電子應(yīng)用中組合物和材料中稀土金屬的有效替代品對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明申請(qǐng)要求在2010年11月30日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/418,383以及在2011年6月6日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/493,942的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。每個(gè)申請(qǐng)的內(nèi)容全部于此引入作為參考。發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域本申請(qǐng)涉及合成石榴石組合物(syntheticgarnetcompositions)及其制備方法。本申請(qǐng)也涉及射頻(RF)設(shè)備以及包含該組合物的系統(tǒng)。2.相關(guān)技術(shù)介紹各種具有磁性性質(zhì)的晶體材料已作為組分應(yīng)用于電子設(shè)備中，如便攜式電話、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備以及RFID(RadioFrequencyIdentification，射頻識(shí)別)傳感器。石榴石是具有亞鐵磁性質(zhì)的晶體材料，具體地說(shuō)，應(yīng)用于在微波區(qū)域的低頻部分下使用的RF(RadioFrequency，射頻)電子設(shè)備中。許多微波磁性材料是釔鐵石榴石(YIG)的衍生材料，一種合成形式的石榴石材料因?yàn)榫哂腥缭阼F磁共振頻率內(nèi)窄的線吸收這樣良好的磁性性質(zhì)，而廣泛地應(yīng)用于各種電信設(shè)備中。釔鐵石榴石通常包含釔、鐵、氧以及可能摻雜的一種或者多種稀土金屬，如鑭、鈧。然而，近來(lái)稀土元素(例如釔)的供給逐漸受到限制，因此造成了相應(yīng)價(jià)格不合理的上漲。鑒于此，有必要在合成石榴石結(jié)構(gòu)中找到一種價(jià)格合理的稀土元素替代品，不影響材料的磁性性質(zhì)并且可以應(yīng)用于微波領(lǐng)域。概要本發(fā)明中的組合物、材料、制備方法、設(shè)備以及系統(tǒng)都具有幾個(gè)方面，不是單一的因素單獨(dú)地決定該材料的理想性質(zhì)。受于本發(fā)明篇幅的限制，本發(fā)明中更顯著的特征將被簡(jiǎn)要地介紹。于此沒(méi)有直接確定的術(shù)語(yǔ)可以理解為是被本領(lǐng)域公認(rèn)的通常聯(lián)想到的意思。特定的術(shù)語(yǔ)將在下面提及，或者是在其他地方詳述，來(lái)給從業(yè)者在描述組合物、方法、系統(tǒng)、不同實(shí)施方式的類似物以及生產(chǎn)和使用它們時(shí)提供額外的指導(dǎo)。應(yīng)當(dāng)理解同樣的事物可以通過(guò)不只一種表達(dá)方式來(lái)描述。因此，可選擇不同的語(yǔ)言和同義詞來(lái)解釋下面談及的任何一個(gè)或者多個(gè)術(shù)語(yǔ)。于此沒(méi)有必要給出對(duì)一個(gè)術(shù)語(yǔ)的詳細(xì)闡述或者談?wù)?。給出了一些同義詞或者可替代的方法、材料等。對(duì)一個(gè)或者幾個(gè)同義詞以及等價(jià)物的敘述不排除其他同義詞以及等價(jià)物的使用，除非明確地說(shuō)明了同義詞以及等價(jià)物。在詳述中使用的例子，包括術(shù)語(yǔ)的例子，只是說(shuō)明性的目的，并沒(méi)有限制于此所述的范圍和實(shí)施方式的意義。于此公開(kāi)的實(shí)施方式包含的改性合成石榴石的方法應(yīng)用于RF應(yīng)用中，以減少或者消除該石榴石中的釔(Y)或者其它稀土金屬，而沒(méi)有不利地影響該材料的磁性性質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，稀土元素含量顯著減少的改性合成石榴石組合物設(shè)計(jì)成具有適合于在設(shè)備(如隔離器和循環(huán)器)中作為鐵素體材料使用的特性，這些是所有蜂窩基站(cellularbasestations)不可或缺的組件。一些實(shí)施方式包含用其他化學(xué)品如鉍元素和一個(gè)或者多個(gè)高價(jià)離子的組合替代石榴石結(jié)構(gòu)中至少一些釔(Y)的方法。選擇該替代化學(xué)品來(lái)減少釔的含量，而沒(méi)有不利地影響該材料的性能。于此描述的稀土元素替代品基本上減少了在特定石榴石結(jié)構(gòu)(如釔鐵石榴石，YIG)合成中對(duì)氧化釔的需求，并且提供用于一系列電子應(yīng)用的改性晶體材料，該電子應(yīng)用包括但不限于用于蜂窩基站的設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方式中，改性合成石榴石的方法包括在該石榴石結(jié)構(gòu)的十二面體位點(diǎn)上用鉍(Bi)替代部分的釔(Y)，以及在該八面體位點(diǎn)上引入高價(jià)態(tài)非磁性離子，優(yōu)選大于+3的離子，來(lái)替代該石榴石上部分鐵(Fe)。選擇替代離子和處理技術(shù)的數(shù)量和結(jié)合是為了確保生成的材料有強(qiáng)的磁化強(qiáng)度、窄的譜線寬度以及減少的釔(Y)含量。在一些實(shí)施方式中，還將鈣(Ca)引入到該石榴石結(jié)構(gòu)的十二面體位點(diǎn)上，來(lái)對(duì)高價(jià)態(tài)離子的引入進(jìn)行電荷補(bǔ)償以及同時(shí)替代部分或者全部剩余的釔(Y)。