掺杂La对YFeO3 陶瓷吸波性能的影响

doi:10.11901/1005.3093.2024.301

掺杂La对YFeO₃ 陶瓷吸波性能的影响

周影影^,¹, 张瑛嫺², 淡卓娅¹, 杜旭¹, 杜浩楠¹, 甄恩远¹, 罗发³

1.西安航空学院材料工程学院西安 710077

2.西安工业大学新能源科学与技术研究院西安 710021

3.西北工业大学材料学院凝固技术全国重点实验室西安 710072

Influence of La Doping on Microwave Absorption Properties of YFeO₃ Ceramics

ZHOU Yingying^,¹, ZHANG Yingxian², DAN Zhuoya¹, DU Xu¹, DU Haonan¹, ZHEN Enyuan¹, LUO Fa³

1.School of Material Engineering, Xi'an Aeronautical University, Xi'an 710077, China

2.Institute of Science and Technology for New Energy, Xi'an Technological University, Xi'an 710021, China

3.State Key Laboratory of Solidification Processing, School of Materials Science and Engineering, North-western Polytechnical University, Xi'an 710072, China

通讯作者: 周影影，教授，zhouyingying@xaau.edu.cn，研究方向为吸波材料

责任编辑: 黄青

收稿日期: 2024-07-11 修回日期: 2025-01-06

基金资助:

国家科技重大专项(J2019-VI-0015-0130)
陕西省青年科技新星项目(2023KJXX-075)
陕西省青年创新团队项目(23JP072)

Corresponding authors: ZHOU Yingying, Tel:(029)84255622, E-mail:zhouyingying@xaau.edu.cn

Received: 2024-07-11 Revised: 2025-01-06

Fund supported:

National Science and Technology Major Project(J2019-VI-0015-0130)
Shaanxi Province Youth Science and Technology New Star Project(2023KJXX-075)
Youth Innnovation Team of Shaanxi Province Project(23JP072)

作者简介 About authors

周影影，女，1989年生，博士

摘要

用溶胶凝胶法和高温烧结法制备掺杂La³⁺的YFeO₃，使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、EDS能谱仪(EDS)和网络矢量分析仪(VNA)等手段表征掺杂前后的YFeO₃，研究了掺杂La³⁺对YFeO₃的物相、组成、微观形貌、电磁参数以及吸波性能的影响。结果表明，随着La³⁺含量的提高YFeO₃的晶粒减小且晶界逐渐模糊。这个结果，可能与择优取向的增强和不完全取代有关。结果还表明，La³⁺可取代YFeO₃晶体中的Y³⁺。适量的La掺杂可提高YFeO₃陶瓷粉末的阻抗匹配和衰减系数。La掺杂使介电常数的增大，可归因于电子在Fe³⁺和Fe²⁺之间的跳跃。Y_0.7La_0.3FeO₃的有效吸收宽带(RL ≤ -10 dB)达到2.84 GHz。

关键词： 无机非金属材料; 特种功能; 吸波材料; 掺杂改性; YFeO₃; 电磁参数

Abstract

La-doped YFeO₃ ceramics, namely Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) were prepared by sol-gel method and high-temperature sintering method, then the YFeO₃ ceramics before and after La doping was characterized by means of scanning electron microscope (SEM), X-ray diffractometer (XRD), energy dispersive spectrometer (EDS) and network vector analyzer (VNA). So that the effect of the La³⁺ doping amount on the micromorphology, phase constituents, chemical composition, electromagnetic parameters and microwave absorption performance of Y_1-_x La _x FeO₃ were studied. The result shows that as the La doping amount increases, the grain size is gradually decreasing and the grain boundaries are gradually blurred of the ceramics, which may be related to the enhanced preferential orientation of grains and incomplete replacement of the doping atoms. The analysis results confirm that the prepared ceramics consist merely of the YFeO₃-type phase, and La³⁺ can replace the Y³⁺ position in the YFeO₃ crystal. It is clear that an appropriate amount of La doping can effectively increase the impedance matching and attenuation coefficients of YFeO₃ ceramic powder. The increase in the dielectric constant may be attributed to the hopping of electrons between Fe³⁺ and Fe²⁺ in the case of La doping. The effective absorption broadband (RL ≤ -10 dB) of Y_0.7La_0.3FeO₃ can reach 2.84 GHz.

