TW201821386A - 對溫度不敏感的介電常數石榴石 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露具有尤其用於低頻諧振應用之有利性質的合成石榴石材料之實施例。特定而言，該等合成石榴石材料之實施例可具有高居里(Curie)溫度及高介電常數，同時維持低磁化強度。可將此等材料併入至隔離器及循環器中，諸如，用於電信基地台中。

Description

對溫度不敏感的介電常數石榴石
本發明大體上係關於具有用於低頻諧振應用之有利性質的對溫度不敏感之經改質石榴石。
具有磁性性質之各種結晶材料已被用作為諸如蜂巢式電話、生物醫學器件及RFID感測器之電子器件中之組件。石榴石係具有亞鐵磁性性質之結晶材料，亞鐵磁性性質尤其用於在微波波段之低頻部分中操作之RF電子器件中。諸多微波磁性材料係釔鐵石榴石(YIG)(石榴石之合成形式，其主要因為其有利磁性性質(諸如其鐵磁性諧振頻率處之窄線寬)而廣泛用於各種電信器件中)之衍生物。YIG大體上係由釔、鐵及氧組成，且可摻雜有諸如鑭系元素或鈧之一或多種其他稀土金屬。
本文中揭露對溫度不敏感的陶瓷材料之實施例，該陶瓷材料包括至少1.4個單位之鉍，該至少1.4個單位之鉍經併入至石榴石之晶體結構中以形成具有高於24之介電常數及高於200之居里(Curie)溫度的合成石榴石，其中該合成石榴石內不存在任何鋁。 在一些實施例中，該合成石榴石可具有高於25之介電常數。在一些實施例中，該合成石榴石可具有高於220之居里溫度。在一些實施例中，該合成石榴石可具有高於230之居里溫度。在一些實施例中，該合成石榴石可具有低於100之3dB線寬。在一些實施例中，該合成石榴石可具有低於60之3dB線寬。 在一些實施例中，該合成石榴石可具有組合物：Y3-x-y Bix Cay Zry Fe5-y O12 ，0＜x＜1.8且0＜y＜1.0。在一些實施例中，該合成石榴石可具有組合物：Y3-x-y-2a Bix Cay+2a Zry Inz Va Fe5-y-z-a O12 ，0＜x＜1.8，0＜y＜1.0，0≤z≤1.0，且0≤a≤1.0。在一些實施例中，該合成石榴石可具有組合物：Y3-x-y Bix Cay Zry Inz Fe5-y-z O12 ，其中0＜x＜1.8，0≤y≤1.0，且0≤z≤1.0。 在一些實施例中，該合成石榴石可不含銦。在一些實施例中，該合成石榴石可具有組合物，其包括Bi1.4 Ca1.6 In.36 Zr.0156 V.7922 Fe3.8122 O11.97 、Bi1.4 Ca1.6 In.32 Zr.0312 V.7844 Fe3.8444 O11.97 、Bi1.4 Ca1.6 In.28 Zr.0468 V.7766 Fe3.8766 O11.97 、Bi1.4 Ca1.6 In.24 Zr.0624 V.7688 Fe3.9088 O11.97 、Bi1.4 Ca1.6 In.20 Zr.078 V.7610 Fe3.9410 O11.97 及Bi1.4 Ca1.6 In.16 Zr.0936 V.7532 Fe3.9732 O11.97 。在一些實施例中，該合成石榴石可具有組合物：Bi1.4 Ca1.6 Zr.4 V.6 Fe4.03 O11.97 。 本文中亦揭露形成高居里溫度石榴石之方法之實施例，該方法包括：將大於1.4個單位之鉍添加至釔石榴石結構之晶體結構中以使用鉍來替換釔且形成合成石榴石，該合成石榴石不含鋁且具有高於24之介電常數及高於200之居里溫度。 在一些實施例中，該方法可進一步包括：由該合成石榴石形成循環器或隔離器。在一些實施例中，該方法可進一步包括：形成包含該循環器或隔離器之基地台。 在一些實施例中，該合成石榴石可具有組合物： Y3-x-y Bix Cay Zry Fe5-y O12 ，0＜x＜1.8且0＜y＜1.0。 在一些實施例中，該合成石榴石可具有高於230°C之居里溫度及低於60之3dB線寬。在一些實施例中，該合成石榴石可具有組合物，其包括Bi1.4 Ca1.6 In.36 Zr.0156 V.7922 Fe3.8122 O11.97 、Bi1.4 Ca1.6 In.32 Zr.0312 V.7844 Fe3.8444 O11.97 、Bi1.4 Ca1.6 In.28 Zr.0468 V.7766 Fe3.8766 O11.97 、Bi1.4 Ca1.6 In.24 Zr.0624 V.7688 Fe3.9088 O11.97 、Bi1.4 Ca1.6 In.20 Zr.078 V.7610 Fe3.9410 O11.97 及Bi1.4 Ca1.6 In.16 Zr.0936 V.7532 Fe3.9732 O11.97 。在一些實施例中，該合成石榴石可具有組合物：Bi1.4 Ca1.6 Zr.4 V.6 Fe4.03 O11.97 。在一些實施例中，該合成石榴石可不含銦。 本文中進一步揭露對溫度不敏感的循環器或隔離器之實施例，該循環器或隔離器包括不含鋁之合成石榴石，該合成石榴石具有大於1.4個單位之鉍、高於24之介電常數、低於100之3dB線寬及高於200之居里溫度。 本文中亦揭露對溫度不敏感的循環器或隔離器之實施例，該循環器或隔離器包括不含鋁之合成石榴石，該合成石榴石具有大於1.4個單位之鉍、高於24之介電常數、低於100之3dB線寬、高於200之居里溫度及組合物Y3-x-y Bix Cay Zry Fe5-y O12 ，x介於0至1.8之間且y介於0至1.0之間。 在一些實施例中，該對溫度不敏感的循環器或隔離器可用於低頻諧振應用中。在一些實施例中，該不含鋁之合成石榴石起初可為釔鐵石榴石。 本文中亦揭露基地台之實施例，該基地台併入本文中所討論之對溫度不敏感的循環器或隔離器。
以引用方式併入任何優先申請案 其國外或國內優先權主張被識別於與本申請案共同申請之申請資料表中的任何及所有申請案根據37 CFR 1.57以引用之方式併入本文中。 本文中揭露合成石榴石(諸如對溫度不敏感的合成石榴石)及其製造方法之實施例。特定而言，可將過量鉍原子併入至石榴石晶格結構中以增大材料之總介電常數，且不經歷對石榴石之其他磁性或電性態樣之有害效應。例如，經鉍取代之鐵磁性石榴石可如燒結陶瓷般展現經提高之介電常數以使其用於小型化商用無線基礎設施器件及基地台中之隔離器及循環器。揭露材料之實施例可有利地用於尤其用於低頻諧振應用之隔離器及循環器中。揭露材料之實施例可具有高介電常數及高居里溫度，同時限制磁化強度。 先前之解決方案已涉及：使鉍基石榴石摻雜有大量鋁，此通常會修改飽和磁化強度。然而，鋁之併入往往會壓低材料之居里溫度以因此限制溫度使用範圍。據此，揭露材料之實施例一般不會含鋁(例如，可不含有鋁，可含有約0%鋁，或僅可含有微量鋁)。此可允許材料具有高居里溫度以使其對溫度更不敏感，同時亦具有高介電常數。 圖1示意性地展示一或多種化學元素(區塊1)、化學化合物(區塊2)、化學物質(區塊3)及/或化學混合物(區塊4)可經如何處理以產生具有本文中所描述之一或多個特徵的一或多個材料(區塊5)。