基于YIG-PZT層合結(jié)構(gòu)的磁電耦合效應(yīng)研究.pdf

1、可調(diào)微波器件被廣泛的應(yīng)用于雷達(dá)、通信和射頻測(cè)試系統(tǒng)。傳統(tǒng)的基于微波鐵氧體旋磁材料的磁可調(diào)的互易和非互易的微波器件可以在一個(gè)非常寬的頻帶范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但是調(diào)節(jié)速度相對(duì)較慢且功耗較大。而另一類采用鐵電材料設(shè)計(jì)的電場(chǎng)可調(diào)的微波器件的調(diào)節(jié)速度更快、功耗更小，但是也存在調(diào)節(jié)范圍小的問(wèn)題。近來(lái)，一種更有前途和應(yīng)用前景的雙向可調(diào)微波器件卻得到越來(lái)越多研究人員的關(guān)注，尤其是基于鐵氧體-鐵電材料層合結(jié)構(gòu)制備的器件，這類器件同時(shí)擁有傳統(tǒng)磁可調(diào)和電可調(diào)微波器件

2、的優(yōu)點(diǎn)。
　　基于鐵氧體-鐵電材料層合結(jié)構(gòu)的磁電材料具有較強(qiáng)的磁電耦合效應(yīng)和更大的磁電系數(shù)，是磁電雙可調(diào)微波器件設(shè)計(jì)的理想材料。本文主要是微波頻段下基于YIG/PZT層合結(jié)構(gòu)的磁電材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，計(jì)算了典型磁電層合材料磁電系數(shù)的理論值，在HFSS中對(duì)YIG/PZT磁電層合材料進(jìn)行了電磁仿真，仿真結(jié)果顯示鐵磁共振頻率與外加偏置磁場(chǎng)和外加電壓的改變成線性關(guān)系。偏置磁場(chǎng)方向?yàn)槠叫泻痛怪鼻襊ZT兩端的電壓為1000V時(shí)，制備的YIG/

3、PZT磁電層合諧振單元獲得了如下電可調(diào)性：當(dāng)YIG薄膜厚度為9.1μm時(shí)磁電耦合層合諧振單元的鐵磁共振頻率漂移量為10.5 MHz和15.8 MHz；而YIG薄膜厚20μm時(shí)對(duì)應(yīng)的電調(diào)頻率范圍為8 MHz和13.3 MHz。偏置磁場(chǎng)方向相同的情況下，YIG薄膜更薄的磁電層合材料能獲得更強(qiáng)的微波磁電耦合效應(yīng)；采用相同厚度YIG薄膜的實(shí)驗(yàn)樣品，在偏置磁場(chǎng)方向垂直時(shí)能獲得更強(qiáng)的微波磁電耦合效應(yīng)。對(duì)基于靜磁表面波原理設(shè)計(jì)的磁電雙可調(diào)帶通濾波器進(jìn)