研究背景
随着5G通讯的快速发展,其工作频率是目前4G时代频率的10倍以上,超过26 GHz(毫米波)。例如移动电话的工作频率在26~52 GHz,自动驾驶汽车的工作频率达60 GHz甚至77 GHz。由此造成的电磁波干扰问题可能导致电子故障乃至失效。因此,对宽频毫米电磁波屏蔽材料的需求愈发迫切。
Horim Lee, Seung Han Ryu, Suk Jin Kwon, Jae Ryung Choi, Sang-bok Lee, Byeongjin Park*
Nano-Micro Letters (2023)15: 76
本文亮点
内容简介
毫米波范围内的宽频电磁波屏蔽性能对于电子设备稳定性和人体健康尤为重要。韩国材料科学研究院的Byeongjin Park等人基于过渡金属掺杂的M型锶铁氧体复合层和导电网格的可控构筑,制备了宽频吸收型毫米波电磁屏蔽复合膜。通过控制和调节M型锶铁氧体的铁磁相应频率和复合材料的几何形状,实现了复合膜在宽频毫米波范围和亚毫米厚度下的超低电磁波反射率(低于5%),且能够屏蔽99.9%的电磁波。本工作制备的超薄和超低反射电磁屏蔽复合薄膜,为5G毫米波的屏蔽材料开发提供了一种研究思路和解决方案。
图文导读
I 过渡金属掺杂M型锶铁氧体的微结构
深入研究过渡金属掺杂对锶铁氧体的晶形结构的影响具有重要意义。如图1所示,所有样品的XRD衍射峰均和空间群为P63/mmc的六方结构M型单相结构相对应。掺杂Co-Ti的SrMs的晶格常数在不同掺杂浓度下保持不变,而掺杂Al的SrMs的晶格常数随着掺杂浓度的增加而降低。主要归因于Co²⁺和Ti⁴⁺的离子半径分别为0.745 Å和0.605 Å,其共替代物的平均半径为0.675 Å,与Fe³⁺的离子半径(0.645 Å)相近。而Al³⁺的离子半径为0.535 Å,仅为Fe³⁺半径的83%,导致晶格结构塌缩。
图1. (a) 纯锶铁氧体的XRD谱图;(b, c)掺杂Co-Ti的锶铁氧体的XRD谱图;(d, e)掺杂Al的锶铁氧体的XRD谱图。
图2. 纯锶铁氧体的TEM照片;(b, c)掺杂Co-Ti的锶铁氧体的TEM照片;(d, e)掺杂Al的锶铁氧体的TEM照片。
II 过渡金属掺杂M型锶铁氧体的磁性能
图3. (a)掺杂Co-Ti的锶铁氧体的磁滞回线;(d, e)掺杂Al的锶铁氧体的磁滞回线。
图4. (a) 介电常数;(b) 磁导率。
图5. (a)电磁屏蔽效能;(b)屏蔽效率。
自动驾驶汽车的工作频率主要在60~77 GHz之间。图6a为制备的电磁屏蔽复合薄膜在33~110 GHz下的电磁屏蔽效能。电磁屏蔽复合薄膜在测试频率下的SET均超过30 dB,第一个SER较小(0.065 dB)的频率为59.3 GHz,同样与自然铁磁共振频率一致;另一个SER较小(0.12 dB)的频率为74.8 GHz,同样与材料的成份有关。该电磁屏蔽复合薄膜在60 GHz和77 GHz时的电磁波吸收率分别为98.4%和97.0%(图6b)。此外,该电磁屏蔽复合薄膜在56.3~60.8 GHz和72.7~80.4 GHz两个频率范围内的反射率低于5%,在53.8~91.8 GHz的宽频范围内的反射率低于20%。
图6. (a)电磁屏蔽效能;(b)屏蔽效率。
作者简介
本文通讯作者
▍主要研究成果
▍Email:b.park@kims.re.kr
撰稿:《纳微快报(英文)》编辑部
关于我们
转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自纳微快报科学网博客。
链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-3411509-1405205.html?mobile=1
收藏