在一些實施例中，此等材料可經形成為陶瓷材料(區塊6)，其經組態以包含所要介電性質(區塊7)、磁性性質(區塊8)及/或先進材料性質(區塊9)。 在一些實施例中，可在諸如射頻(RF)應用之應用(區塊10)中實施具有上述性質之一或多者的材料。此等應用可包含在器件12中實施本文中所描述之一或多個特徵。在一些應用中，此等器件可進一步實施於產品11中。本文中描述此等器件及/或產品之實例。 合成石榴石 本文中揭露改質合成石榴石組合物(諸如釔鐵石榴石(YIG))以增大材料之介電常數的方法。然而，應瞭解，亦可使用諸如釔鋁石榴石或釓鎵石榴石之其他合成石榴石。本文中亦揭露具有高介電常數之合成石榴石材料、產生該等材料之方法及併入此等材料之器件及系統。 合成石榴石通常具有式單元A3 B5 O12 ，其中A及B係三價金屬離子。釔鐵石榴石(YIG)係具有式單元Y3 Fe5 O12 之合成石榴石，其包含呈3+氧化價態之釔(Y)及呈3+氧化價態之鐵(Fe)。圖2中描繪YIG式單元之晶體結構。如圖2中所展示，YIG具有十二面體位置、八面體位置及四面體位置。Y離子佔據十二面體位置，而Fe離子佔據八面體位置及四面體位置。在晶體分類中呈立方體之各YIG單位晶胞具有八個此等式單元。 在一些實施例中，經改質之合成石榴石組合物包括：使用其他離子之組合物來取代釔鐵石榴石(YIG)中之部分或全部釔(Y)，使得所得材料維持用於微波應用之所要磁性性質，例如高介電常數。過去試圖使YIG摻雜有不同離子來修改材料性質。D.B. Cruickshank之「Microwave Materials for Wireless Applications」中描述一些此等嘗試(諸如摻雜鉍(Bi)之YIG)，該案之全文以引用之方式併入本文中。然而，實際上，用作為取代物之離子會由於(例如)由磁性離子本身或非磁性離子對磁性離子周圍之環境的效應誘發之自旋傾斜(其降低對準度)而無法如預期般表現。因此，無法預測所得磁性性質。另外，在一些情況中限制取代量。若超出特定限制，則離子不會進入其較佳晶格位置且保持於第二相化合物外或洩漏至另一位置中。另外，離子大小及晶向偏好會在高取代位準處發生對抗，或取代離子會受離子大小及離子在其他位置上之配位影響。因而，假定：凈磁性行為係獨立子晶格之總和或單離子各向異性可不總是適用於預測磁性性質。 在用於微波磁性應用之YIG中選擇稀土金屬之有效取代的考量包含最佳化所得經改質晶體結構之密度、磁性諧振線寬、飽和磁化強度、居里溫度、材料介電常數及介電損耗正切。磁性諧振源自於自旋電子，自旋電子將在由適當射頻(RF)激發時展現與外加磁場及頻率成比例之諧振。諧振曲線峰值之寬度通常界定於半功率點處且指稱磁性諧振線寬。一般而言，材料具有低線寬係有利的，此係因為低線寬本身表現為所有低插入損耗肥粒鐵器件所需之低磁性損耗。根據本發明之較佳實施例之經改質石榴石組合物提供具有減少釔含量且仍維持用於微波磁性應用之低線寬及其他所要性質的單晶或多晶材料。 在一些實施例中，藉由使鉍(Bi3+ )取代石榴石結構之十二面體位置上的一些釔(Y3+ )且將一或多種離子(諸如二價(+2)、三價(3+)、四價(4+)、五價(+5)或六價(+6)非磁性離子)引入至結構之八面體位置以替換至少一些鐵(Fe3+ )來改質釔基石榴石。在一些實施例中，可將一或多種高價非磁性離子(諸如鋯(Zr4+ )或鈮(Nb5+ ))引入至八面體位置。 在一些實施例中，藉由將具有大於3+之氧化價態的一或多種高價離子引入至石榴石結構之八面體或四面體位置且使鈣(Ca2+ )取代結構之十二面體位置中之釔(Y3+ )以用於由高價離子誘發之電荷補償以因此減少Y3+ 含量來改質釔基石榴石。當引入非三價離子時，藉由引入(例如)二價鈣(Ca2+ )來平衡非三價離子而維持原子價平衡。例如，針對引入至八面體或四面體位置之各4+離子，可使用Ca2+ 離子取代一個Y3+ 離子。針對各5+離子，可由Ca2+ 離子替換兩個Y3+ 離子。針對各6+離子，可由Ca2+ 離子替換三個Y3+ 離子。在實施例中，將選自由Zr4+ 、Sn4+ 、Ti4+ 、Nb5+ 、Ta5+ 、Sb5+ 、W6+ 及Mo6+ 組成之群組的一或多種高價離子引入至八面體或四面體位置，且使用二價鈣(Ca2+ )來平衡電荷，其繼而減少Y3+ 含量。 在一些實施例中，藉由將一或多種高價離子(諸如釩(V5+ ))引入至石榴石結構之四面體位置以取代Fe3+ 來改質釔基石榴石以進一步減小所得材料之磁性諧振線寬。據信，在不受任何理論約束的情況下，離子取代機制引起晶格之四面體位置之減少磁化，其導致石榴石之較高凈磁化，且藉由改變鐵離子之磁晶環境來亦減少各向異性且因此減小材料之鐵磁性線寬。 在一些實施例中，高鉍(Bi)摻雜與釩(V)及/或鋯(Zr)誘發之(Ca)價補償之組合可有效置換微波器件石榴石中之所有或大部分釔(Y)。此外，亦可在四面體或八面體位置上使用其他特定高價離子，且較佳為在石榴石結構中存在相當高位準之八面體取代以獲得最小化磁性諧振線寬。再者，可藉由將鈣及鉍添加至十二面體位置來完成釔(Y)置換。使八面體或四面體位置摻雜有較高價離子(較佳大於3+)可允許將更多鈣引入至十二面體位置以補償電荷，其繼而將導致釔含量進一步減少。 經改質之合成石榴石組合物 本文中揭露合成石榴石之實施例，其可具有可使材料尤其用於射頻應用(諸如低頻諧振應用)之有利性質之組合。明確而言，揭露石榴石之實施例可具有低磁化強度，同時亦具有高介電常數及/或高居里溫度。此等性質可允許合成石榴石一般「對溫度不敏感」或「溫度穩定」，其意謂：性質不會隨溫度變化而劇烈變化。據此，本發明之實施例可有利於其中實施例將經歷(諸如)由在操作期間加熱/冷卻材料引起之溫度通量的環境。 特定而言，本發明之實施例可具有高於20 (或高於約20)之介電常數及低於1200 (或低於約1200)之飽和磁化強度，其可有利於低頻諧振隔離器及循環器應用。特定而言，材料之實施例尤其用於高於1 GHz (或高於約1 GHz)之頻帶中，但其亦可用於較高頻率處，此經受載波聚合，且可藉由磁致旋轉比(每高斯磁化強度約2.8 MHz)來與磁化強度(4PiMs)相關。載波聚合係將頻譜之個別片段群組為一個連續頻帶。在一些實施例中，材料可用於高達6 GHz (或高達約 6 GHz)之頻率處。因此，各載波不是具有分佈於允許頻譜範圍內之頻寬條，而是僅具有一個待操作之較寬頻帶。 在一些實施例中，可將增加數量之鉍與來自其他元素之平衡電荷一起添加至晶體結構中以改良石榴石之磁電性質，同時不減少其他磁電性質。 在一些實施例中，經改質之合成石榴石組合物可由以下一般組合物界定：Y3-x-y Bix Cay Zry Fe5-y O12 。在一些實施例中，0＜x＜1.8且0＜y＜1.0。然而，本發明之一些實施例可不由上述組合物界定。在一些實施例中，經改質之合成石榴石組合物可由以下一般組合物界定： Y3-x-y-2a Bix Cay+2a Zry Inz Va Fe5-y-z-a O12 。