Abstract X-type hexaferrites with nominal composition of [Ba2(Zr0.5Mn0.5)xFe28−xO44+0.25x] where x = 0, 1.5, 2 and 2.5 were synthesized using solid state reaction technique by applying two different sintering conditions of 1240 °C and 1300 °C for 5 h. Phase pure single phase formation of the synthesized hexaferrites were observed using XRD analysis. Surface morphologies of the sintered polished samples were analysed using SEM and found non spherical grains. The average grain size found to be ∼472.9 nm and ∼858.11 nm for the samples sintered using the recipe of 1240 °C and 1300 °C for 5 h respectively. Moreover, the grain size increases with the increase of (Zr,Mn) dopant concentration for the samples sintered at 1240 °C for 5 h and was found decreasing with the increase of (Zr,Mn) dopant concentration for the samples prepared at 1300 °C for 5 h. The average crystallite size estimated using Scherrer’s formula was in the range of 2.4499 nm and 2.275 nm for the samples sintered at 1240 °C and 1300 °C respectively for 5 h. Magnetic measurements (M-H) and (M-T) were performed using vibrating sample magnetometer (VSM). Highest remnant magnetization was found for the material (x = 2) irrespective of the sintering conditions. Saturation magnetisation was found decreasing with increasing of temperature in all the studied samples irrespective of the sintering conditions. Coercivity (Hc) of all the samples found decreasing with the increase in (Mn,Zr) dopant concentration. Electromagnetic interference (EMI) absorption was determined using E5063A Network Analyser (ENA) with the frequency range of (300 MHz-18 GHz). The sample Ba2(Zr0.5Mn0.5)2Fe26O44.5 (x = 2) sintered at 1240 °C, displayed maximum absorption of −36.2 dB (99.975%) at 15.4 GHz with the bandwidth that indicate frequency range in which RL was more than −20 dB (99% absorption) of 0.7 GHz (15.1 GHz–15.8 GHz). The rest of the studied samples displayed the bandwidth of 1.2 GHz (14.4 GHz–15.6 GHz) for minimum 99% absorption. The sample Ba2(Zr0.5Mn0.5)2Fe26O44.5 (x = 2) sintered at 1300 °C, displayed maximum absorption of −35.2 dB (99.97%) at 16.8 GHz with the bandwidth that indicated RL was more than −20 dB (99% absorption) of 1.6 GHz (16 GHz–17.6 GHz). Zr,Mn doped X-type hexaferrites showed better absorption properties in high frequency range (Ku band (12–18) GHz) and as a result, it can be used for EMI shielding for high frequency applications.

中文翻译：

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开发用于高频 EMI 屏蔽应用的 (Zr,Mn) 掺杂 X 型六铁氧体