Keywords： inorganic non-metallic materials; special functional; microwave absorbing materials; doping modification; YFeO₃; electromagnetic parameters

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本文引用格式

周影影, 张瑛嫺, 淡卓娅, 杜旭, 杜浩楠, 甄恩远, 罗发. 掺杂La对YFeO₃ 陶瓷吸波性能的影响[J]. 材料研究学报, 2025, 39(8): 561-568 DOI:10.11901/1005.3093.2024.301

ZHOU Yingying, ZHANG Yingxian, DAN Zhuoya, DU Xu, DU Haonan, ZHEN Enyuan, LUO Fa. Influence of La Doping on Microwave Absorption Properties of YFeO₃ Ceramics[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2025, 39(8): 561-568 DOI:10.11901/1005.3093.2024.301

微电子探测用的电磁波使雷达探测和武器装备系统中的电子设备失灵，也可能使飞机操作系统的性能不稳定。因此，使用性能优异的吸波材料使各种装备“隐身”，是目前军事领域的研究热点。吸波材料将电磁波转化为其他形式的能量，从而降低雷达探测的概率^[1]。

一些碳材料和导电高分子材料受到了关注，但是其制备工艺复杂和价格较高^[2]。一些铁磁性吸收剂(如羰基铁粉)对低频电磁波的吸波性能较好，但是其比重较大和耐温性能较低^[3]。一些氧化物基吸波材料的成本低、耐高温和耐腐蚀，得到了广泛的应用^[4,5]。离子掺杂使钙钛矿铁氧体的反铁磁性(AFM)与铁磁性(FM)相互转变。但是对其电磁损耗的机理尚不清楚。钙钛矿ABO₃，由A位离子半径较大的稀土元素和B位离子半径较小的过渡金属组成。稀土正铁氧体(RFeO₃)具有扭曲的钙钛矿结构，六个O^2-阴离子形成八面体结构(FeO₆)，铁离子位于中心，稀土阳离子(R)与十二个O^2-与FeO₆结构之间的阴离子配位。稀土元素的加入，显著影响RFeO₃的结构和磁性^[6]。钙钛矿材料的结构受元素离子半径的影响，稳定的钙钛矿结构须满足Goldschmidt容忍度

$t = R A + R O 2 R A + R B$ (1)

此式可表征钙钛矿材料结构的对称性和稳定性^[7]，式中 $R_{A}$ 、 $R_{B}$ 、 $R_{O}$ 分别为A离子、B离子和氧离子的半径。0.75 ≤ t ≤ 1时，A、B离子与氧离子结合形成稳定的ABO₃钙钛矿结构。钙钛矿型氧化物的容忍度较高，即使组成离子的改变使等轴晶系的结构畸变其结构仍然保持稳定。Bharadwaj等^[8]用溶胶-凝胶法制备Sm³⁺掺杂YFeO₃ (YFO)，研究了Sm³⁺取代对YFO带隙和磁性能的影响，Sm³⁺掺杂量的增加使其能带隙逐渐增大而具有软磁性。Yuan等^[9]制备了Gd³⁺掺杂的YFO，发现Gd³⁺可取代Y³⁺并使YFeO₃的磁化强度提高。Wang等^[10]用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构的微波吸收铁氧体材料Y_1-_x Sr _x FeO₃ (x = 0，0.05，0.1，0.15)。结果表明，随着Sr含量的提高这种材料由弱铁磁性变为顺磁性，从而可调整电磁参数、衰减系数和阻抗匹配而使其微波吸收性能显著提高。本文用溶胶-凝胶法制备Y _x La₁_-x FeO₃陶瓷粉体，研究La³⁺掺杂量(x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)对其晶体结构、电磁参数和吸波性能的影响及其机制，并进行模拟计算研究吸波性能与匹配厚度的关系。

1 实验方法

1.1 实验用材料和仪器设备

实验用材料(AR)：六水合硝酸钇(Y(NO₃)₃·6H₂O)，九水合硝酸铁(Fe(NO₃)₃·9H₂O)，六水合硝酸镧(La(NO₃)₂·6H₂O)，一水合柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂O)和去离子水。

