本文關鍵詞：磁性納米結構的微磁學模擬及其微波器件的研究

  更多相關文章： 磁性納米材料 微磁學模擬 微波器件設計 自偏置

【摘要】：本文基于微磁學理論和微磁學仿真軟件OOMMF探討了多種納米結構磁材料的磁性能,具體包括:橢球狀納米片結構,多孔納米片結構,納米線陣列結構和納米管陣列結構。研究結果表明:不同厚度的橢球狀納米片具有不同的磁疇分布,厚度低于18-20 nm時,會產生單疇結構,單疇結構的納米片具有較好的形狀各向異性,其虛部磁導率譜有且僅有一個尖銳的共振峰,納米片的矯頑力與厚度相關,單疇結構時Hc隨厚度的增加而增加,多疇結構時Hc隨厚度的增加而減小;多孔納米片結構具有較好的平面各向異性,孔洞存在會增加多孔納米片的磁損耗峰數(shù)目,且部分損耗峰由于頻率相近而交疊,相當于展寬了損耗峰寬,多孔納米片結構可用于開發(fā)質量輕、工作帶寬寬的高頻電磁波吸收材料;納米管陣列結構的磁疇分布圖和磁滯回線圖受納米管間距和納米管管壁厚度的影響,一個重要原因是納米管間距和管壁厚度會影響相互作用力,論文通過FORC的方法半定量的探討了相互作用力的變化,結果表明,間距越小或管壁越厚,相互作用力越大;納米線陣列結構具有較好的形狀各向異性,納米線中磁矩在自發(fā)磁化狀態(tài)下的近乎一致排列,沿與納米線平行的方向磁化所得的磁滯回線具有極高的矯頑力和剩磁比,納米線陣列的磁導率譜與納米線在模版中的體積占比相關,磁導率譜實部在低頻段隨著體積占比的增加而增大,磁導率譜虛部的共振頻率與體積占比線性相關。基于納米線陣列的優(yōu)異磁特性,本論文還設計了兩款采用了沉積于多孔氧化鋁模板中的?-Fe納米線陣列作為磁性材料的微波無源器件。所設計的環(huán)形器采用了微帶線結構的傳輸線,其工作的中心頻段為12 GHz,插入損耗為-0.88 dB,反射系數(shù)為-41.6 dB,隔離度為-28.7 dB,相對帶寬達到了10%。所設計的隔離器采用了基片集成波導結構的傳輸線,它工作頻段為9.1 GHz~10 GHz,插入損耗為-0.72dB~0.86 d B,隔離度為-20 dB~-31 d B,駐波比約為1.1,相對帶寬超過了9%。所設計器件的各項指標均達到了要求。更重要的是,受益于納米線陣列結構自發(fā)磁化狀態(tài)下的極高的剩磁比,以上兩款器件均實現(xiàn)了自偏置,從而去除了某些基于磁性材料的微波器件所必須的永磁體(用于提供偏置場),大大的降低了器件的體積和重量。
【關鍵詞】：磁性納米材料 微磁學模擬 微波器件設計 自偏置
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN61;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景10-20
• 1.1.1 微磁學理論與微磁學模擬軟件簡介10-14
• 1.1.2 磁性納米材料14-15
• 1.1.3 磁性納米材料在微波器件領域的應用15-17
• 1.1.4 FORC簡介17-20
• 1.2 研究內容與研究意義20-21
• 1.3 本論文的特色和創(chuàng)新點21-22
• 第二章 納米片結構軟磁材料的微磁學模擬22-41
• 2.1 橢球狀納米片結構軟磁材料的微磁學模擬22-33
• 2.1.1 不同厚度橢球狀納米片結構靜態(tài)磁性能分析23-27
• 2.1.2 厚度為 10 nm的橢球狀納米片結構動態(tài)磁性能分析27-33
• 2.2 多孔納米片結構的微磁學模擬33-39
• 2.2.1 多孔納米片結構軟磁材料的靜態(tài)磁性能分析34-37
• 2.2.2 多孔納米片結構軟磁材料的動態(tài)磁性能分析37-39
• 2.3 本章小結39-41
• 第三章 磁性納米管/線陣列的微磁學研究41-59
• 3.1 納米管陣列結構軟磁材料的微磁學研究42-53
• 3.1.1 壁厚為 20 nm、間距為 90 nm的鐵納米管陣列磁性能分析42-48
• 3.1.2 壁厚為 20 nm、間距為 150 nm的鐵納米管陣列磁性能分析48-51
• 3.1.3 壁厚為 5 nm、間距為 90 nm的鐵納米管陣列磁性能分析51-53
• 3.2 納米線陣列結構軟磁材料磁性能研究53-57
• 3.3 本章小結57-59
• 第四章 基于磁性納米線陣列的微波無源器件設計59-75
• 4.1 納米線陣列結構軟磁材料的制備工藝簡介59-62
• 4.2 基于Fe納米線陣列的自偏置微帶環(huán)形器設計62-69
• 4.2.1 環(huán)形器的基礎理論62-63
• 4.2.2 自偏置環(huán)形器的設計方案63-69
• 4.3 基于Fe納米線陣列的自偏置H面隔離器設計69-73
• 4.3.1 隔離器的基礎理論69-70
• 4.3.2 自偏置隔離器的設計方案70-73
• 4.4 本章小結73-75
• 第五章 全文總結75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學位期間取得的成果82-83

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