本發(fā)明涉及一種天線基板用磁-介電復(fù)合體及其制造方法，且更特別地，涉及一種高頻天線基板用磁-介電復(fù)合體及其制造方法，所述磁-介電復(fù)合體在絕緣介電基板的孔中設(shè)置有軟磁材料納米線，其中所述軟磁材料納米線通過具有其中所述軟磁材料納米線在被所述絕緣介電基板包圍的同時彼此間隔開的結(jié)構(gòu)從而能夠控制介電常數(shù)并最小化渦電流損耗。

背景技術(shù)：

用于移動通信的天線是通過相互轉(zhuǎn)換電力和射頻能量來傳輸并接收數(shù)據(jù)的裝置，并且最近已經(jīng)積極地進行了關(guān)于提高傳輸質(zhì)量和實現(xiàn)移動設(shè)備的小型化的研究，以滿足數(shù)據(jù)通信量的急劇增加。

計劃到2020年前，將用于確保傳輸和接收數(shù)據(jù)質(zhì)量的工作頻帶從0.8～2.1ghz增加到5ghz。因此，預(yù)期對可用于包含超高頻(shf)的寬的帶寬的微帶天線裝置的需求增加。由于微帶天線重量輕、易于制造且適合大量生產(chǎn)，并易于實現(xiàn)陣列天線的優(yōu)勢，所以從20世紀70年代初應(yīng)用到宇宙飛船領(lǐng)域開始，微帶天線目前已被應(yīng)用于射頻(rf)的各個領(lǐng)域。特別地，當使用替代印刷電路板(pcb)和介電材料的高介電常數(shù)和高磁導(dǎo)率的基板時，將在高頻帶工作的移動電話中使用的基板用于各種情況中。

為了使無線傳輸磁性裝置小型化，提高無線傳輸磁性裝置的性能，并提高工作頻率穩(wěn)定性，需要具有優(yōu)異的高頻特性的軟磁材料。此外，由于信息通信的發(fā)展，需要同時使用各種頻帶和寬的帶寬來代替高頻區(qū)域中的現(xiàn)有單頻帶，并且隨著裝置變得越來越小，也需要更高水平的軟磁材料特性。軟磁材料基本上需要具有優(yōu)異的磁導(dǎo)率和飽和磁化強度、高電阻和低矯頑力特性，并需要低的渦電流損耗特性。由于諸如fe、co、ni或坡莫合金(fexni1-x(x為小于1的實數(shù)))的金屬基軟磁材料具有低電阻，因此渦電流損耗高，且結(jié)果存在在ghz區(qū)域內(nèi)的高頻帶中磁導(dǎo)率急劇下降的問題。因此，對于在高頻區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用，只有當材料需要通過具有高電阻來降低渦電流損耗時，才可以保持磁導(dǎo)率。由于金屬基軟磁材料的該缺點，通常使用在高頻區(qū)域內(nèi)具有高電阻的鐵氧體(mfe2o4)基板料。

目前，具有高電阻率的鐵氧體基板料通常用于在幾mhz和1ghz之間的頻帶中工作的移動通信用天線中，但是鐵氧體基板料在用于1ghz以上頻帶時存在局限，因為由于飽和磁化強度值小而導(dǎo)致體積增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

因此，本發(fā)明的目的是提供一種高頻天線基板用磁-介電復(fù)合體及其制造方法，所述磁-介電復(fù)合體在絕緣介電基板的孔中設(shè)置有軟磁材料納米線，其中所述軟磁材料納米線通過具有其中所述軟磁材料納米線在被所述絕緣介電基板包圍的同時彼此間隔開的結(jié)構(gòu)從而能夠控制介電常數(shù)并最小化渦電流損耗。

技術(shù)方案

為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)勢，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如本文中所體現(xiàn)和廣泛描述的，提供了一種高頻天線基板用磁-介電復(fù)合體，所述復(fù)合體包含：多孔絕緣介電基板，所述多孔絕緣介電基板包含上表面、下表面和側(cè)表面并且設(shè)置有貫穿所述上表面和所述下表面的多個孔；以及設(shè)置在所述孔中的軟磁材料納米線，其中所述軟磁材料納米線在被所述絕緣介電基板包圍的同時彼此間隔開。

所述高頻天線基板用磁-介電復(fù)合體可以用作在0.1～5ghz的高頻帶中的移動通信用天線基板。

所述軟磁材料納米線可以是包含fe、co、ni、fexni1-x(x為小于1的實數(shù))、fexco1-x(x為小于1的實數(shù))或coxni1-x(x為小于1的實數(shù))的金屬基軟磁材料。

優(yōu)選的是，所述孔的平均直徑為10～500nm，且所述軟磁材料納米線的平均直徑為10～500nm。

優(yōu)選的是，所述絕緣介電基板的上表面與下表面之間的厚度為10～300μm，且所述軟磁材料納米線的長度小于所述絕緣介電基板的厚度。

所述絕緣介電基板可以是包含選自如下的一種或多種氧化物的基板：氧化鋁(al2o3)、二氧化鈦(tio2)、氧化鋯(zro2)和鈮氧化物(nb2o5)。

此外，本發(fā)明提供一種制造高頻天線基板用磁-介電復(fù)合體的方法，所述方法包括：準備多孔絕緣介電基板，所述多孔絕緣介電基板包含上表面、下表面和側(cè)表面并設(shè)置有貫穿所述上表面和所述下表面的多個孔；通過在絕緣介電基板的下表面上形成具有導(dǎo)電性的籽晶層，覆蓋下表面上的多個孔；在通過絕緣介電基板的整個表面上的多個孔露出的籽晶層上利用電沉積生長并形成軟磁材料納米線；以及除去所述籽晶層，其中所述軟磁材料納米線在被所述絕緣介電基板包圍的同時彼此間隔開。

