Исследователи Томского политехнического университета изучили, как добавление редкоземельных элементов (РЗЭ) влияет на свойства литиевого феррита — востребованного материала для трансформаторов, антенн и устройств магнитной записи. Выявленные политехниками закономерности в перспективе делают литиевый феррит привлекательным для использования в СВЧ-устройствах, например в качестве фазовращателей, переключателей, циркуляторов.
Незамещенный литиевый феррит — это магнитомягкий материал, обладающий ценными свойствами — высокой намагниченностью и температурой Кюри (около 630 °C), низкой коэрцитивной силой. Но для применения на сверхвысоких частотах у него есть существенный недостаток.
«Недостатком литиевого феррита является его относительно низкое удельное электрическое сопротивление в плотноспеченных образцах, что приводит к большим диэлектрическим потерям на высоких частотах. Мы обнаружили, что добавление редкоземельных элементов при получении литиевого феррита значительно улучшает его электрические свойства», — отметила заведующая Проблемной научно-исследовательской лабораторией электроники диэлектриков и полупроводников Елена Лысенко.
В своем эксперименте ученые изучили влияние добавки гадолиния (Gd³⁺) на микроструктуру и свойства феррита, полученного по традиционной керамической технологии. При этом влияние РЗЭ сильно зависит от способа изготовления.
Было установлено, что, несмотря на то что увеличение содержания РЗЭ снижает магнитные свойства, малые, оптимальные добавки дают комплексный положительный эффект.
«Полученные результаты показали, что композитные образцы с низкими концентрациями РЗЭ характеризуются достаточно высокими значениями удельной намагниченности и начальной магнитной проницаемости. При этом существенное увеличение удельного электросопротивления (на несколько порядков) таких образцов обеспечило меньшие диэлектрические потери в широком диапазоне частот. Таким образом, введение малых концентраций РЗЭ способствует формированию магнитного композита на основе незамещенного литиевого феррита с высокой температурой Кюри (630 °C) и пониженными диэлектрическими потерями», — отметила исследователь.
Результаты опубликованы в Journal of Alloys and Compounds (Q1, IF: 6.3).
Исследование проводится в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).