在一些實施例中，0＜x＜1.8，0＜y＜1.0，0≤z≤1.0且0≤a≤1.0。 在一些實施例中，約1.4個式單位之鉍(Bi)可取代十二面體位置上之一些釔(Y)。在一些實施例中，大於約1.4個式單位之鉍(Bi)可取代十二面體位置上之一些釔(Y)。在一些實施例中，約1.4個至約2.5個之間的式單位之鉍(Bi)可取代十二面體位置上之一些釔(Y)。在一些實施例中，高達3.0個式單位之鉍(Bi)可取代十二面體位置上之一些釔(Y)。可透過包含特定原子及特定製造方法(如下文將討論)來達成高位準之鉍，其可導致有利性質。 另外，可藉由用鈣(Ca)或鋯(Zr)取代一些或所有剩餘釔(Y)來達成電荷平衡。在一些實施例中，鋯(Zr)可替換Fe，而Ca可替換Y。在一些實施例中，由於Ca具有+2之形式電荷且Zr具有+4之形式電荷，所以添加同等數量之Ca及Zr來維持電荷穩定性。使總金屬原子電荷中和為+3可為有利的。因此，½(+4)+½(+2)=(+3)。 在一些實施例中，亦可將銦(In)包含至組合物中。In分子通常依類似於Zr之方式代入至八面體位置中。此材料之實例性化學式包含：Y3-x-y Bix Cay Zry Inz Fe5-y-z O12 ，其中0＜x＜1.8，0≤y≤1.0，且0≤z≤1.0。In具有+3之形式電荷，因此其無需將Ca代入至十二面體位置中來平衡電荷。由於Zr及In兩者代入至八面體位置中且大於Fe，所以減少磁晶各向異性能量。此促使此等材料之多晶樣品能夠達到低3dB線寬以使其適合於隔離器及循環器應用。 在此項技術之諸多先前解決方案中，通常將大量鋁併入至石榴石中以修改飽和磁化強度。然而，鋁會壓低磁性材料(諸如合成石榴石)之居里溫度，其顯著限制溫度使用範圍。 據此，本發明之實施例不含鋁(例如，不含(或含有微量)鋁)。在一些實施例中，組合物可含有0重量%鋁(或約0重量%鋁)。此外，不在製造材料時使用氧化鋁。此可允許合成石榴石具有高居里溫度及上文所討論之其他性質。特定而言，使用銦及鋯及釩之組合可產生具有高介電常數及高居里溫度之低磁化強度材料。因此，本發明之實施例可具有改良溫度穩定性。在一些實施例中，材料可不含銦且不含鋁。 表1繪示實例性組成式及其達成性質。 表1：實例性合成石榴石及性質 圖3繪示磁化強度與溫度之間的一般性關係。該圖展示相對於組合物Bi1.4 Ca1.6 In.24 Zr.0624 V.7688 Fe3.9088 O11.97 之磁化強度降至零時之溫度(稱為居里溫度)。當磁化強度降至零時，材料無法再用作為射頻活動之磁性材料。據此，居里溫度指定磁性材料(諸如，在隔離器或循環器中)之最大使用溫度。因此，可有利地將居里溫度變換至較高溫度以藉此允許較高操作溫度。此外，當使增加之數個組件(諸如隔離器及循環器)彼此緊密放置時，此會增加熱量。可藉由具有提高居里溫度來使更多隔離器及循環器彼此緊鄰放置以藉此提高操作效率的能力。 如圖中所展示，表1中之諸多材料具有高居里溫度。在一些實施例中，居里溫度(以°C為單位)可高於200 (或高於約200)、高於220 (或高於約220)、高於250 (或高於約250)、高於260 (或高於約260)或高於270 (或高於約270)。在一些實施例中，居里溫度可低於300 (或低於約300)、低於270 (或低於約270)或低於260 (或低於約260)。在一些實施例中，材料之最大操作溫度比材料之居里溫度低至少50°C (或至少約50°C)。 由於居里溫度基本上為材料之最大工作溫度，所以居里溫度之提高允許材料用於一增大之溫度範圍內。若充分加熱磁體(例如，超過居里溫度)，則其將損耗其磁化強度，此將使材料無法用於RF應用。儘管磁化損耗不是階梯函數(例如，其不會即時降至0)，但在一些實施例中，磁化強度會在居里溫度之後相對較快減小。據此，居里溫度與使用溫度相差越多，材料具有之溫度穩定性越好。因此，操作溫度與居里溫度之間可有利地具有顯著差距(諸如，至少約50°C)。此外，可有利地避免會引起諧振頻率變動之溫度波動。 居里溫度與低頻諧振器件操作溫度之間的關係可取決於操作溫度處之可達成頻寬，其繼而可取決於該溫度處之磁化強度。然而，亦可考量最低溫度處之依最低頻率之磁化強度。因此，磁化強度隨溫度之變動係真正的決定因素，其在某種程度上取決於居里溫度對磁化強度/溫度斜率之效應。 在一些實施例中，揭露材料(及因此利用揭露材料之器件)可完全獨立於自-20°C至100°C (或約-20°C至約100°C之間)之溫度(例如，此等溫度低於居里溫度，此係因為磁化強度在低於居里溫度處開始顯著減小)。在一些實施例中，溫度獨立性可意謂：材料經歷每10°C溫度變化之小於5高斯磁化強度變化。在一些實施例中，溫度獨立性可意謂：材料經歷每10°C溫度變化之小於3高斯磁化強度變化。在一些實施例中，溫度獨立性可意謂：材料經歷每10°C溫度變化之小於1高斯磁化強度變化。在一些實施例中，溫度獨立性可意謂：材料經歷每5°C溫度變化之小於5高斯磁化強度變化。在一些實施例中，溫度獨立性可意謂：材料經歷每5°C溫度變化之小於3高斯磁化強度變化。在一些實施例中，溫度獨立性可意謂：材料經歷每5°C溫度變化之小於1高斯磁化強度變化。 作為實例，針對1.8 GHz至2.7 GHz器件，有利材料可具有700高斯之室溫4PiMs，但具有至少180°C之居里溫度(就單相變壓器而言)，其給出室溫處之恰好合適頻寬。然而，變壓器之大小與脆弱性之間可存在平衡，此係因為太小變壓器會因太弱而無法承受應用。 高頻諧振可更直接，其主要考量係在最高溫度處用於頻寬之磁化強度。針對大部分應用，在1600高斯至2000高斯區域中之磁化強度處，居里溫度可超過200°C，其中真正線寬小於40 Oe。在1200高斯處，180°C至200°C範圍內之居里溫度或許係可接受的，但線寬會被最小化至低於約20 Oe。 一般而言，針對高頻諧振應用，可依任何頻率使用任何材料，然而，主要權衡係頻寬對給定頻率所需之偏壓場之位準。較高磁化強度將提供較寬頻寬器件，但亦將需要較高位準之偏壓場。較高偏壓場亦係較高操作頻率所需要的，此通常為所使用材料之磁化位準之限制因數。 除上文所討論之居里溫度之外，表1中之諸多材料亦具有高介電常數。例如，在一些實施例中，材料可具有高於20 (或高於約20)、高於21 (或高於約21)、高於22 (或高於約22)、高於23 (或高於約23)、高於24 (或高於約24)、高於25 (或高於約25)、高於26 (或高於約26)或高於27 (或高於約27)之介電常數。在一些實施例中，材料可具有低於30 (或低於約30)、低於27 (或低於約27)、低於26 (或低於約26)或低於25 (或低於約25)之介電常數。 在一些實施例中，可有利地使材料保持具有低於特定位準之3dB線寬，例如，最小化線寬。在一些實施例中，3dB線寬可低於100 (或低於約100)、低於80(或低於約80)、低於60 (或低於約60)、低於50 (或低於約50)、低於40 (或低於約40)或低於30 (或低於約30)。