所述準備多孔絕緣介電基板可以包括通過將選自鋁(al)、鈦(ti)、鋯(zr)和鈮(nb)中的一種或多種金屬基板進行陽極氧化來形成包含選自多孔氧化鋁(al2o3)、二氧化鈦(tio2)、氧化鋯(zro2)和鈮氧化物(nb2o5)中的一種或多種氧化物的基板，在對鋁(al)進行陽極氧化期間可以使用草酸、磷酸、硫酸或其混合溶液，在對鈦(ti)進行陽極氧化期間可以使用氫氟酸、硼酸、硫酸、磷酸、或磷酸與鈣的混合溶液，在對鋯(zr)進行陽極氧化期間可以使用硼酸、硝酸、硫酸、或硫酸與氟化鈉的混合溶液，且在對鈮(nb)進行陽極氧化期間可以使用硫酸、磷酸、硫酸與氫氟酸的混合溶液、或磷酸與氫氟酸的混合溶液。

絕緣介電基板可以是包含選自如下的一種或多種氧化物的基板：氧化鋁(al2o3)、二氧化鈦(tio2)、氧化鋯(zro2)和鈮氧化物(nb2o5)，可以還包含相對于多孔絕緣介電基板的孔擴寬的孔，且優(yōu)選的是，通過孔擴寬使多孔絕緣介電基板的孔的尺寸為10～500nm。

當絕緣介電基板是包含氧化鋁(al2o3)的基板時，孔擴寬可以通過將多孔絕緣介電基板浸漬在氫氧化鈉(naoh)溶液、磷酸(h3po4)溶液或者磷酸(h3po4)與鉻酸(h2cro4)的混合溶液中的方法來進行，且優(yōu)選的是，通過孔擴寬來調(diào)節(jié)多孔絕緣介電基板以具有10～73％的孔隙率。

軟磁材料納米線可以是包含fe、co、ni、fexni1-x(x為小于1的實數(shù))、fexco1-x(x為小于1的實數(shù))或coxni1-x(x為小于1的實數(shù))的金屬基軟磁材料。

電沉積可以使用包含軟磁材料前體和酸或堿的電解液，可以將硫酸鐵(ii)七水合物(feso4·7h2o)、氯化鐵(ii)四水合物(fecl4·4h2o)、氟硼酸鐵(ii)、或其混合物用作fe前體，可以將氯化鈷(ii)六水合物(cocl2·6h2o)、硫酸鈷(ii)七水合物(coso4·7h2o)或其混合物用作co前體，并可以將硫酸鎳(ii)六水合物(niso4·6h2o)、氯化鎳(ii)六水合物(nicl2·6h2o)或其混合物用作ni前體。

優(yōu)選的是，將籽晶層附接到工作電極上，以將附接的籽晶層電連接到負極，并將包含與籽晶層和軟磁材料不同的金屬的對電極連接到正極，并將負電壓施加到負極以在絕緣介電基板的孔中形成包含fe、co、ni、fexni1-x(x為小于1的實數(shù))、fexco1-x(x為小于1的實數(shù))或coxni1-x(x為小于1的實數(shù))的軟磁材料納米線。

優(yōu)選的是，所述孔形成為具有10～500nm的平均直徑，且優(yōu)選的是，設(shè)置在孔中的軟磁材料納米線形成為具有10～500nm的平均直徑。

絕緣介電基板可以在上表面與下表面之間具有10～300μm的厚度，并且優(yōu)選的是，軟磁材料納米線的長度形成為比絕緣介電基板的厚度更小。

優(yōu)選所述籽晶層形成為具有5～1000nm的厚度，且優(yōu)選籽晶層使用選自如下的一種或多種金屬：金(au)、鉑(pt)、銀(ag)和銅(cu)，其不同于軟磁材料納米線的成分。

技術(shù)效果

根據(jù)本發(fā)明，金屬基軟磁材料納米線設(shè)置在多孔絕緣介電基板中，并且該軟磁材料納米線具有其中軟磁材料納米線在被絕緣介電基板包圍的同時彼此間隔開的結(jié)構(gòu)，從而克服現(xiàn)有金屬基軟磁材料的缺點，控制介電常數(shù)并最小化渦電流損耗，并且該軟磁材料納米線可以通過在5ghz以上的頻帶中產(chǎn)生鐵磁共振(fmr)而用作在0.1～5ghz高頻帶中的移動通信用天線基板。

軟磁材料納米線在不會彼此接觸的條件下被絕緣介電材料包圍，并且具有能夠最小化渦電流損耗的結(jié)構(gòu)。多孔絕緣介電基板充當控制介電常數(shù)的介電材料并同時用作防止軟磁材料的渦電流損耗的絕緣材料。由于渦電流損耗可以最小化，因此可以抑制在0.1～5ghz的頻帶內(nèi)磁導(dǎo)率降低的問題。高頻天線基板用磁-介電復(fù)合體在0.1～5ghz的高頻帶中穩(wěn)定，并且具有高磁導(dǎo)率和高介電常數(shù)。