实验用仪器设备：电子天平(PTT-A+100)、集热式恒温加热磁力搅拌器(DF-101S)、电热鼓风干燥箱(DHG101-1A)、高温烘箱(TDGW-2E)、高温箱式电阻炉(TCW-32B)以及高温智能马弗炉(GXL-05)。

1.2 用溶胶-凝胶法制备Y₁_-_x La _x FeO₃

用溶胶-凝胶法制备Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)陶瓷粉末样品的流程，如图1所示。

图1

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图1 用溶胶-凝胶法制备Y_1-_x La _x FeO₃的工艺流程

Fig.1 Process of preparing Y_1-_x La _x FeO₃ by sol-gel method

将实验用原料Y(NO₃)₃·6H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O、La(NO₃)₂·6H₂O按Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)的化学计量比配料，具体质量列于表1。将配料混合物溶于45 mL去离子水中，以柠檬酸为螯合剂将柠檬酸与金属硝酸盐按摩尔比1∶1混合。在搅拌条件下将柠檬酸缓慢加入金属硝酸盐溶液中，在100 ℃连续搅拌3 h得到湿凝胶。将湿凝胶在100 ℃的电热鼓风干燥箱中干燥2.5 h，得到干凝胶。将干凝胶在260 ℃高温烘箱(空气气氛)中自蔓延燃烧，得到前驱体。将前驱体研磨成粉末放入900℃高温箱式电阻炉中保温3 h，将得到的试样4.5 g倒入研钵，加入3~4滴PVA溶液研磨至均匀后压片。最后，将压片置于1500 ℃马弗炉在空气气氛中煅烧3 h，得到Y_1-_x La _x FeO₃陶瓷片。

表1 样品原料的质量

Table 1 Raw material quality of each samples

Sample	Y(NO₃)₃·6H₂O / g	Fe(NO₃)₃·9H₂O / g	La(NO₃)₂·6H₂O / g	C₆H₈O₇·H₂O / g
x = 0	29.8	31.3	0	32.7
x = 0.1	26.15	30.64	3.28	31.88
x = 0.2	22.67	29.89	6.41	31.09
x = 0.3	19.36	29.17	9.38	30.34
x = 0.4	16.20	28.48	12.21	29.63

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1.3 Y₁_-_x La _x FeO₃ 样品的表征

用TESCAN VEGA3型扫描电子显微镜(SEM)观察样品的形貌。用EDS进行元素分析。用Lab-XRD-7000S型X射线衍射仪测试XRD谱，Cu靶，扫描角度范围为20°~80°。扫描速度为10(°)/min。将制备的Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)陶瓷片用砂纸打磨成长度为22.86 mm、宽度为10.16 mm、厚度为1.90 mm的薄片，用N5225B型网络分析仪(VNA)测试其在8.2~12.4 GHz频率范围的电磁参数，根据传输线理论计算其反射损耗。

2 结果和讨论

2.1 Y₁_-_x La _x FeO₃ 陶瓷材料的组织

五组Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)陶瓷片断面的SEM照片，如图2所示。可以看出，五组样品的微观结构相似。所有样品均呈不规则的多面体形貌，没有气孔或裂纹，表明高温煅烧生成的样品微观结构致密。

图2

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图2 Y_1-_x La _x FeO₃的SEM照片

Fig.2 SEM images of Y_1-_x La _x FeO (a) YFeO₃, (b) Y_0.9La_0.1FeO₃, (c) Y_0.8La_0.2FeO₃, (d) Y_0.7La_0.3FeO₃, (e) Y_0.6La_0.4FeO₃

从图2a可见，未掺杂的YFeO₃陶瓷材料晶粒之间的界面清晰。图2b、c分别给出了La含量为0.1和0.2的Y_1-_x La _x FeO₃陶瓷材料的两张照片。可以看出，这种材料的晶界清晰，平均粒径明显地比YFeO₃陶瓷材料的平均粒径小。但是从图2d、e可见，掺杂量为0.3和0.4的材料中晶粒间的界面极为模糊，晶粒尺寸大大减小。这表明，Y_1-_x La _x FeO₃陶瓷的平均粒径随着La掺杂量的增加而减小。其原因是，La³⁺的扩散速率较低，是钙钛矿的晶粒细化剂^[11]。同时，La³⁺的晶格尺寸(0.0983 nm)大于Y³⁺的晶格尺寸(0.076 nm)，也导致晶粒细化^[12]。