在一些實施例中，3dB線寬可高於20 (或高於約20)、高於30 (或高於約30)、高於40 (或高於約40)或高於50 (或高於約50)。 在一些實施例中，材料可具有高磁化強度。在一些實施例中，磁化強度範圍可介於400至1600 (或約400至約1600)之間。例如，材料之實施例可具有高於700 (或高於約700)、高於725 (或高於約725)、高於750 (或高於約750)、高於775 (或高於約775)或高於800 (或高於約800)之磁化強度。在一些實施例中，磁化強度可低於1200 (或低於約1200)、低於1100 (或低於約1100)、低於1000 (或低於約1000)、低於900 (或低於約900)或低於800 (或低於約800)。 經改質合成石榴石組合物之製備： 可藉由使用已知陶瓷技術來完成經改質合成石榴石材料之製備。圖4中繪示程序流程之特定實例。 如圖4中所展示，流程開始於用於稱重原材料之步驟106。原材料可包含氧化物及碳酸鹽，諸如氧化鐵(Fe2 O3 )、氧化鉍(Bi2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )、碳酸鈣(CaCO3 )、氧化鋯(ZrO2 )、氧化釓(Gd2 O3 )、五氧化二釩(V2 O5 )、釩酸釔(YVO4 )、鈮酸鉍(BiNbO4 )、二氧化矽(SiO2 )、五氧化二鈮(Nb2 O5 )、氧化銻(Sb2 O3 )、氧化鉬(MoO3 )、氧化銦(In2 O3 )或其等之組合。在實施例中，原材料基本上由以下各者組成：約35重量%至40重量%氧化鉍，更佳地，約38.61重量%；約10重量%至12重量%氧化鈣，更佳地，約10.62重量%；約35重量%至40重量%氧化鐵，更佳地，約37重量%；約5重量%至10重量%氧化鋯，更佳地，約8.02重量%；約4重量%至6重量%氧化釩，更佳地，約5.65重量%。另外，有機基材料可用於乙醇鹽及/或丙烯酸酯之溶凝膠程序中，或可採用基於檸檬酸鹽之技術。亦可採用此項技術中之其他已知方法(諸如氫氧化物之共沈澱、溶凝膠法或雷射剝蝕)作為獲得材料之方法。原材料之數量及選擇取決於特定配方。 在稱重原材料之後，在步驟108中使用與陶瓷技術之當前狀態一致之方法來摻合原材料，其可包含使用混合螺旋槳之水性摻合或使用具有鋼或氧化鋯介質之振動球磨機之水性摻合。在一些實施例中，甘胺酸硝酸鹽或噴霧熱解技術可用於摻合原材料且同時使原材料發生反應。 隨後，在步驟110中烘乾摻合氧化物，此可藉由將漿液灌入至窗格中且在烘箱中烘乾(較佳地，在100°C至400°C之間)或藉由噴霧乾燥或藉由此項技術中已知之其他技術來完成。 在步驟112中，透過篩子來處理經烘乾氧化物摻合物，該篩子均質化粉末且分解可在煅燒之後導致緻密粒子之軟聚結物。 隨後，在步驟114中透過預燒結煅燒來處理材料。較佳地，將材料裝入至容器(諸如氧化鋁或堇青石坩堝)中且在約800°C至約1000°C之範圍中熱處理材料。在一些實施例中，可使用約500°C至約1000°C範圍內之熱處理。在一些實施例中，可使用約900°C至約950°C範圍內之熱處理。在一些實施例中，可使用約500°C至約700°C範圍內之熱處理。較佳地，燒成溫度係較低的，此係因為較高燒成溫度對線寬具有有害效應。 在煅燒之後，在步驟116中，較佳地在振動球磨機、磨碎機、噴射磨機或其他標準粉碎技術中研磨材料以將中值粒徑減小至約0.01微米至約0.1微米之範圍內，但在一些實施例中，亦可使用諸如0.5微米至10微米之較大粒徑。研磨較佳地在基於水之漿液中進行，但亦可在基於乙醇或另一有機物之溶劑中進行。 隨後，在步驟118中噴霧烘乾材料。在噴霧乾燥程序期間，可使用此項技術中已知之技術來將諸如黏合劑及增塑劑之有機添加劑添加至漿液。材料經噴霧烘乾以提供可承受壓製之顆粒，較佳地，大小在約10微米至約150微米之範圍內。 隨後，在步驟120中，較佳地藉由單軸或等靜壓製來壓製經噴霧烘乾之顆粒以使壓製密度達到儘可能接近於x射線理論密度之60%。另外，亦可採用諸如薄帶成型、薄帶壓延或擠壓之其他已知方法來形成未燃燒體。 隨後，在步驟122中透過煅燒程序來處理經壓製材料。較佳地，將經壓製材料放置於由諸如氧化鋁之材料(其不會輕易與石榴石材料反應)製成之承載板上。在間歇窯或隧道窯中，在約850°C至約1000°C之範圍內於空氣或加壓氧中加熱承載板以獲得緻密陶瓷固結物。在一些實施例中，可使用約500°C至約1000°C範圍內之熱處理。在一些實施例中，可使用約500°C至約700°C範圍內之熱處理。在此步驟中，亦可使用諸如感應加熱、熱壓製、快燒或輔助快燒之其他已知處理技術。在一些實施例中，可達成具有理論密度之98%以上的密度。 在步驟124中機械加工緻密陶瓷固結物以達成適合於特定應用之尺寸。 併入超高介電常數石榴石之器件 利用合成石榴石組合物(諸如上文所揭露)之射頻(RF)應用可包含具有相對較低磁性諧振線寬之肥粒鐵器件。RF應用亦可包含具有或相關於具有減少稀土元素含量或實質上不含稀土元素之石榴石組合物的器件、方法及/或系統。如本文中所描述，此等石榴石組合物可經組態以產生相對較高介電常數；且可利用此特徵來提供有利功能性。應瞭解，可將參考上文所描述之組合物、器件及方法之至少部分應用於此等實施方案。 圖5展示具有諸如本文中所揭露之石榴石結構及化學組成且因此具有複數個十二面體結構、八面體結構及四面體結構之射頻(RF)器件200。器件200可包含由此等十二面體、八面體及四面體結構形成之石榴石結構(例如石榴石結構220)。本文中揭露十二面體位置212、八面體位置208及四面體位置204可如何由不同離子填充或取代以產生RF器件200之一或多個所要性質的各種實例。此等性質可包含(但不限於)所要RF性質及可用於製造RF器件200之陶瓷材料之製造成本效益。舉例而言，本文中揭露具有相對較高介電常數且具有減少稀土元素含量或實質上不含稀土元素之陶瓷材料。 現描述用於達成此等特徵之一些設計考量。亦描述實例性器件及相關RF效能比較。亦描述此等器件之實例性應用及製造實例。 鉍石榴石： 過去已發展具有式Bi(3-2x) Ca2x Fe5-x Vx O12 之單晶材料，其中x係1.25。使用約1奧斯特(Oersted)之線寬來獲得約600高斯之4πMs 值(其適合於1 GHz至2 GHz範圍內之一些可調諧濾波器及諧振器)，此指示系統之低固有磁性損耗。然而，式中之Bi取代量僅為約0.5。 製造類似於單晶材料之單相多晶材料(具有式Bi3-2x Ca2x Vx Fe5-x O12 )的嘗試僅在x＞0.96之區域中係成功的，其將4πMs 有效限制於小於約700奧斯特且導致不佳線寬(大於100奧斯特)。少量Al+3 將線寬減小至約75奧斯特，但增加Al+3 會減小4πMs 。在此等材料之式中，Bi取代量僅為約0.4。 針對法拉第(Faraday)旋轉器件，法拉第旋轉可基本上與石榴石中之Bi取代量成比例以隨著取代量增加而加速。