由于磁-介電復(fù)合體可以用作100mhz～5ghz的高頻區(qū)域內(nèi)的天線基板的材料，因此可以使移動設(shè)備更小并且確保數(shù)據(jù)通信的量和質(zhì)量。

構(gòu)成具有高比表面積的多孔結(jié)構(gòu)的絕緣介電材料可以通過在室溫下的金屬基板的陽極氧化法來形成，并且通過孔擴寬工藝可以調(diào)節(jié)孔隙率以適合于具有目標磁導(dǎo)率和目標介電常數(shù)。

附圖說明

圖1是顯示在多孔絕緣介電基板中形成軟磁材料納米線的制造磁-介電復(fù)合體的方法的示意圖；

圖2是顯示實驗例中使用的多孔氧化鋁基板的上表面(表面)的掃描電子顯微鏡(sem)照片；

圖3是顯示實驗例中使用的多孔氧化鋁基板的橫斷面的掃描電子顯微鏡(sem)照片；

圖4是顯示實驗例中使用的多孔氧化鋁基板的下表面(底面)的掃描電子顯微鏡(sem)照片；

圖5是為了實施電沉積而通過在多孔氧化鋁基板的下表面上濺射金(au)來形成金(au)籽晶層之后拍攝的掃描電子顯微鏡(sem)照片；

圖6是顯示根據(jù)實驗例形成的fexco1-x納米線中的fe的組成變化的圖，所述組成通過掃描電子顯微鏡(sem)和能量色散光譜(eds)分析；

圖7是通過掃描電子顯微鏡(sem)和能量色散光譜(eds)確定的fexco1-x納米線的生長速率的圖；

圖8是顯示通過將fexco1-x納米線的組成控制為x＝0.7以在氧化鋁基板的孔中形成fexco1-x納米線而制造的磁-介電復(fù)合體的橫斷面的高倍率掃描電子顯微鏡照片；

圖9是顯示通過將fexco1-x納米線的組成控制為x＝0.7以在氧化鋁基板的孔中形成fexco1-x納米線而制造的磁-介電復(fù)合體的橫斷面的低倍率掃描電子顯微鏡照片；

圖10是顯示在將fexco1-x納米線的組成控制為x＝0.7以在氧化鋁基板的孔中形成fexco1-x納米線，并然后用砂紙對金(au)籽晶層進行拋光之后氧化鋁基板的下表面的掃描電子顯微鏡照片；

圖11是在用5mnaoh溶液溶解絕緣介電氧化鋁后剩余的軟磁材料納米線的掃描電子顯微鏡(sem)照片；

圖12是在氧化鋁基板的孔中形成fe7co3納米線之后且對氧化鋁基板下表面上的金(au)籽晶層進行拋光之前得到的x射線衍射(xrd)分析；

圖13是在氧化鋁基板的孔中形成fe7co3納米線并在對氧化鋁基板下表面上的金(au)籽晶層進行拋光之后的x射線衍射(xrd)分析結(jié)果；

圖14是顯示fe7co3納米線的形狀和所選擇區(qū)域電子衍射(saed)圖案的透射電子顯微鏡(tem)照片；

圖15是根據(jù)實驗例通過電沉積形成的fe7co3納米線的晶格結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡(tem)照片；

圖16是按照根據(jù)實驗例通過電沉積形成的fe7co3納米線的能量色散光譜的fe和co的分布；

圖17是顯示根據(jù)實驗例制造的磁-介電復(fù)合體的實數(shù)部分和虛數(shù)部分的磁導(dǎo)率(μ′、μ″)的圖；

圖18是顯示根據(jù)實驗例制造的磁-介電復(fù)合體的磁導(dǎo)率的損失的圖；

圖19是顯示根據(jù)實驗例制造的磁-介電復(fù)合體的介電常數(shù)(ε′、ε″)的圖；且

圖20是顯示根據(jù)實驗例制造的磁-介電復(fù)合體的介電常數(shù)的損失的圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其實例示于附圖中。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說還顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的主旨或范圍的條件下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明完成各種修改和變化。因此，本發(fā)明旨在覆蓋本發(fā)明的修改和變化，條件是其在所附權(quán)利要求及其等價體的范圍內(nèi)。

在下文中，納米尺寸將用于表示作為納米單位尺寸的1～1000nm尺寸。此外，高頻用于表示60hz以上。

由于諸如fe、co、ni以及fexni1-x(x為小于1的實數(shù))、fexco1-x(x為小于1的實數(shù))和coxni1-x(x為小于1的實數(shù))合金的金屬基軟磁材料由于電阻率低而具有大的渦電流損耗，因此存在在準微波頻帶(1.5～3ghz)內(nèi)磁導(dǎo)率急劇下降的問題。因此，不可避免地設(shè)計了諸如用氧化物涂布以便使渦電流損耗最小化的另外的工藝。然而，存在的問題在于，通過用絕緣氧化物涂布軟磁材料或?qū)⒔^緣氧化物沉積到軟磁材料上，不易通過絕緣氧化物來包圍軟磁材料的周圍，其制造過程是復(fù)雜的，再現(xiàn)性劣化，大量生產(chǎn)困難，軟磁材料和絕緣介電材料由于軟磁材料與絕緣介電材料之間的粘附力降低等而易于彼此分離。

