов в регулируемой газовой среде

1.3.1 Процесс спекания феррогранатов состава y3GaхFe5-хO12

В процессе спекания феррогранатов состава Y3GaхFe5-хO12 в регулируемой газовой среде с применением метода планирования эксперимента, получены уравнения регрессии, определяющие связь между параметрами технологического процессами характеристиками материала, на основе которых определены оптимальные условия изготовления. Феррогранаты, изготовленные в регулируемой газовой среде по оптимальной технологии, имеют плотность более 99,0% от монолитного материала (рентгеновской), тангенс угла диэлектрических потерь менее 1∙10-4 и магнитных потерь менее 2∙10-4.

С развитием микрополосковой СВЧ-техники и миниатюризацией интегральных ферритовых устройств повышаются требования к магнитным параметрам ферритовых материалов и их плотности, которая определяет дефектность поверхности ферритовых подложек. В настоящее время для изготовления подложек широко используются поликристаллические феррогранаты, спеченные по керамической технологии на воздухе при (1450-1500) оС. Плотность полученного материала составляет 98% от монолитного материала (от рентгеновской). Такая плотность недостаточна для разработки невзаимных устройств с сосредоточенными элементами, так как размеры этих элементов сравнимы с размерами дефектов на поверхности подложек, а это приводит к искажению топологии схемы и снижению выхода годных изделий.

Для повышения плотности поликристаллических ферритов используются:

- добавки легкоплавких компонентов в исходную шихту;

- способы позволяющие повысить дефектность зерен исходной шихты, что ведет к ускорению процесса спекания;

-горячее прессование;

- спекание в атмосфере заданного состава и др.

В данной работе приведены результаты исследования спекания образцов феррогранатов в атмосфере кислорода, совмещающего преимущества процессов спекания в присутствии жидкой фазы и изостатического горячего прессования.