各向異性一般不是光學應用之主要因數，因此，八面體及四面體位置上之取代可基於最大化旋轉。因此，在此等應用中，可期望將儘可能多之Bi+3 引入至十二面體位置中。Bi+3 之最大量可受十二面體稀土元素三價離子之大小影響。 在一些情形中，Bi+3 取代量可受其他位置上之取代影響。因為Bi+3 係非磁性的，所以其可透過其對四面體及八面體Fe+3 離子之效應來影響法拉第旋轉。由於此被認為是自旋軌道相互作用(其中Bi+3 修改既有Fe+3對躍遷 )，所以可預期Fe+3 離子之各向異性之變化及包含大法拉第旋轉之光學效應兩者。在低Bi+3 取代處，經Bi+3 取代之YIG之居里溫度亦可升高。 具有不含稀土元素或稀土元素減少之石榴石的器件之實例： 如本文中所描述，可形成具有減少稀土元素含量或不含稀土元素之石榴石，且此等石榴石可具有用於諸如RF應用之應用之器件中的所要性質。在一些實施方案中，此等器件可經組態以利用Bi+3 離子之獨特性質。例如，Bi+3 離子上之「孤對」電子可提升離子極化率且因此提升介電常數。 此外，因為在分離極化橫向磁性(TM)模式中操作之肥粒鐵器件(諸如石榴石磁盤)之中心頻率與1/(ε)1/2 成比例，所以使介電常數(ε)加倍可使頻率減小依2的平方根倍(約1.414倍)。如本文中更詳細所描述，使介電常數增大(例如) 2倍可導致肥粒鐵磁盤之橫向尺寸(例如直徑)減小2的平方根倍。據此，可使肥粒鐵磁盤之面積減小2倍。此大小減小可為有利的，因為可減小器件在RF電路板上之佔據面積(例如，當使介電常數增大2倍時，減小2倍)。儘管在實例背景下描述增大2倍，但可在涉及大於或小於2之倍數的組態中實現類似優點。 具有含高介電常數之肥粒鐵的經減小大小之循環器/隔離器 如本文中所描述，具有含減少稀土元素或不含稀土元素之石榴石的肥粒鐵器件可經組態以包含高介電常數性質。現描述應用於RF應用之關於介電常數之各種設計考量。在一些實施方案中，利用具有高介電常數之石榴石的此等設計可或可不必涉及不含稀土元素之組態。 微波肥粒鐵石榴石及尖晶石之介電常數值通常落於針對緻密多晶陶瓷材料之12至18之範圍內。此等石榴石通常由於其低諧振線寬而用於(例如) UHF及低微波區域中之高頻鐵磁諧振應用。此等尖晶石通常由於其較高磁化強度而用於(例如)針對低頻諧振應用之中高微波頻率處。使用此等肥粒鐵器件之大部分(若非實質上所有)循環器或隔離器經設計有三板式/帶狀線或波導結構。 低線寬石榴石之介電常數值通常在14至16之範圍內。此等材料可基於具有約16之值的釔鐵石榴石(YIG)或經鋁或(例如)鋯/釩組合(其可將值減小至約14)取代之該化學組成之變型。儘管存在(例如)基於鋰鈦之尖晶石肥粒鐵(具有高達近20之介電常數)，但此等肥粒鐵一般不具有窄線寬且因此不適合於諸多RF應用。然而，如上文所詳細描述，使用鉍取代釔所形成之石榴石可具有更高很多之介電常數。 在一些實施例中，可使含有鉍之組合物(其包含在八面體位置及四面體位置之任一者或兩者上具有其他非磁性取代(例如，分別為鋯或釩)之組合物)維持介電常數之增大。可藉由使用較高極化率之離子來進一步增大介電常數。例如，可將鈮或鈦代入至八面體或四面體位置中，且鈦可進入兩種位置。 在一些實施例中，肥粒鐵器件大小、介電常數及操作頻率之間的關係可表示如下。存在可以不同傳輸線表示為特徵之不同方程式。例如，在高頻諧振帶狀線組態中，肥粒鐵磁盤之半徑R可經特徵化為： R=1.84/[2π(有效磁導率)×(介電常數)]1/2 (1) 其中(有效磁導率)=Hdc +4πMs /Hdc ，其中Hdc 係磁場偏壓。方程式1表明，針對固定頻率及磁偏，半徑R與介電常數之平方根成反比。 在另一實例中，在低頻諧振帶狀線組態中，類似於方程式1之關於肥粒鐵磁盤半徑R之關係可用於弱耦合之四分之波長循環器，其中低偏壓場對應於低頻諧振操作。針對低頻諧振波導組態(例如，在磁盤或桿波導中)，肥粒鐵之橫向尺寸(例如半徑R)及厚度d兩者會影響頻率。然而，半徑R仍可表達為 R=λ/[2π(介電常數)1/2 ][((πR)/(2d))2 +(1.84)2 ]1/2 (2) 就R與介電常數之間的關係而言，其類似於方程式1。 方程式2之實例性關係係以圓形磁盤肥粒鐵為背景。針對三角形諧振器，可使用相同波導表達式，但在此情況中，應用A (三角形之高度)等於3.63×λ/2π，而非圓形磁盤情況中之半徑。 在所有上述實例性情況中，可看出，藉由增大介電常數(例如，增大2倍)，可預期使肥粒鐵(例如圓形磁盤或三角形)之大小減小2的平方根倍且藉此使肥粒鐵之面積減小2倍。如參考方程式2所描述，亦可減小肥粒鐵之厚度。 在肥粒鐵器件用作為RF器件之實施方案中，亦可減小此等RF器件之大小。例如，在帶狀線器件中，器件之佔據面積可由所使用之肥粒鐵之面積決定。因此，預期將達成器件大小之對應減小。在波導器件中，所使用之肥粒鐵之直徑可為判定大小之限制因數。然而，可根據保留接面之金屬部分之波長相關尺寸的要求來抵消肥粒鐵直徑所提供之減小。 大小經減小之肥粒鐵之實例 如本文中所描述，可藉由增大與石榴石結構相關聯之介電常數來顯著減小肥粒鐵大小。亦如本文中所描述，可藉由適當鉍取代來形成具有減少釔含量及/或減少非Y稀土元素含量之石榴石。在一些實施例中，此等石榴石可包含不含釔或不含稀土元素之石榴石。參考圖6至圖7描述實例性RF器件，其具有含增大介電常數及不含釔石榴石之肥粒鐵器件。 圖6A及圖6B概述本文中所描述之實例性肥粒鐵大小減小。如本文中所描述且如圖6A中所展示，肥粒鐵器件200可為具有減小直徑2R'及厚度d'之圓形磁盤。可或可不減小厚度。如參考方程式1所描述，圓形肥粒鐵磁盤之半徑R可與肥粒鐵之介電常數之平方根成反比。因此表明，肥粒鐵器件200之增大介電常數產生其減小直徑2R'。 如本文中所描述且如圖6B中所展示，肥粒鐵器件200可為具有減小邊長S'及厚度d'之三角形磁盤。可或可不減小厚度。如參考方程式2所描述，三角形肥粒鐵磁盤之高度A (其可自邊長S導出)可與肥粒鐵之介電常數之平方根成反比。因此表明，肥粒鐵器件200之增大介電常數產生其減小邊長S'。 儘管已在實例性圓形及三角形肥粒鐵之背景下描述本發明之一或多個特徵，但亦可將本發明之一或多個特徵實施於其他形狀之肥粒鐵中。 圖7A及圖7B展示循環器300之實例，其具有安置於一對圓柱形磁體306、316之間的一對肥粒鐵磁盤302、312。肥粒鐵磁盤302、312之各者可為具有本文中所描述之一或多個特徵的肥粒鐵磁盤。圖7A展示實例性循環器300之一部分之未組裝視圖。圖7B展示實例性循環器300之側視圖。 在所展示之實例中，第一肥粒鐵磁盤302經展示為安裝至第一接地平面304之下側。第一接地平面304之上側經展示為界定經定尺寸以接收且保持第一磁體306之凹口。類似地，第二肥粒鐵磁盤312經展示為安裝至第二接地平面314之上側，且第二接地平面314之下側經展示為界定經定尺寸以接收且保持第二磁體316之凹口。 