在本發(fā)明中，旨在通過在絕緣介電材料的孔中通過電沉積方法形成金屬基軟磁材料納米線來克服現(xiàn)有金屬基軟磁材料的缺點，并開發(fā)出通過在5ghz以上的頻帶中產(chǎn)生鐵磁共振(fmr)而可以用作在0.1～5ghz頻帶中的移動通信用高頻天線的材料。

為了控制介電常數(shù)并克服渦電流損耗，制造了其中通過使用陽極氧化方法規(guī)則地布置具有納米尺寸的孔的絕緣介電基板，并通過電沉積金屬基軟磁材料如fe、co、ni或其合金如fexni1-x(x為小于1的實數(shù))(坡莫合金)、coxni1-x(x為小于1的實數(shù))或fexco1-x(x為小于1的實數(shù))等而在孔中形成其中軟磁材料納米線填充絕緣介電基板中的孔的納米陣列形式，從而制造高頻天線基板用磁-介電復(fù)合體，所述磁-介電復(fù)合體具有最佳介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。

下文中，對高頻天線基板用磁-介電復(fù)合體及其制造方法進行具體說明。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方式的高頻基板用磁-介電復(fù)合體包含：多孔絕緣介電基板，其包含上表面、下表面和側(cè)表面并且設(shè)置有多個貫穿上表面和下表面的孔；以及設(shè)置在所述孔中的軟磁材料納米線，其中所述軟磁材料納米線在被絕緣介電基板包圍的同時彼此間隔開。

該高頻天線基板用磁-介電復(fù)合體用作在0.1～5ghz高頻帶中的移動通信用天線基板。

軟磁材料納米線可以是包含fe、co、ni、fexni1-x(x為小于1的實數(shù))、fexco1-x(x為小于1的實數(shù)))或coxni1-x(x為小于1的實數(shù))的金屬基軟磁材料。

優(yōu)選孔的平均直徑為10～500nm，且軟磁材料納米線的平均直徑為10～500nm。

優(yōu)選絕緣介電基板在上表面與下表面之間的厚度為10～300μm，且軟磁材料納米線的長度小于絕緣介電基板的厚度。

絕緣介電基板可以是包含選自如下的一種或多種氧化物的基板：氧化鋁(al2o3)、二氧化鈦(tio2)、氧化鋯(zro2)和鈮氧化物(nb2o5)。

圖1是顯示制造磁-介電復(fù)合體的方法的示意圖，所述方法在多孔絕緣介電基板中形成軟磁材料納米線。

參考圖1，準備包含上表面、下表面和側(cè)表面并且設(shè)置有貫穿上表面和下表面的多個孔110的多孔介電基板100。優(yōu)選孔110的平均直徑為10～500nm。

多孔絕緣介電基板100可以是由多孔氧化物構(gòu)成的基板，并且將參考實例對形成多孔絕緣介電基板100的方法進行說明。

準備由鋁(al)、鈦(ti)、鋯(zr)和鈮(nb)等材料形成的金屬基板。

通過對金屬基板進行陽極氧化來形成多孔氧化物(多孔氧化層)。陽極氧化可以通過使用金屬基板作為正極、并使用諸如鉑的電極，并且將預(yù)定電壓(正極與負極之間的電壓差)(例如50v)施加到電極并同時將電極浸入酸性電解液(酸性電解質(zhì))中來實施，通過陽極氧化形成多孔氧化物。在陽極氧化期間，將正極和負極浸漬在酸性電解液(酸性電解質(zhì))中。優(yōu)選的是，在對鋁(al)進行陽極氧化期間使用草酸、磷酸、硫酸或其混合溶液，在對鈦(ti)進行陽極氧化期間使用氫氟酸、硼酸、硫酸、磷酸、或者磷酸與鈣的混合溶液，在對鋯(zr)進行陽極氧化期間使用硼酸、硝酸、硫酸、或者硫酸與氟化鈉的混合溶液，且在對鈮(nb)進行陽極氧化期間使用硫酸、磷酸、硫酸與氫氟酸的混合溶液、或磷酸與氫氟酸的混合溶液。陽極氧化可以在室溫下實施。

在金屬基板的表面上氧化的金屬離子(例如al³⁺)和從酸性電解液(酸性電解質(zhì))的水分子(h2o)分解的氧離子(o^2-)彼此反應(yīng)以形成氧化物(氧化層)。當諸如鋁的金屬被氧化時，通過由一個金屬原子占據(jù)的體積差異將該金屬轉(zhuǎn)變成具有納米尺寸(例如10～500nm)的孔的多孔結(jié)構(gòu)。通過陽極氧化，在制造多孔絕緣介電材料期間，在體積膨脹的同時，從基板的表面垂直形成具有納米尺寸的孔。

當陽極氧化時間增加時，多孔氧化層的厚度生長。隨著陽極氧化工藝的進行，金屬被用盡，并且當陽極氧化時間進一步增加時，金屬可以完全轉(zhuǎn)化為氧化物。由于陽極氧化工藝是可以在室溫下進行的液體工藝，所以具有降低制造成本的優(yōu)勢。

