Effect of sintering properties on the formation of yttrium iron garnet by powder preparation method for microwave ferrite resonator antenna

Abstract

ABSTRACT

 Triyttrium Pentairon (iii) Oxide (Y₃Fe₅O₁₂) or familiar called as Yttrium Iron Garnet (YIG) is successfully prepared using a conventional mixed-oxide method of 5:3 Fe to Y ratios. YIG prepared from conventional mixed-oxide usually produced some associated phase which surely will affect electrical properties. In this study, various temperature used in the sintering process to induce associated phases (YIP) to be fully reacting to form single phase of YIG and the effect on resonance frequency is studied for resonator applications. The mixtures of oxide powders are calcined at 1100 ^oC and sintered at various temperatures of (1350, 1380, 1400, 1420 1450 ^oC, respectively). Cubic phase is detected from the formation of YIG. Some other phases such as YIP and hematite also present as secondary phase. However, it is seen that, based on the Rietvield refinement method, the total amount of secondary phase simulated are inversely proportional with sintering temperature. The powder was pressed into cylindrical pellet and tested as a microwave resonator in antenna application. It was found that, on the actual antenna circuit the operating frequencies measured are in the range of 10- 12 GHz for all samples which suitable for X-band. At the end, overall radiation pattern for all samples exhibit an omnidirectional behavior.

ABSTRAK

Triyttrium Pentairon (iii) Oksida (Y3Fe5O12) atau biasa dipanggil sebagai Besi Yttrium Garnet (YIG) berjaya disediakan dengan menggunakan kaedah konvensional-oksida bercampur 5:3 terhadap Fe kepada nisbah Y. YIG yang diselidiki dan disediakan dari konvensional oksida campuran biasanya menghasilkan beberapa fasa sekunder yang pasti akan memberi kesan kepada sifat elektrik. Dalam kajian ini, suhu yang digunakan dalam proses pensinteran dipelbagaikan untuk mendorong fasa sekunder (YIP dan hematite) untuk sepenuhnya bertindak balas untuk membentuk satu fasa YIG. Kesan kehadiran fasa sekunder terhadap kekerapan resonans dikaji untuk aplikasi antenna pensalun dielektrik. Campuran serbuk oksida dipanaskan pada 1100^oC dan disinter pada suhu pelbagai (1350, 1380, 1400, 1420 1450 oC). Fasa kubik dikesan dari pembentukan YIG. Walau bagaimanapun, terdapat fasa sekunder juga seperti YIP dan hematite turut dikesan. Selain itu, berdasarkan kaedah penghalusan Rietvield, jumlah fasa sekunder simulasi adalah berkadar songsang dengan suhu pensinteran. Serbuk telah ditekan ke pelet silinder dan diuji sebagai gelombang mikro penyalun antena. Didapati bahawa, pada litar antena sebenar frekuensi operasi yang diukur adalah dalam julat 10 - 12 GHz untuk semua sampel yang sesuai bagi X-band. Pada akhir, corak sinaran keseluruhan untuk semua sampel mempamerkan sesuatu tingkah laku kepelbagaian arah.