依上述方式配置之磁體306、316可大體上產生穿過肥粒鐵磁盤302、312之軸向磁場線。通過肥粒鐵磁盤302、312之磁場通量可透過由320、318、308及310提供之返回路徑來完成其迴路以增強施加於肥粒鐵磁盤302、312之磁場。在一些實施例中，返回路徑部分320及310可為磁盤，其具有大於磁體306、316之直徑的直徑；且返回路徑部分318及308可為中空圓柱體，其具有大體上匹配返回路徑磁盤320、310之直徑的內徑。返回路徑之上述部分可經形成為單件或為複數個件之總成。 實例性循環器器件300可進一步包含安置於兩個肥粒鐵磁盤302、312之間的內通量導體(本文中亦指稱中心導體) 322。此內導體可經組態以用作諧振器且將網路匹配至埠(圖中未展示)。 本文中描述新石榴石系統及其相關器件之各種實例。在一些實施例中，此等石榴石系統可含有高位準之鉍，此可允許形成低損耗肥粒鐵器件。此外，可藉由選擇性地添加其他元素來減少或消除石榴石(其包含商用石榴石)之稀土元素含量。減少或消除之此稀土元素含量可包含(但不限於)釔。在一些實施例中，本文中所描述之石榴石系統可經組態以顯著增大(例如，加倍)無鉍石榴石之介電常數，藉此提供顯著減少(例如，減半)與習知石榴石相關聯之肥粒鐵器件之印刷電路「佔據面積」的可能性。 在一些實施例中，具有本文中所描述之一或多個特徵的基於肥粒鐵之循環器器件可經實施為封裝模組器件。圖8展示實例性封裝器件400，其具有安裝於封裝平台404上且由外殼結構402圍封之循環器器件300 (例如圖7B中所展示)。實例性平台404經描繪為包含經定尺寸以允許安裝封裝器件400之複數個孔408。實例性封裝器件400經展示為進一步包含經組態以促進電連接之實例性端子406a至406c。 在一些實施例中，可將諸如圖8之實例之封裝循環器/隔離器3002實施於電路板或模組3004中，如圖18中所展示。此電路板可包含經組態以執行一或多個射頻(RF)相關操作之複數個電路。電路板亦可包含經組態以允許在電路板與電路板外之組件之間傳送RF信號及電力的若干連接特徵。 在一些實施例中，上述實例性電路板可包含與RF裝置之前端模組相關聯的RF電路。如圖9中所展示，此RF裝置可包含經組態以促進RF信號之發射及/或接收的天線412。可由收發器414產生及/或處理此等信號。關於發射，收發器414可產生由功率放大器(PA)放大且經濾波(Tx濾波器)以由天線412發射的發射信號。關於接收，自天線412接收之信號可在被傳至收發器414之前經濾波(Rx濾波器)且由低雜訊放大器(LNA)放大。在此等Tx及Rx路徑之實例背景下，可在(例如) PA電路及LNA電路處或結合(例如) PA電路及LNA電路實施具有本文中所描述之一或多個特徵的循環器及/或隔離器400。 在一些實施例中，可在諸如無線基地台之RF應用中實施具有本文中所描述之一或多個特徵的電路及器件。此無線基地台可包含經組態以促進RF信號之發射及/或接收的一或多個天線412，諸如參考圖9所描述之實例。此(等)天線可耦合至具有本文中所描述之一或多個循環器及/或隔離器的電路及器件。 如本文中所描述，可取決於一般所理解之應用而互換或單獨使用術語「循環器」及「隔離器」。例如，循環器可為在RF應用中用於使RF信號選擇性地選路於天線、發射器及接收器之間的被動器件。若使信號選路於發射器與天線之間，則應較佳地隔離接收器。據此，此循環器有時亦指稱隔離器；且此隔離效能可表示循環器之效能。 RF器件之製造 圖10至圖14展示可如何製造具有本文中所描述之一或多個特徵之肥粒鐵器件的實例。圖10展示可經實施以製造具有上述性質之一或多者之陶瓷材料的程序20。在區塊21中，可製備粉末。在區塊22中，可由製備粉末形成成形物件。在區塊23中，可燒結成形物件。在區塊24中，可拋光燒結物件以產生具有一或多個所要性質之拋光陶瓷物件。 在拋光陶瓷物件係器件之部分的實施方案中，可在區塊25中組裝器件。在器件或拋光陶瓷物件係產品之部分的實施方案中，可在區塊26中組裝產品。 圖10進一步展示：實例性程序20之一些或所有步驟可基於設計、規格等等。類似地，一些或所有步驟可包含或經受測試、品質控制等等。 在一些實施方案中，可藉由參考圖14所描述之實例性程序來執行圖10之粉末製備步驟(區塊21)。依此方式製備之粉末可包含本文中所描述之一或多個性質及/或促進具有本文中所描述之一或多個性質之陶瓷物件之形成。 在一些實施方案中，可藉由不同形成技術來使如本文中所描述般製備之粉末形成為不同形狀。舉例而言，圖11展示可經實施以由如本文中所描述般製備之粉末材料擠壓形成成形物件的程序50。在區塊52中，可使用所要數量之粉末填充成形晶粒。在圖12中，組態60將成形晶粒展示為61，其界定經定尺寸以接收粉末63且允許擠壓此粉末之容積62。在區塊53中，可壓縮晶粒中之粉末以形成成形物件。隨著活塞65被擠壓(箭頭66)至由晶粒61界定之容積62中，組態64展示呈中間壓實形式67之粉末。在區塊54中，可自晶粒移除壓力。在區塊55中，可自晶粒(61)移除活塞(65)以敞開容積(62)。組態68展示晶粒(61)之敞開容積(62)，藉此允許自晶粒移除成形物件69。在區塊56中，可自晶粒(61)移除成形物件(69)。在區塊57中，可儲存成形物件以供進一步處理。 在一些實施方案中，如本文中所描述般製造之成形物件可經燒結以產生如陶瓷器件之所要物理性質。圖13展示可經實施以燒結此等成形物件之程序70。在區塊71中，可提供成形物件。在區塊72中，可將成形物件引入至窯中。在圖14中，複數個成形物件69經展示為裝入至燒結盤80中。實例性盤80經展示為界定凹口81，凹口81經定尺寸以將成形物件69保持於表面82上，使得盤之上邊緣高於成形物件69之上部分。此組態允許在燒結程序期間堆疊裝載盤。實例性盤80經進一步展示為界定側壁處之切口83以允許改良熱氣在凹口81內之流通，即使盤被堆疊在一起時。圖14進一步展示複數個裝載盤80之堆疊84。頂蓋85可經提供使得裝入頂部盤中之物件大體上經歷類似於下盤中之物件之燒結條件。 在區塊73中，可將熱施加於成形物件以產生燒結物件。可藉由使用窯來達成此熱施加。在區塊74中，可自窯移除燒結物件。在圖14中，具有複數個裝載盤之堆疊84經描繪為引入至窯87 (階段86a)中。可基於所要時間及溫度分佈來將此堆疊移動通過窯(階段86b、86c)。在階段86d中，堆疊84經描繪為自窯移除而被冷卻。 在區塊75中，可冷卻燒結物件。此冷卻可基於所要時間及溫度分佈。在區塊76中，冷卻物件可經歷一或多個拋光操作。在區塊77中，可執行一或多個測試。 本文中將各種形式之粉末及各種形式之成形物件的熱處理描述為煅燒、燃燒、退火及/或燒結。應瞭解，在一些適當情形中，可依上下文特定方式或其等之某一組合互換使用此等術語。 電信基地台 可在諸如無線基地台之RF應用中實施具有本文中所描述之一或多個特徵的電路及器件。此無線基地台可包含經組態以促進RF信號之發射及/或接收的一或多個天線。此(等)天線可耦合至具有本文中所描述之一或多個循環器/隔離器的電路及器件。 