多孔氧化物可以經(jīng)歷孔擴寬工藝。例如，當多孔氧化物是氧化鋁(al2o3)時，孔擴寬工藝可以使用作為堿性溶液的氫氧化鈉(naoh)溶液，或作為酸性溶液的磷酸(h3po4)、或磷酸與鉻酸(h2cro4)的混合溶液等。

通過孔擴寬工藝，可以調(diào)節(jié)多孔氧化物的孔隙率，通過孔擴寬工藝增加多孔氧化物的孔隙率?？讛U寬工藝時間越長，具有多孔結(jié)構(gòu)的孔的尺寸和孔隙率變得越大?？紤]到在孔中形成的軟磁材料納米線的直徑，孔擴寬工藝之后孔的尺寸優(yōu)選為10～500nm。優(yōu)選多孔氧化物通過孔擴寬工藝而具有10～73％的孔隙率。

經(jīng)歷了孔擴寬工藝的多孔氧化物具有優(yōu)異的化學和機械穩(wěn)定性，并由于其中布置有具有納米尺寸(例如10～500nm)的孔的結(jié)構(gòu)特性而具有高比表面積。

基于陽極氧化電壓或孔擴寬工藝，可以將孔尺寸控制在10～500nm的范圍內(nèi)。

如上所述，對于由多孔氧化物構(gòu)成的絕緣介電基板100，孔110通常均勻分布在其表面(上表面)和下表面(底面)上。在孔和孔之間存在絕緣介電材料壁，所述絕緣介電材料壁形成為具有中斷通過隨后的電沉積工藝在孔10中形成的軟磁材料納米線120之間的接觸的結(jié)構(gòu)。多孔絕緣介電基板100充當控制介電常數(shù)的介電材料、并同時用作防止軟磁材料的渦電流損耗的絕緣材料。

通過在多孔絕緣介電基板100的下表面(底面)上形成具有導(dǎo)電性的籽晶層(未示出)來覆蓋孔110。優(yōu)選的是，籽晶層形成為具有5～1000nm的厚度，且優(yōu)選的是，籽晶層使用選自如下的一種或多種金屬：金(au)、鉑(pt)、銀(ag)和銅(cu)，所述金屬與軟磁材料納米線120的成分不同。所述籽晶層可通過各種方法進行沉積來形成，并且可以通過使用例如濺射法來形成。例如，通過將金(au)濺射到多孔絕緣介電基板100的下表面上，來形成厚度為5～1000nm的金(au)籽晶層。籽晶層形成為使得充分覆蓋絕緣介電基板100的下表面上的孔110。

軟磁材料納米線120形成在多孔絕緣介電基板100的孔110中。可在通過絕緣介電基板100的整個表面上的多個孔110露出的籽晶層上利用電沉積方法生長并形成軟磁材料納米線120。

在本發(fā)明中，通過使用低成本的濕電沉積方法在多孔絕緣介電基板100中形成軟磁材料納米線120。電沉積法是能夠通過使用廉價的工藝成本和容易的方法來合成具有所需類型和組成的軟磁材料納米線120以具有均勻長度的納米級直徑的方法。此外，可以通過調(diào)節(jié)多孔絕緣介電基板100的孔110、電鍍條件等來形成具有所需直徑、長度和組成的軟磁材料納米線120。

通過將諸如fe、co、ni、fexni1-x(x為小于1的實數(shù))、fexco1-x(x為小于1的實數(shù))或coxni1-x(x為小于1的實數(shù))的金屬基軟磁材料沉積在絕緣介電基板100的孔110上，并調(diào)節(jié)電沉積時間，可以調(diào)節(jié)納米線的長度。

電沉積可以使用包含軟磁材料前體以及酸或堿的電解液。電解液還可以含有諸如l-抗壞血酸的抗氧化劑。電沉積可以通過使用例如整流器將電壓施加到雙電極或三電極體系來實施。將籽晶層附接到工作電極以將附接的籽晶層電連接到負極，并將包含不同于籽晶層和軟磁材料的金屬的對電極連接到正極，以制備雙電極體系(包含工作電極和對電極的體系)或三電極體系(包含工作電極、對電極和參比電極的體系)，并將負電壓施加到負極以在絕緣介電基板的孔中形成包含fe、co、ni、fexni1-x(x為小于1的實數(shù))、fexco1-x(x為小于1的實數(shù))或coxni1-x(x為小于1的實數(shù))的軟磁材料納米線。

例如，將其中形成有籽晶層的多孔絕緣介電基板通過使用銀(ag)糊料而粘附到鋁箔(所述籽晶層被粘附從而與鋁箔接觸)，將該粘附的基板用作與負極連接的工作電極，將涂布有鉑的鈦(ti)棒用作與正極連接的對電極，使用ag/agcl電極作為參比電極，將工作電極、對電極和參比電極浸漬在電解液中，將攪拌速度設(shè)定為10～500rpm，將電沉積溫度設(shè)定為室溫，并將預(yù)定的電壓(例如，-0.9v～-1.2v)施加到三電極體系，從而在多孔絕緣介電基板的孔中形成軟磁材料納米線。