样品还出现了团聚，可能是粒径减小使纳米颗粒其表面活性提高^[13]。相邻颗粒之间的空间是离子的扩散通道，能促进离子交换并产生丰富的活性位点，从而使材料的电损耗提高^[14]。还可以发现，La的掺杂使材料中孔洞的数量明显减少。其原因是，La的掺杂有利于结晶和异质成核，能提高结晶度和减少孔洞。同时，在结晶过程中部分掺杂的La³⁺运动到晶粒的界面处产生钉扎效应抑制了晶粒长大。

2.2 Y₁_-_x La _x FeO₃ 的相组成

图3给出了Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)的XRD谱。可以看出，Y_1-_x La _x FeO₃具有Pnma空间群的正交晶系结构^[15,16]。根据YFeO₃标准卡片(PDF#97-008-0866)，出现在2θ为26.0°、32.0°、33.1°、33.9°、39.5°、41.6°、42.7°、47.3°、48.9°、53.5°、60.2°、64.5°、69.5°处的特征衍射峰分别对应(111)、(200)、(121)、(002)、(112)、(022)、(131)、(202)、(212)、(311)、(123)、(331)、(242)晶面。谱中没有出现Y₂O₃、La₂O₃、Fe₂O₃和其他次要相的峰，表明反应已完成和YFeO₃的晶体结构不随La含量的提高而改变。

图3

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图3 Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)的XRD谱

Fig.3 XRD patterns of Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) (a) 20°-80° diffraction pattern, (b) Magnification of 32°-35° diffraction peak

在32°~35°处的放大图，是Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)的(121)晶面衍射峰。可以看出，随着La含量的提高所有的峰都向左移动。根据Bragg方程2dsinθ = nλ (d为晶面间距，θ为入射角，λ为X射线的波长，n为衍射级数)计算出Y_1-_x La _x FeO₃(121)的晶面间距(表2)。可以看出，随着La含量的提高Y_1-_x La _x FeO₃陶瓷的晶面间距d₍₁₂₁₎增大。其主要原因是，La³⁺产生的尺寸效应影响了YFeO₃的晶格参数，即La³⁺的半径(0.103 nm)大于Y³⁺的半径(0.090 nm)，使晶格发生了畸变^[17]。随着La含量的提高畸变程度随之提高，使衍射峰向低角度方向移动。XRD谱表明，La³⁺占据了YFeO₃晶体结构中Y³⁺的晶位。

表2 Y_1-_x La _x FeO₃ (121)的晶面间距

Table 2 Crystal surface spacing of (121) of Y_1-_x La _x FeO₃

Y_1-_x La _x FeO₃	x = 0	x = 0.1	x = 0.2	x = 0.3	x = 0.4
2θ / (°)	33.68141	33.57274	33.30108	33.25761	33.09462
sinθ	0.28971	0.28880	0.28653	0.28617	0.28481
d / nm	0.265887	0.266724	0.268837	0.269176	0.270461

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2.3 微区内的元素分析

为了比较Y_1-_x La _x FeO₃与YFeO₃中元素的分布，结合微观形貌用EDS能谱仪对其元素分布进行了定性分析。图4a、b给出了YFeO₃的X射线能谱元素分布。图4a给出了YFeO₃的SEM照片，图4b给出了图4a中用绿线框标记的区域。不同颜色分别显示了O、Fe、Y各元素的位置，其亮度越高表明元素的含量越高。图4c、d给出了Y_0.6La_0.4FeO₃的元素分布。图4c给出了Y_0.6La_0.4FeO₃的SEM照片，图4d给出了图4c中绿色线框标记的区域，不同的颜色分别显示了元素O、Fe、Y和La的位置。可以看出，O、Fe、Y和La四种元素的分布均匀。这也表明，La³⁺融入到晶格中，与XRD谱给出的结果一致。

图4

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图4 YFeO₃、Y_0.6La_0.4FeO₃的SEM照片和YFeO₃、Y_0.6La_0.4FeO₃对应的EDS元素分布

Fig.4 SEM images of YFeO₃(a), Y_0.6La_0.4FeO₃(c); EDS element distribution map of YFeO₃ (b) and Y_0.6La_0.4FeO₃ (d)