因此，在一些實施例中，可將上文所揭露之材料併入至電信基地台之不同組件(諸如，用於蜂巢式網路及無線通信)中。圖15中展示基地台2000之實例性透視圖，其包含小區塔2002及電子器件建築物2004兩者。小區塔2002可包含可用於接收及發射蜂巢式信號之若干天線2006 (為最佳化服務，通常面向不同方向)，而電子器件建築物2004可收容諸如濾波器、放大器等等之電子組件，如下文將討論。天線2006及電子組件兩者可併入揭露陶瓷材料之實施例。 圖9展示諸如圖15中所展示之基地台之示意圖。如圖中所展示，基地台可包含經組態以促進RF信號之發射及/或接收的天線412。可由收發器414產生及/或處理此等信號。關於發射，收發器414可產生由功率放大器(PA)放大且經濾波(Tx濾波器)以由天線412發射之發射信號。關於接收，自天線412接收之信號可在被傳至收發器414之前經濾波(Rx濾波器)且由低雜訊放大器(LNA)放大。在此等Tx及Rx路徑之實例背景下，可在(例如) PA電路及LNA電路處或結合(例如) PA電路及LNA電路實施具有本文中所描述之一或多個特徵的循環器及/或隔離器400。循環器及隔離器可包含本文中所揭露之材料之實施例。此外，天線可包含本文中所揭露之材料以允許其致力於較高頻率範圍。 圖16繪示硬體2010，其可用於電子器件建築物2004中且可包含上文相對於圖9所討論之組件。例如，硬體2010可為可處置行動系統之訊務及發信的基地台子系統(BSS)。 圖17繪示上文所討論之硬體2010之進一步細節。明確而言，圖17描繪可併入至基地台中之空腔濾波器/組合器2020。空腔濾波器2020可包含(例如)帶通濾波器(諸如併入揭露材料之實施例的濾波器)且可允許組合不同頻率上之兩個或兩個以上發射器之輸出。 另外，歸因於上文所討論之高居里溫度，本發明之實施例一般對操作溫度不敏感(對溫度不敏感的隔離器及循環器)。據此，本發明之實施例可為可用於高溫基地台(諸如本文中所討論之基地台)中之高溫隔離器及循環器。 應自以上描述瞭解，本發明揭露一種明石榴石及其製造方法。儘管已在特定條件下描述若干組件、技術及態樣，但應明白，可在不背離本發明之精神及範疇的情況下對上文所描述之特定設計、建構及方法作出諸多改變。 亦可在單一實施方案中組合地實施本發明之單獨實施方案之內文中所描述之特定特徵。相反地，亦可在多個實施方案中單獨地或依任何適合子組合實施單一實施方案之內文中所描述之各種特徵。再者，儘管可在上文中將特徵描述為作用於特定組合中，但來自主張組合之一或多個特徵可在一些情況中自組合刪去且組合可被主張為任何子組合或任何子組合之變動。 再者，儘管可依特定順序在圖式中描繪或在說明書中描述方法，但此等方法無需依所展示之特定順序或依相繼順序執行，且無需執行所有方法來達成所要結果。未經描繪或描述之其他方法可併入實例性方法及程序中。例如，可在所描述方法之任何者之前、在所描述方法之任何者之後、與所描述方法之任何者同時地或在所描述方法之任何者之間執行一或多個額外方法。此外，可在其他實施方案中重新配置或重新排序方法。此外，上文所描述之實施方案中之各種系統組件之分離不應被理解為在所有實施方案中需要此分離，且應瞭解，所描述之組件及系統一般可一起整合於單一產品中或封裝至多個產品中。另外，其他實施方案係在本發明之範疇內。 除非另有明確說明或在所使用之內文內有另外理解，否則條件用語(諸如「可」)一般意欲傳達：特定實施例包含或不包含特定特徵、元件及/或步驟。因此，此等條件用語一般意欲隱含：一或多個實施例必定需要特徵、元件及/或步驟。 除非另有明確說明或所使用之內文內有另外理解，否則連接用語(諸如片語「X、Y及Z之至少一者」)一般意欲傳達：項目、術語等等可為X、Y或Z。因此，此連接用語一般不意欲隱含：特定實施例需要存在至少一X、至少一Y及至少一Z。 本文中所使用之程度用語(諸如本文中所使用之術語「近似」、「約」、「大體上」及「實質上」)表示仍執行所要功能或達成所要結果之接近於所述值、數量或特性的值、數量或特性。例如，術語「近似」、「約」、「大體上」及「實質上」可係指小於或等於所述數量之10%、5%、1%、0.1%及0.01%內之數量。若所述數量係0 (例如無、不含)，則上文所列舉之範圍可為特定範圍且不在值之特定%內，例如，在小於或等於所述數量之10重量/體積%、5重量/體積%、1重量/體積%、0.1重量/體積%及0.01重量/體積%內。 已結合附圖描述一些實施例。圖式按比例繪製，但此比例不應具限制性，此係因為除所展示之尺寸及比例之外的尺寸及比例係可考量的且在本發明之範疇內。距離、角度等等僅供繪示且未必與所繪示器件之實際尺寸及佈局具有確切關係。可添加、移除及/或重新配置組件。此外，本文中結合各種實施例所揭露之任何特定特徵、態樣、方法、性質、特性、品質、屬性、元件或其類似者可用於本文中所闡述之所有其他實施例中。另外，應認識到，可使用適合於執行列舉步驟之任何器件來實踐本文中所描述之任何方法。 儘管已詳細描述若干實施例及其變型，但熟習技術者應明白其他修改及其使用方法。據此，應瞭解，可在不背離本文中之獨特及發明性揭露內容或申請專利範圍之範疇的情況下由等效物達成各種應用、修改、材料及取代。
1‧‧‧化學元素
2‧‧‧化學化合物
3‧‧‧化學物質
4‧‧‧化學混合物
5‧‧‧材料
6‧‧‧陶瓷材料
7‧‧‧介電性質
8‧‧‧磁性性質
9‧‧‧先進材料性質
10‧‧‧應用
11‧‧‧產品
12‧‧‧器件
20‧‧‧程序
21‧‧‧區塊
22‧‧‧區塊
23‧‧‧區塊
24‧‧‧區塊
25‧‧‧區塊
26‧‧‧區塊
27‧‧‧區塊
28‧‧‧區塊
50‧‧‧程序
51‧‧‧區塊
52‧‧‧區塊
53‧‧‧區塊
54‧‧‧區塊
55‧‧‧區塊
56‧‧‧區塊
57‧‧‧區塊
60‧‧‧組態
61‧‧‧晶粒
62‧‧‧容積
63‧‧‧粉末
64‧‧‧組態
65‧‧‧活塞
66‧‧‧擠壓
67‧‧‧中間壓實形式
68‧‧‧組態
69‧‧‧成形物件
70‧‧‧程序
71‧‧‧區塊
72‧‧‧區塊
73‧‧‧區塊
74‧‧‧區塊
75‧‧‧區塊
76‧‧‧區塊
77‧‧‧區塊
80‧‧‧燒結盤
81‧‧‧切口
82‧‧‧表面
83‧‧‧凹口
84‧‧‧堆疊
85‧‧‧頂蓋
86a‧‧‧階段
86b‧‧‧階段
86c‧‧‧階段
86d‧‧‧階段
87‧‧‧窯
106‧‧‧步驟
108‧‧‧步驟
110‧‧‧步驟
112‧‧‧步驟
114‧‧‧步驟
116‧‧‧步驟
118‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟
122‧‧‧步驟
124‧‧‧步驟
200‧‧‧射頻(RF)器件；肥粒鐵器件
204‧‧‧四面體位置
208‧‧‧八面體位置
212‧‧‧十二面體位置
220‧‧‧石榴石結構
300‧‧‧循環器
302‧‧‧第一肥粒鐵磁盤
304‧‧‧第一接地平面
306‧‧‧第一磁體
308‧‧‧返回路徑
310‧‧‧返回路徑