當軟磁材料是鐵(fe)時，軟磁材料前體(fe前體)可以是硫酸鐵(ii)七水合物(feso4·7h2o)、氯化鐵(ii)四水合物(fecl4·4h2o)、氟硼酸鐵(ii)、或其混合物等。例如，當要形成由鐵(fe)材料形成的軟磁材料納米線時，可以通過使用如下作為電解液來實施電沉積：添加有硫酸鐵(ii)七水合物(feso4·7h2o)、氯化鐵(ii)四水合物(fecl4·4h2o)和氯化銨的氯化物-硫酸鹽混合物型電解液；添加有氯化鐵(ii)四水合物和氯化鈣(cacl2)的氯化物型電解液；添加有氟硼酸鐵(ii)、氯化鈉(nacl)和硼酸的氟硼酸鹽型電解液等。

當軟磁材料是鈷(co)時，軟磁材料前體(co前體)可以是氯化鈷(ii)六水合物(cocl2·6h2o)、硫酸鈷(ii)七水合物(coso4·7h2o)或其混合物等。例如，當要形成由鈷(co)材料形成的軟磁材料納米線時，可以通過使用如下作為電解液來進行電沉積：添加有氯化鈷(ii)六水合物(cocl2·6h2o)和硼酸的氯化物型電解液；添加有硫酸鈷(ii)七水合物(coso4·7h2o)和硼酸的硫酸鹽型電解液等。

當軟磁材料是鎳(ni)時，軟磁材料前體(ni前體)可以是硫酸鎳(ii)六水合物(niso4·6h2o)、氯化鎳(ii)六水合物(nicl2·6h2o)或其混合物等。例如，當要形成由鎳(ni)材料形成的軟磁材料納米線時，可以通過使用如下作為電解液來進行電沉積：添加有硫酸鎳(ii)六水合物(niso4·6h2o)、氯化鎳(ii)六水合物(nicl2·6h2o)和硼酸的電解液等。

當軟磁材料是fexni1-x(x為小于1的實數(shù))合金時，軟磁材料前體可以使用fe前體和ni前體的混合物。例如，當要形成由fexco1-x(x為小于1的實數(shù))的合金材料形成的軟磁材料納米線時，可以通過使用如下混合物作為電解液來實施電沉積：其中包含fe前體如硫酸鐵(ii)七水合物(feso4·7h2o)、氯化鐵(ii)四水合物(fecl4·4h2o)和氟硼酸鐵(ii)的電解液與包含co前體如氯化鈷(ii)六水合物(cocl2·6h2o)和硫酸鈷(ii)七水合物(coso4·7h2o)的電解液混合。當更具體地考察時，為了電沉積的目的，使用其中混合有硫酸鐵(ii)七水合物、硫酸鈷(ii)七水合物、硼酸(h3bo3)和l-抗壞血酸的溶液作為電解液，將電解液中的fe²⁺和co²⁺離子的摩爾比調(diào)節(jié)為7:3、8:2、9:1等，并將電解液的ph調(diào)節(jié)至3.0～3.1。硼酸穩(wěn)定地保持ph，并由此更容易發(fā)生電沉積，并且l-抗壞血酸防止fe²⁺離子被氧化成fe³⁺離子，并由此充當使得fe²⁺離子參與電沉積的抗氧化劑。

當軟磁材料是fexco1-x(x為小于1的實數(shù))合金時，軟磁材料前體可以使用fe前體和co前體的混合物。

當軟磁材料是coxni1-x(x為小于1的實數(shù))合金時，軟磁材料前體可以使用co前體和ni前體的混合物。

當軟磁材料電沉積到多孔絕緣介電基板100中的孔110上并生長時，形成軟磁材料納米線120。優(yōu)選的是，軟磁材料納米線120形成為具有10～500nm的平均直徑，并且軟磁材料納米線120的長度可形成為小于孔110的深度。在陽極氧化期間，通過調(diào)節(jié)施加的電壓和孔擴寬處理的時間，可以將孔的尺寸調(diào)節(jié)為10～500nm，并且隨著對孔尺寸的調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)納米線的直徑。通過調(diào)節(jié)電沉積時間等能夠調(diào)節(jié)軟磁材料納米線的長度。

軟磁材料納米線120被絕緣介電材料包圍而不會彼此接觸，并且具有能夠最小化渦電流損耗的結(jié)構(gòu)。多孔絕緣介電基板100具有其中軟磁材料納米線120填充孔110而不彼此接觸的形式。

電沉積后，通過用砂紙進行拋光等除去籽晶層。除去籽晶層的原因是因為當軟磁材料納米線通過籽晶層彼此連接時可能引起渦電流損耗，并因此不能獲得穩(wěn)定且高的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)值。

下文中，將具體提出根據(jù)本發(fā)明的實驗例，并且本發(fā)明不受下面提出的實驗例的限制。

<實驗例>

使用多孔氧化鋁基板作為絕緣介電基板。購買并使用調(diào)控為平均具有60μm高度和300nm孔尺寸并由whatman公司制造的多孔氧化鋁基板。

圖2是顯示實驗例中使用的多孔氧化鋁基板的上表面(表面)的掃描電子顯微鏡(sem)照片，圖3是顯示實驗例中使用的多孔氧化鋁基板的橫斷面的掃描電子顯微鏡(sem)照片，且圖4是顯示實驗例中使用的多孔氧化鋁基板的下表面(底面)的掃描電子顯微鏡(sem)照片。