摘要 X 型六铁氧体的标称成分为 [Ba2(Zr0.5Mn0.5)xFe28−xO44+0.25x]，其中 x = 0、1.5、2 和 2.5，采用固相反应技术，采用两种不同的 1240 烧结条件合成。 °C 和 1300 °C 5 小时。使用XRD分析观察合成的六铁氧体的纯相单相形成。使用SEM分析烧结抛光样品的表面形态并发现非球形晶粒。对于分别使用 1240°C 和 1300°C 的配方烧结 5 小时的样品，发现平均晶粒尺寸分别为 ~472.9 nm 和 ~858.11 nm。此外，对于在 1240 °C 下烧结 5 h 的样品，晶粒尺寸随着 (Zr,Mn) 掺杂剂浓度的增加而增加，并且发现在 1300 °C 下制备的样品随着 (Zr,Mn) 掺杂剂浓度的增加而减小C 5 小时。对于分别在 1240 °C 和 1300 °C 下烧结 5 小时的样品，使用 Scherrer 公式估计的平均微晶尺寸在 2.4499 nm 和 2.275 nm 的范围内。使用振动样品磁强计 (VSM) 进行磁测量 (MH) 和 (MT)。无论烧结条件如何，都发现材料 (x = 2) 的残余磁化强度最高。发现无论烧结条件如何，所有研究样品的饱和磁化强度都随着温度的升高而降低。发现所有样品的矫顽力 (Hc) 都随着 (Mn, Zr) 掺杂剂浓度的增加而降低。电磁干扰 (EMI) 吸收是使用 E5063A 网络分析仪 (ENA) 测定的，频率范围为 (300 MHz-18 GHz)。样品 Ba2(Zr0.5Mn0.5)2Fe26O44.5 (x = 2) 在 1240 °C 下烧结，显示在 15.4 GHz 处的最大吸收为 -36.2 dB (99.975%)，其带宽表明 RL 超过 0.7 GHz (15.1 GHz–15.8 GHz) 的 -20 dB (99% 吸收) 的频率范围。其余研究样本显示出 1.2 GHz (14.4 GHz–15.6 GHz) 的带宽，吸收率最低为 99%。样品 Ba2(Zr0.5Mn0.5)2Fe26O44.5 (x = 2) 在 1300 °C 下烧结，在 16.8 GHz 下显示最大吸收为 -35.2 dB (99.97%)，带宽表明 RL 大于 -20 dB （99% 吸收）1.6 GHz (16 GHz–17.6 GHz)。Zr、Mn 掺杂的 X 型六铁氧体在高频范围（Ku 波段（12-18）GHz）表现出更好的吸收特性，因此可用于高频应用的 EMI 屏蔽。4 GHz 带宽指示 RL 大于 0.7 GHz (15.1 GHz–15.8 GHz) -20 dB（99% 吸收）的频率范围。其余研究样本显示出 1.2 GHz (14.4 GHz–15.6 GHz) 的带宽，吸收率最低为 99%。样品 Ba2(Zr0.5Mn0.5)2Fe26O44.5 (x = 2) 在 1300 °C 下烧结，在 16.8 GHz 下显示最大吸收为 -35.2 dB (99.97%)，带宽表明 RL 大于 -20 dB （99% 吸收）1.6 GHz (16 GHz–17.6 GHz)。Zr、Mn 掺杂的 X 型六铁氧体在高频范围（Ku 波段（12-18）GHz）表现出更好的吸收特性，因此可用于高频应用的 EMI 屏蔽。4 GHz 带宽指示 RL 大于 0.7 GHz (15.1 GHz–15.8 GHz) -20 dB（99% 吸收）的频率范围。其余研究样本显示出 1.2 GHz (14.4 GHz–15.6 GHz) 的带宽，吸收率最低为 99%。样品 Ba2(Zr0.5Mn0.5)2Fe26O44.5 (x = 2) 在 1300 °C 下烧结，在 16.8 GHz 下显示最大吸收为 -35.2 dB (99.97%)，带宽表明 RL 大于 -20 dB （99% 吸收）1.6 GHz (16 GHz–17.6 GHz)。Zr、Mn 掺杂的 X 型六铁氧体在高频范围（Ku 波段（12-18）GHz）表现出更好的吸收特性，因此可用于高频应用的 EMI 屏蔽。样品 Ba2(Zr0.5Mn0.5)2Fe26O44.5 (x = 2) 在 1300 °C 下烧结，在 16.8 GHz 下显示最大吸收为 -35.2 dB (99.97%)，带宽表明 RL 大于 -20 dB （99% 吸收）1.6 GHz (16 GHz–17.6 GHz)。Zr、Mn 掺杂的 X 型六铁氧体在高频范围（Ku 波段（12-18）GHz）表现出更好的吸收特性，因此可用于高频应用的 EMI 屏蔽。样品 Ba2(Zr0.5Mn0.5)2Fe26O44.5 (x = 2) 在 1300 °C 下烧结，在 16.8 GHz 下显示最大吸收为 -35.2 dB (99.97%)，带宽表明 RL 大于 -20 dB （99% 吸收）1.6 GHz (16 GHz–17.6 GHz)。Zr、Mn 掺杂的 X 型六铁氧体在高频范围（Ku 波段（12-18）GHz）表现出更好的吸收特性，因此可用于高频应用的 EMI 屏蔽。