312‧‧‧第二肥粒鐵磁盤
314‧‧‧第二接地平面
316‧‧‧第二磁體
318‧‧‧返回路徑
320‧‧‧返回路徑
322‧‧‧內通量導體
400‧‧‧封裝器件/循環器/隔離器
402‧‧‧外殼結構
404‧‧‧封裝平台
406a‧‧‧端子
406b‧‧‧端子
406c‧‧‧端子
408‧‧‧孔
412‧‧‧天線
414‧‧‧收發器
2000‧‧‧基地台
2002‧‧‧小區塔
2004‧‧‧電子器件建築物
2006‧‧‧天線
2010‧‧‧硬體
2020‧‧‧空腔濾波器/組合器
3002‧‧‧封裝循環器/隔離器
3004‧‧‧電路板/模組
d‧‧‧厚度
d'‧‧‧厚度
R‧‧‧半徑
R'‧‧‧直徑
S‧‧‧邊長
S'‧‧‧邊長
圖1示意性地展示可如何設計、製造及使用具有本文中所描述之一或多個特徵的材料。 圖2描繪釔基石榴石晶格結構。 圖3繪示居里溫度對材料之效應。 圖4繪示用於製造具有本文中所描述之一或多個特徵之經改質合成石榴石之實施例的實例性程序流程。 圖5展示具有本文中所描述之一或多個石榴石特徵的實例性肥粒鐵器件。 圖6A及圖6B展示可針對具有本文中所描述之一或多個特徵的肥粒鐵器件實施之粒度減小之實例。 圖7A及圖7B展示具有本文中所描述之肥粒鐵器件的實例性循環器/隔離器。 圖8展示封裝循環器模組之實例。 圖9展示其中可實施本文中所描述之循環器/隔離器器件之一或多者的實例性RF系統。 圖10展示可經實施以製造具有本文中所描述之一或多個特徵之陶瓷材料的程序。 圖11展示可經實施以由本文中所描述之粉末材料形成成形物件的程序。 圖12展示圖11之程序之各種階段之實例。 圖13展示可經實施以燒結成形物件(諸如圖11及圖12之實例中所形成之物件)的程序。 圖14展示圖13之程序之各種階段之實例。 圖15繪示併入本發明之實施例之蜂巢式天線基地台之透視圖。 圖16繪示併入揭露材料之實施例的基地台之外殼組件。 圖17繪示用於併入本文中所揭露之材料之實施例的基地台中之空腔濾波器。 圖18繪示包含本文中所揭露之材料之實施例的電路板之實施例。

Claims (20)

  1. 一種對溫度不敏感的陶瓷材料，其包括至少1.4個單位之鉍，該至少1.4個單位之鉍經併入至石榴石之晶體結構中以形成具有高於24之介電常數及高於200之居里溫度的合成石榴石，其中該合成石榴石內不存在任何鋁。
  2. 如請求項1之對溫度不敏感的陶瓷材料，其中該合成石榴石具有高於25之介電常數。
  3. 如請求項1之對溫度不敏感的陶瓷材料，其中該合成石榴石具有高於220之居里溫度。
  4. 如請求項1之對溫度不敏感的陶瓷材料，其中該合成石榴石具有組合物：Y3-x-y Bix Cay Zry Fe5-y O12 ，0＜x＜1.8且0＜y＜1.0。
  5. 如請求項1之對溫度不敏感的陶瓷材料，其中該合成石榴石具有組合物：Y3-x-y-2a Bix Cay+2a Zry Inz Va Fe5-y-z-a O12 ，0＜x＜1.8，0＜y＜1.0，0≤z≤1.0，且0≤a≤1.0。
  6. 如請求項1之對溫度不敏感的陶瓷材料，其中該合成石榴石具有組合物：Y3-x-y Bix Cay Zry Inz Fe5-y-z O12 ，其中0＜x＜1.8，0≤y≤1.0，且0≤z≤1.0。
  7. 如請求項1之對溫度不敏感的陶瓷材料，其中該合成石榴石具有低於60之3dB線寬。
  8. 如請求項1之對溫度不敏感的陶瓷材料，其中該合成石榴石不含銦。
  9. 如請求項1之對溫度不敏感的陶瓷材料，其中該合成石榴石具有包括以下各者之組合物： Bi1.4 Ca1.6 In.36 Zr.0156 V.7922 Fe3.8122 O11.97 ； Bi1.4 Ca1.6 In.32 Zr.0312 V.7844 Fe3.8444 O11.97 ； Bi1.4 Ca1.6 In.28 Zr.0468 V.7766 Fe3.8766 O11.97 ； Bi1.4 Ca1.6 In.24 Zr.0624 V.7688 Fe3.9088 O11.97 ； Bi1.4 Ca1.6 In.20 Zr.078 V.7610 Fe3.9410 O11.97 ；或 Bi1.4 Ca1.6 In.16 Zr.0936 V.7532 Fe3.9732 O11.97 。
  10. 如請求項1之對溫度不敏感的陶瓷材料，其中該合成石榴石具有組合物：Bi1.4 Ca1.6 Zr.4 V.6 Fe4.03 O11.97 。
  11. 一種形成高居里溫度石榴石之方法，該方法包括： 將大於1.4個單位之鉍添加至釔石榴石結構之晶體結構中以使用鉍來替換釔且形成合成石榴石，該合成石榴石不含鋁且具有高於24之一介電常數及高於200之居里溫度。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括：由該合成石榴石形成循環器或隔離器。
  13. 如請求項12之方法，其中該合成石榴石具有組合物： Y3-x-y Bix Cay Zry Fe5-y O12 ，0＜x＜1.8且0＜y＜1.0。
  14. 如請求項11之方法，其中該合成石榴石具有高於230°C之居里溫度及低於60之3dB線寬。
  15. 如請求項11之方法，其中該合成石榴石具有包括以下各者之組合物： Bi1.4 Ca1.6 In.36 Zr.0156 V.7922 Fe3.8122 O11.97 ； Bi1.4 Ca1.6 In.32 Zr.0312 V.7844 Fe3.8444 O11.97 ； Bi1.4 Ca1.6 In.28 Zr.0468 V.7766 Fe3.8766 O11.97 ； Bi1.4 Ca1.6 In.24 Zr.0624 V.7688 Fe3.9088 O11.97 ； Bi1.4 Ca1.6 In.20 Zr.078 V.7610 Fe3.9410 O11.97 ；及 Bi1.4 Ca1.6 In.16 Zr.0936 V.7532 Fe3.9732 O11.97 。
  16. 如請求項11之方法，其中該合成石榴石具有組合物：Bi1.4 Ca1.6 Zr.4 V.6 Fe4.03 O11.97 。
  17. 一種對溫度不敏感的循環器或隔離器，其包括： 不含鋁之合成石榴石，其具有大於1.4個單位之鉍、高於24之介電常數、低於100之3dB線寬、高於200之居里溫度及組合物 Y3-x-y Bix Cay Zry Fe5-y O12 ，x介於0至1.8之間且y介於0至1.0之間。
  18. 一種基地台，其併入如請求項17之對溫度不敏感的循環器或隔離器。
  19. 如請求項17之對溫度不敏感的循環器或隔離器，其中該對溫度不敏感的循環器或隔離器用於低頻諧振應用中。
  20. 如請求項17之對溫度不敏感的循環器或隔離器，其中該不含鋁之合成石榴石開始為釔鐵石榴石。
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