參考圖2～4，通過表面(上表面)照片(參考圖2)和下表面(底面)照片(參考圖4)可以確認孔通常均勻分布。特別地，通過橫斷面照片(參考圖3)已經(jīng)確認，在孔與孔之間存在厚度為約200nm的氧化鋁壁，并且該氧化鋁壁形成為具有其中中斷通過隨后的電沉積工藝在孔中形成的軟磁材料納米線之間的接觸的結(jié)構(gòu)。這是由于在對陽極氧化氧化鋁的制造期間在鋁體積膨脹到氧化鋁的同時從基板表面垂直形成納米尺寸的孔這一機理造成的，并且因此充當控制絕緣介電基板的介電常數(shù)的介電材料并且同時用作防止軟磁材料的渦電流損耗的絕緣材料。

為了進行電沉積，通過將金(au)濺射到多孔氧化鋁基板的下表面上，形成厚度為約400nm的金(au)籽晶層。

圖5是為了實施電沉積而通過在多孔氧化鋁基板的下表面上濺射金(au)來形成金(au)籽晶層之后拍攝的掃描電子顯微鏡(sem)照片。

參考圖5，通過將金(au)濺射到氧化鋁基板的下表面(底面)上，形成厚度為約400nm的金(au)籽晶層。

通過電沉積法在多孔氧化鋁基板的孔中形成fexco1-x(x為小于1的實數(shù))納米線。為了電沉積的目的，將其中混合有48.5mm硫酸鐵(ii)七水合物、硫酸鈷(ii)七水合物和硼酸(h3bo3)與2g/ll-抗壞血酸的溶液用作電解液。通過將氯化鈷(ii)七水合物的濃度固定為42.7mm并將硫酸鐵(ii)七水合物的濃度提高至99.6、170.9和384.3mm，將電解液中fe²⁺和co²⁺離子的摩爾比調(diào)節(jié)為7:3、8:2和9:1。將電解液的ph調(diào)節(jié)為在3.0和3.1之間。此時，添加的硼酸穩(wěn)定地保持ph，并從而更容易發(fā)生電沉積，并且l-抗壞血酸防止fe²⁺離子被氧化成fe³⁺離子，由此充當使得fe²⁺離子參與電沉積的抗氧化劑。

通過使用銀(ag)糊料(pelco膠體銀糊料，tedpella公司)將其中形成有金(au)籽晶層的多孔氧化鋁基板粘附到鋁箔(99％，0.25mm，alfaaesar公司)上(所述金籽晶層被粘附從而與鋁箔接觸)，并且使用該粘附的多孔氧化鋁基板作為與負極連接的工作電極。使用涂布有厚度為1.5μm的鉑的鈦(ti)棒作為與正極連接的對電極，并且使用ag/agcl(飽和kcl)電極作為參比電極。在電沉積期間，將電解液的攪拌速度設(shè)定為200rpm，并將電沉積溫度設(shè)定為室溫。

通過向如上所述制備的三電極單電池施加-0.9v～-1.2v的電壓，在多孔氧化鋁基板的孔中形成fexco1-x納米線。

所述金(au)籽晶層被電沉積，然后通過用砂紙拋光被除去。

作為根據(jù)實驗例的制造磁-介電復(fù)合體的方法，使用能夠在室溫下處理的陽極氧化法和電沉積法，并建立最佳的所施加的直流電壓和電解液組成，由此獲得3以上的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)。

圖6是顯示根據(jù)實驗例形成的fexco1-x納米線中fe的組成變化的結(jié)果的圖，所述組成通過掃描電子顯微鏡(sem)和能量色散光譜(eds)分析。

圖7是通過掃描電子顯微鏡(sem)和能量色散光譜(eds)確定的露出的fexco1-x納米線的生長速率的圖。

參考圖6和7，隨著電解液中的fe級分和施加電壓的升高，納米線中的fe含量從47％上升到77％。通過圖7所示的生長速率圖，已經(jīng)顯示隨著施加電壓的升高，生長速率從1μm/小時急劇增加到14μm/小時，且均勻性降低。

圖8是顯示通過將fexco1-x納米線的組成控制為x＝0.7以在氧化鋁基板的孔中形成fexco1-x納米線而制造的磁-介電復(fù)合體的橫斷面的高倍率掃描電子顯微鏡照片，圖9是顯示通過將fexco1-x納米線的組成控制為x＝0.7以在氧化鋁基板的孔中形成fexco1-x納米線而制造的磁-介電復(fù)合體的橫斷面的低倍率掃描電子顯微鏡照片，圖10是顯示在將fexco1-x納米線的組成控制為x＝0.7以在氧化鋁基板的孔中形成fexco1-x納米線，并然后用砂紙對金(au)籽晶層進行拋光之后氧化鋁基板的下表面的掃描電子顯微鏡照片，且圖11是對在用5mnaoh溶液溶解作為絕緣介電材料的氧化鋁后剩余的軟磁材料納米線拍攝的掃描電子顯微鏡(sem)照片。在該fexco1-x納米線中，飽和磁化強度值根據(jù)相對組成比而變化，fe7co3(x＝0.7)表現(xiàn)出最高的飽和磁化強度值，考慮到最高的飽和磁化強度值，使用其中混合有42.7mm的氯化鈷(ii)七水合物、100.7mm的硫酸鐵(ii)七水合物、48.5mm的硼酸和2g/l的l-抗壞血酸的電解液，并且利用電沉積法通過對電解液施加-1.2v的電壓5小時形成了fe7co3納米線。

