Строение, диэлектрические и магнитные свойства нанокомпозитов на основе опаловых матриц, фосфатов и ванадатов металлов

 

А. Ф. Белянин ¹, А. С. Багдасарян ^2,3, Ю. В. Гуляев³, А. И. Юрин ⁴, Е. Р. Павлюкова³

¹ Центральный научно-исследовательский технологический институт “Техномаш”, 121108 Москва, ул. Ивана Франко, 4
² Научно-производственное предприятие “Технологии радиочастотной идентификации  связи”, 127051 Москва, Сухаревская пл. 4, стр. 1

³ Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, 125009, Москва, Moховая 11-7

⁴ Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”, РФ, 123592, Москва, Таллинская ул. 34

 

 Статья поступила в редакцию 6 мая 2019 г. 

 

Аннотация. Опаловые матрицы представляют собой правильную 3D-упаковку шаровых частиц из аморфного SiO₂, образующих упорядоченную систему пустот. Были синтезированы опаловые матрицы с диаметром шаровых частиц d ≈ 260 нм (Δd ≈ 2%). Нанокомпозиты формировали заполнением пустот (занимающих ~26% объема) опаловых матриц растворами солей, низкотемпературной термообработкой при 625–825 К и отжигом при 975–1475 К. Установлено формирование в пустотах опаловых матриц в зависимости от условий синтеза, кристаллических фаз синтезируемых веществ, SiO₂ и продуктов взаимодействия синтезируемых веществ с SiO₂. Измерены частотные зависимости проводимости, действительной и мнимой компонент диэлектрической и магнитной проницаемости нанокомпозитов, содержащих в пустотах кристаллиты размером 16–65 нм магнитных материалов – двойных фосфатов (LiNiPO₄, LiCoPO₄) и ванадатов (GdVO₄ и DyVO₄). Диэлектрические потери нанокомпозитов остаются низкими (на уровне ~0,06) в диапазоне частот 10⁷–10¹⁰ Гц для нанокомпозитов с DyVO₄ и LiCoPO₄. Диэлектрические потери возрастают как в сторону низких частот (< 10⁶ Гц), так и в сторону TГц частот. Исследования показали, что на измеряемые параметры влияет фазовый состав, а также структурное и магнитное состояние синтезируемых веществ.

Ключевые слова: опаловые матрицы; нанокомпозиты; двойные фосфаты Li–Ni(Со); ванадаты Gd и Dy; диэлектрические и магнитные характеристики.

Abstract. Opal matrixes represent the regular 3D-pack of spherical particles of amorphous SiO₂, forming an ordered system of voids. Opal matrixes with spherical particles of SiO₂ diameter d ≈ 260 nm (Δd ≈ 2%) were synthesized. Nanocomposites were formed by filling voids (occupying ~26% of the volume) of opal matrixes by salt solutions, low-temperature heat treatment at 625–825 K and annealing at 975–1475 K. The formation in the voids of opal matrixes, depending on synthesis conditions, of the synthesized substances, SiO₂ and products of interaction synthesized substances with SiO₂ are submitted. The frequency dependences of the conductivity, real and imaginary components of the dielectric and magnetic permeability of nanocomposites containing crystallites 16–65 nm in size of magnetic materials — double phosphates (LiNiPO₄, LiCoPO₄) and vanadates (GdVO₄ and DyVO₄) were measured. The dielectric losses of nanocomposites remain low (at a level of ~0.06) in the frequency range 10⁷–10¹⁰ Hz for nanocomposites with DyVO₄ and LiCoPO₄. The dielectric loss increases both in the direction of low frequencies (<10⁶ Hz) and in the direction of THz frequencies. Investigations have demonstrated that the measured parameters are influenced by the phase composition, as well as the structural and magnetic state of the synthesized substances.

Keywords: opal matrixes; nanocomposites; double phosphates of Li and Ni(Co); vanadates of Gd and Dy; dielectric and magnetic properties.

 

Для цитирования:
А.Ф.Белянин, А.С.Багдасарян, Ю.В.Гуляев, А. И. Юрин, Е. Р. Павлюкова. Строение, диэлектрические и магнитные свойства нанокомпозитов на основе опаловых матриц, фосфатов и ванадатов металлов. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 5. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may19/4/text.pdf