Mn-Zn-Fe ferrite 계 재료의 자기적 성질에 관한 연구

Abstract

$Zn_{0.40} Mn_{0.60-x} Fe_x^{2+} Fe_2O_4$ system에서 조성과 소결온도를 변화시켜 자기적 성질의 변화를 연구하였다. x의 값은 0에서 0.31까지 변화시켰으며 Paulus와 Morineau의 평형 diagram을 이용하여 stoichiometry를 맞추어 주었다. 소결밀도는 x가 증가함에 따라 증가하였는데 이는 이론밀도가 더 높은 $Fe_3O_4$가 고용체를 이루기 때문인 것 같다. 상온에서 가장 높은 투자율은 x = 0.08인 조성에서 얻어졌는데 그 이유는 상온에서 $K_1 = 0$이고 $λ_s$가 0에 가까운 조성이기 때문이다. $K_1= 0$인 조성에서는 1300 ℃와 1350 ℃의 소결밀도는 거의 비슷하나 투자율은 크게 차이가 나는데 이것은 grain size의 영향 때문이라고 생각된다. $K_1 = 0$ 인 조성에 있어서는 domain wall displacement가 grain boundary와 grain 내부의 커다란 void에 의해서 영향을 받게 되므로 grain이 클수록 domain wall displacement가 쉬워 투자율이 증가하게 될 것이다. 반면에 $K_1$이 큰 조성 (x = 0.16, 0.21, 0.31) 에서는 1300 ℃와 1350 ℃의 소결밀도차는 크나 투자율은 비슷했다. 이것은 domain wall의 두께가 얇아져 grain 내부의 pore에 의해서 wall motion이 방해를 받기 때문이며 이 경우에는 grain size의 영향이 줄어드는 것 같다. 투자율의 온도특성곡선에서 x가 0.16정도까지 증가할 때는 SMP peak가 낮은 온도쪽으로 이동하였으나 x가 더욱 증가할 때는 다시 높은 온도쪽으로 이동하였다. 이것은 양의 자기이방성계수를 가진 Fe 와 음의 자기이방성계수를 가진 ferrite에 의해 생기는 보상점이 이동하기 때문인 것 같다. x가 증가하면 Curie 온도는 증가하였는데 이는 Curie 온도가 더 높은 $Fe_3O_4$가 고용체를 이루기 때문이라고 생각된다. 보자력은 x=0.06인 조성에서 가장 낮게 나타났는데 이유는 $K_1$과 $λ_s$가 거의 0에 가깝기 때문인 것 같다. magnetic spectra에서 x=0.06인 조성의 cut-off frequency는 약 500KHz이고 다른 조성들의 cut-off frequency는 약 700KHz였는데 Mn-Zn ferrite의 resonance mechanism은 domain rotation과 현미경 조직에 의해 영향을 받는 domain wall relakation의 복합작용이라고 생각되어진다.