通過圖8中的高質(zhì)量的橫斷面照片，可以確認，fe7co3納米線被絕緣介電材料(氧化鋁)包圍，而不會彼此接觸。這表明了如參考圖6和7所述的那樣，所述結(jié)構(gòu)是能夠使渦電流損耗最小化的結(jié)構(gòu)。

通過圖9和10，可以確認，軟磁材料(fe7co3)在厚度為約60μm的多孔氧化鋁基板中填充孔而不彼此接觸。fe7co3納米線的長度為約55μm，且是可以通過調(diào)節(jié)電沉積時間來調(diào)節(jié)的值。

圖11是對在用5m氫氧化鈉(naoh)溶液溶解作為絕緣介電材料的氧化鋁后剩余的軟磁材料納米線拍攝的照片，且測定納米線的平均直徑為307.38nm。在陽極氧化期間，通過調(diào)節(jié)施加的電壓和孔擴寬的處理時間，可以將孔的尺寸調(diào)節(jié)為10～500nm，并且可以隨著孔尺寸的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)納米線的直徑。

圖12是在氧化鋁基板的孔中形成了fe7co3納米線且在對氧化鋁基板下表面上的金(au)籽晶層進行拋光之前的x射線衍射(xrd)分析結(jié)果，且圖13是在氧化鋁基板的孔中形成fe7co3納米線并在對氧化鋁基板下表面上的金(au)籽晶層進行拋光之后的x射線衍射(xrd)分析結(jié)果。

圖12是包含金(au)籽晶層的磁-介電復(fù)合體的x射線衍射分析結(jié)果(參考圖12中的(a))，并且包括全部的fe7co3(jcpds#48-1817)的峰(110、200和211峰)和金(jcpds#04-0784)的峰(111、200、220、311和222峰)，如后文所示。圖13是除去金(au)籽晶層之后的分析結(jié)果，且由于金(au)的峰被清楚地除去，所以可以確認，很好地形成了其中在絕緣介電材料的內(nèi)部填充有軟磁材料納米線的磁-介電復(fù)合體(參考圖13中的(a))，并且通過電沉積形成的fe7co3納米線具有體心立方(bcc)結(jié)構(gòu)，其中納米線優(yōu)先沿<110>方向布置。在圖13的x射線衍射(xrd)分析中出現(xiàn)多晶峰的原因似乎是因為納米線的直徑相對較厚，其結(jié)果部分產(chǎn)生了(200)和(211)紋理化。

圖14是顯示fe7co3納米線的形狀和所選擇區(qū)域電子衍射(saed)圖案的透射電子顯微鏡(tem)照片，圖15是對根據(jù)實驗例通過電沉積形成的fe7co3納米線的晶格結(jié)構(gòu)拍攝的透射電子顯微鏡(tem)照片，且圖16是根據(jù)實驗例通過電沉積形成的fe7co3納米線的能量色散光譜的fe和co的分布圖。

如圖14所示，可以確認，納米線的直徑如圖11中所述的那樣顯示為約300nm的厚度，并且納米線通過插入的saed圖案而布置在bcc<110>方向上。作為圖15中所示的晶格結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果，晶格之間的距離為0.286nm，且與能夠根據(jù)jcpds#48-1817確認的bcc結(jié)構(gòu)的a＝0.286nm一致。此外，通過圖16，可以確認fe和co均勻分布在納米線中。

圖17是顯示根據(jù)實驗例制造的磁-介電復(fù)合體的實數(shù)部分和虛數(shù)部分的磁導(dǎo)率(μ′、μ″)的圖，圖18是顯示根據(jù)實驗例制造的磁-介電復(fù)合體的磁導(dǎo)率損失的圖，圖19是顯示根據(jù)實驗例制造的磁-介電復(fù)合體的介電常數(shù)(ε′、ε″)的圖，且圖20是顯示根據(jù)實驗例制造的磁-介電復(fù)合體的介電常數(shù)損失的圖。

參考圖17～20，通過引入微帶線(msl)基對稱msl測量系統(tǒng)，將切割成矩形膜形式的試驗樣品布置在地線的下線地線的中心處，所述地線設(shè)置在中心信號線之上和之下相同高度的位置處。通過將惠普安捷倫科技公司(hpagilenttechnologies)制造的8510c矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接到試驗樣品，對大氣中的原位s參數(shù)值進行了測量。磁-介電復(fù)合體的磁導(dǎo)率在測量的頻帶中均為3以上的值，且磁導(dǎo)率損耗正切測得為小于0.04，且介電常數(shù)也為3以上的值且介電常數(shù)損耗正切為約0.01的值。已經(jīng)證實，在作為測量范圍的0.1～5ghz的頻帶內(nèi)沒有出現(xiàn)共振頻率區(qū)域。因此預(yù)期，該磁-介電復(fù)合體作為在5ghz以下的頻帶(0.1～5ghz)內(nèi)驅(qū)動的天線基板用材料呈現(xiàn)穩(wěn)定且高的效率。

盡管上面已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本發(fā)明不限于所述實施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)主旨的范圍內(nèi)能夠以各種形式對本發(fā)明進行改進。

[標號和符號的說明]

100：絕緣介電基板

110：孔

120：軟磁材料納米線