2.4 Y₁_-_x La _x FeO₃ 的电磁参数

图5给出了Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)的相对复介电常数的实部、虚部、介电损耗以及相对复磁导率的实部、虚部和磁损耗^[18]。从图5a、b可以看出，电磁波的频散效应使ε'在8.2~12.4 GHz范围内呈下降趋势，有利于电磁波吸收^[19]。ε'和ε''的增大可能是电子在室温下在Fe³⁺和Fe²⁺之间跳跃所致，产生的电子极化增大了导电损耗^[20]。其原因是，YFeO₃扭曲FeO₆八面体结构增强了取向极化，改变化学Fe-O-Fe键角产生了双电荷中心，从而增大了偶极极化(图6g)。同时，掺杂La使氧空位含量的提高进一步增强了偶极极化。但是，在9~11 GHz之间的共振峰随着La掺杂量的向低频移动，从而产生了更高的介电储能和衰减。根据文献[21]的结果，在共振峰的频率附近可能存在良好的吸收特性。此外，La掺杂引起的晶界极化、离子分布不均和内部缺陷使晶粒界面处、缺陷区与完整晶格之间的界面处和掺杂区与未掺杂区之间的界面处出现界面极化。La的掺杂还破坏了YFeO₃原有稳定的自旋结构和增强了离子极化^[22]。

图5

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图5 Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)的相对复介电常数的实部、虚部、介电损耗以及相对复磁导率的实部、虚部和磁损耗

Fig.5 Real part (ε′) (a), imaginary part (ε′′) (b), dielectric loss and relative complex permeability (c) and real part (μ′) (d), imaginary part (μ′′) (e), magnetic loss (f) of relative complex permittivity of Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)

图6

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图6 不同厚度的Y_1-_x La _x FeO₃的3D、2D反射损耗以及La掺杂YFeO₃晶体结构的球棍模型

Fig.6 Reflection loss of Y_1-_x La _x FeO₃ at different thicknesses (a, a1) x = 0, (b, b1) x = 0.1, (c, c1) x = 0.2, (d, d1) x = 0.3, (e, e1) x = 0.4, (f) RL value at a thickness of 1.6 mm, (g) Ball rod model of La doped YFeO₃ crystal structure

图5d、e给出了μ'和μ''在8.2~12.4 GHz频率范围内的变化趋势。在9~11 GHz范围内μ'出现了明显的共振峰，所有样品的共振峰频率均向低频区移动。在9~11 GHz范围内μ''出现了类似的波动趋势。每个μ'共振峰对应一个更陡的μ''峰，可能源于磁共振。改变La的含量，残余磁滞强度M_r并没有消失^[23]。La掺杂使YFeO₃的共振峰向较低频率移动，可能是YFeO₃的高磁晶各向异性引起的。磁矩偏转时，高磁晶各向异性可能导致更多的能量耗散和更强的磁化强度^[24]。因此，提高频率可在具有高磁晶各向异性的材料中提供更多能量以响应磁共振的需要^[25]。

微波吸收材料的磁损耗源于掺杂离子引起的微观结构应力和晶体缺陷，介电损耗可归因于Fe³⁺到Fe²⁺的电子跃迁引起的电阻率降低^[26]。介质损耗角正切(tan δ_ε = ε''/ε')和磁损耗角正切值(tan δ_μ = μ''/μ')表征介电损耗和磁损耗。图5c、f给出了在8.2~12.4 GHz频率范围内的tan δ_ε 和tan δ_μ 曲线。La掺杂的YFeO₃样品，都有一定的介电损耗和磁损耗。tan δ_ε 的值大于tan δ_μ 的值，表明主要的损耗是介电损耗。

2.5 Y₁_-_x La _x FeO₃ 陶瓷的吸波性能

根据传输线理论计算出各组Y_1-_x La _x FeO₃陶瓷样品的反射损耗(RL)

R L (d B) = 20 l g |\frac{Z_{i n} - 1}{Z_{i n} + 1}|

(2)

Z_{i n} = Z_{0} \sqrt[]{\frac{μ_{r}}{ε_{r}}} t a n h [j (\frac{2 π f d}{c}) \sqrt[]{ε_{r} μ_{r}}]

