Синтез и исследование магнитных, электродинамических и структурных свойств высококоэрцитивных керамик на основе гексаферритов

1.С использованием цитратно-нитратного метода самовозгорания, были синтезированы прекурсоры для последующего получения однодоменных частиц гексаферритов. Выполнен рентгенофазовый анализ, анализ изотерм низкотемпературной адсорбции и магнитометрия в постоянном магнитном поле, которые показали, что прекурсоры представляют собой аморфные мезопористые материалы, в которых основной магнитной фазой является гамма-оксид железа. Было также выявлено присутствие ферро- или ферримагнитного вещества, находящегося в суперпарамагнитном состоянии. Установлено, что это является следствием того, что в качестве основной магнитной фазы прекурсора выступает нанокристаллический гамма оксид железа (γ-Fe2O3), для которого характерно такое магнитное поведение. 2. Путём термической обработки приготовленных прекурсоров были подобраны оптимальные времена отжига и в результате получены однофазные ансамбли однодоменных частиц гексаферритов следующих номинальных составов: Sr1-x/12Cax/12Fe12-xAlxO19, x = 0, 1, 2, 3, 4, 4.5, 5, 5.5, 6. Согласно растровой электронной микроскопии, частицы гексаферритов по большей части имеют форму толстых пластинок с широким распределением по размерам. Установлено, что средний диаметр частиц растёт с увеличением времени выдержки со 100 до 460 нм для 0 и 24 ч, соответственно. Оценённый предел однодоменности для гексаферрита состава SrFe8Al4O19 составляет 8 мкм. Таким образом, показано, что частицы в полученных образцах находятся в однодоменном состоянии. 3. Для синтезированных материалов при комнатной температуре были исследованы магнитные гистерезисы и ферромагнитные моды ферримагнитного резонанса (ФММФМР) в нулевом внешнем магнитном поле.Было установлено, что увеличение содержания алюминия в гексаферритах приводит к росту поля анизотропии, который сопровождается повышением как коэрцитивной силы (до 36 кЭ), так и частоты ФММФМР (до 250 ГГц). 4. Успешно реализована предварительная попытка получения керамики с плотностью 95% на основе однодоменных частиц гексаферрита состава Sr0.67Ca0.33Fe8Al4O19. Согласно растровой электронной микроскопии, размеры 90% зёрен в керамике не превышают предела однодоменности, предсказанного на основе расчетов. 5. С применением импульсной терагерцовой спектроскопии с временным разрешением исследованы при комнатной температуре зависимости от состава и температуры отжига параметров ФММФМР - частоты, затухания (полуширина на полувысоте) и интенсивности. С этой целью измерялись спектры комплексного пропускания (амплитуда и фаза) образцов, приготовленных из полученных составов в виде плоско-параллельных керамических таблеток. Измерения проводились на импульсных терагерцовых спектрометрах с временным разрешением и перекрывали область частот 90 ГГц-1.3 ТГц. Спектры пропускания анализировались с применением известных из оптики выражений для пропускания плоско-параллельных слоей, причем линия поглощения моделировалась с использованием выражения для «магнитного» Лорентциана. 6. На основе терагерцовых спектров установлено, что существует критическая концентрация алюминия (x=5.5), при которой положение линии ФММФМР имеет максимальную частоту и что дальнейшее увеличение концентрации приводит к уменьшению частоты ФММФМР, к значительному её уширению и уменьшению её магнитного вклада. 7. Установлено, что при увеличении температуры отжига материала происходит сдвиг частоты ФММФМР в сторону высоких частот, при этом вклад в магнитную проницаемость и ширина линии сохраняются неизменными вплоть до самых высоких температур отжига, порядка 1475 С. 8. Результаты, полученные в течение первого года работы над проектом, являются оригинальными на мировом уровне.