(3)

Z_{0} = \frac{μ_{0}}{ε_{0}}

(4)

以分析其微波吸收性能^[27]。式(2)~(4)中的μ₀和ε₀分别为自由空间磁导率和介电常数，Z_in为材料的输入阻抗，d为材料的厚度，c为光速，f为电磁波频率，RL为反射损耗(dB)。图6和表3给出了Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)样品的反射损耗(RL)。可以看出，随着La含量的提高最小反射损耗(RL_min)分别为-18.00 dB、-30.61 dB、-27.84 dB、-35.63 dB、-33.55 dB，有效吸收带宽EAB (RL ≤ -10 dB)分别为1.18 GHz、1.70 GHz、1.83 GHz、2.84 GHz、1.64 GHz。Y_0.7La_0.3FeO₃样品的微波吸收性能最佳，匹配厚度为1.6 mm时在10.15 GHz处RL_min达到-35.63 dB且EAB可达到2.84 GHz。从图6f可见，x = 0.3时几乎覆盖整个X波段，表明Y_0.7La_0.3FeO₃在X波段的吸波性能优异。

表3 Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4)的反射损耗(RL)参数

Table 3 Reflection loss (RL) parameters of Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)

Parameter	x = 0	x = 0.1	x = 0.2	x = 0.3	x = 0.4
RL_min / dB	-18.00	-30.61	-27.84	-35.63	-33.55
Thickness / mm	1.8	1.6	4.2	1.6	1.8
Bandwidth (RL $\leq$ -10 dB) / GHz	1.18	1.70	1.83	2.84	1.64
Thickness / mm	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6

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上述结果表明，改变厚度和频率可调节样品的吸收特性。电磁波能较多地进入性能优异的吸收材料，并在其内多次反射和产生热损失，以减少反射和透射。因此，阻抗匹配(Z)^[28]

Z = |\frac{Z_{i n}}{Z_{0}}|

(5)

极为重要。衰减常数^[29]

α = \frac{\sqrt[]{2} π f}{c} \sqrt[]{(μ ″ ε ″ - μ^{'} ε^{'}) + \sqrt[]{{(μ ″ ε ″ - μ^{'} ε^{'})}^{2} + {(ε^{'} μ ″ - ε ″ μ^{'})}^{2}}}

(6)

表征材料对电磁波的衰减性能。Z接近或等于1，意味着进入材料的入射电磁波极少反射。如图7a所示，La含量为0.3时Z接近于1。从图7b可以看出，La含量为0.3时的衰减常数也较高，与上述电磁参数对应。

图7

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图7 Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0.1，0.2，0.3，0.4)的阻抗匹配系数(Z)和衰减常数(α)

Fig.7 Impedance matching coefficient (Z) (a) and attenuation constant (b) of Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)

2.6 Y₁_-_x La _x FeO₃ 陶瓷的吸波机理

Y_1-_x La _x FeO₃的吸波机理：掺杂La产生界面极化，电荷补偿产生离子频繁跳跃使导电损耗增大，La掺杂使FeO₆八面体的倾斜度增大，改变了化学Fe-O-Fe键角和产生了双电荷中心，从而增加了偶极极化，Fe-O-Fe超交换效应的增强破坏了稳定的自旋YFeO₃的结构，增强了离子极化，La掺杂提高了氧空位的含量和使偶极极化效应增强以及材料内的涡流损耗和弛豫损耗。总之，Y_1-_x La _x FeO₃陶瓷良好的阻抗匹配和衰减匹配以及各种损耗机制的协同作用，使其具有优异的微波吸收性能。

3 结论

用溶胶-凝胶法调节La的掺杂量可制备性能优异的Y_1-_x La _x FeO₃ (x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) 陶瓷吸波材料。La³⁺替代YFeO₃晶体中的Y³⁺，调节La的掺杂量可优化电磁参数，从而提高YFeO₃的电磁波吸收性能，良好的阻抗匹配和衰减常数是提高其吸收性能的关键因素。匹配厚度为1.6 mm时，Y_0.7La_0.3FeO₃在10.15 GHz处的最小反射损耗(RL_min)达到-35.63 dB，EAB为2.84 GHz，几乎覆盖整个X波段。

参考文献

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被引期刊影响因子

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