在一些其他的實(shí)施方式中，所述的方法還包含向該石榴石結(jié)構(gòu)的四面體位點(diǎn)上引入一個(gè)或者多個(gè)高價(jià)態(tài)離子，如釩離子(V5+)，其目的是進(jìn)一步降低該材料的飽和磁化。在一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成晶體材料由下述公式表示：BixCay+2xY1-x-y-2zFe5-y-zZryVzO12，其中x大于等于0.5且小于等于1.4，y大于等于0.3且小于等于0.55，z大于等于0且小于等于0.6。鉍和鈣在其十二面體位點(diǎn)上，鋯在其八面體位點(diǎn)上，以及釩在其四面體位點(diǎn)上。在一些方案中，可能少量的鈮(Nb)在其八面體位點(diǎn)上，以及少量的鉬在其四面體位點(diǎn)上。優(yōu)選地，該改性晶體材料的磁性共振譜線寬度小于等于11Oe。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該改性合成晶體材料由下述公式表示：Bi(Y,Ca)2Fe4.2MI0.4MII0.4O12，MI替代其八面體位點(diǎn)上的鐵，可以選自下組的元素：銦、鋅、鎂、鋯、錫、鉭、鈮、鐵、鈦、銻、及其組合。MII替代其四面體位點(diǎn)上的鐵，選自下組的元素：鎵、鎢、鉬、鍺、釩、硅、及其組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成晶體材料由下述公式表示：Bi0.9Ca0.9xY2.1-0.9x(Zr0.7Nb0.1)xFe5-0.8xO12，其中x大于等于0.5且小于等于1.0。在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成晶體材料由下述公式表示：BixY3-x-0.35Ca0.35Zr0.35Fe4.65O12，其中x大于等于0.5且小于等于1.0，更優(yōu)選x大于等于0.6且小于等于0.8。在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成晶體材料由下述公式表示：Y2.15-2xBi0.5Ca0.35+2xZr0.35VxFe4.65-xO12，其中x大于等于0.1且小于等于0.8。在另一個(gè)實(shí)施例中，給出了一種改性基于釔的石榴石結(jié)構(gòu)。該改性基于釔石榴石結(jié)構(gòu)包含摻雜在十二面體位點(diǎn)上的鉍離子(Bi3+)和鈣離子(Ca2+)以及摻雜在八面體位點(diǎn)上的四價(jià)或者五價(jià)離子，其中鉍離子占據(jù)該十二面體位點(diǎn)的0至100原子％，鈣離子占據(jù)該十二面體位點(diǎn)的約為0至90原子％，其中該四價(jià)或者五價(jià)離子占據(jù)該八面體位點(diǎn)的約為0至50原子％，其中該改性合成基于釔的石榴石結(jié)構(gòu)的磁性共振譜線寬度在0至50Oe之間。在一些實(shí)施例中，該改性的基于釔石榴石結(jié)構(gòu)還包含摻雜釩離子(V5+)的四方體位點(diǎn)，其中釩離子占據(jù)該四方體位點(diǎn)的約0至50原子％。優(yōu)選地，釔離子占據(jù)該改性基于釔石榴石結(jié)構(gòu)的十二面體位點(diǎn)的平衡處。在一些實(shí)施例中，該改性基于釔石榴石結(jié)構(gòu)作為鐵素體材料包含于RF設(shè)備中，該設(shè)備如隔離器、循環(huán)器或者諧振器。有利地是，該替代允許在該石榴石結(jié)構(gòu)的八面體位點(diǎn)上應(yīng)用四價(jià)、五價(jià)以及其他離子，產(chǎn)生具有潛力的強(qiáng)的磁化強(qiáng)度、窄的譜線寬度以及減少的釔含量。附圖說(shuō)明圖1是基于釔的石榴石晶格結(jié)構(gòu)；圖2是材料性質(zhì)變化對(duì)晶體組合物中不同釩含量的示意圖，該晶體化學(xué)物由下述化學(xué)式表示：Y2.15-2xBi0.5Ca0.35+2xZr0.35VxFe4.65-xO12，x＝0.1至0.8；圖3是材料性質(zhì)變化對(duì)晶體組合物中不同釩和鈮(Zr，Nb)含量的示意圖，該晶體組合物由下述化學(xué)式表示：Bi0.9Ca0.9xY2.1-0.9x(Zr0.7Nb0.1)xFe5-0.8xO12，x＝0.5至1.0；圖4A-4G是在不同釩含量的晶體組合物中焙燒溫度與性質(zhì)變化的示意圖，該晶體組合物由下述化學(xué)式表示：Bi0.9Ca0.9+2xZr0.7Nb0.1VxFe4.2-xO12，x＝0-0.6；圖5是最佳譜線寬度對(duì)晶體組合物中不同釩含量組分的示意圖，該晶體組合物由下述化學(xué)式表示：Bi0.9Ca0.9+2xZr0.7Nb0.1VxFe4.2-xO12，x＝0-0.6；圖6是晶體組合物性質(zhì)的示意圖，該晶體組合物由下述化學(xué)式表示：Bi1.4Ca1.05-2xZr0.55VxFe4.45-xO12，x＝0-0.525；圖7是示出一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中制備改性合成石榴石的流程圖；圖8是包含一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中包含改性合成石榴石材料的循環(huán)器的原理示意圖；和圖9是包含圖8隔離器的電信系統(tǒng)的原理示意圖。發(fā)明詳述于此公開(kāi)的是改性合成石榴石組合物的方法，如釔鐵石榴石(YIG)，以減少或者消除在此類組合物中稀土金屬的使用。于此也公開(kāi)了稀土元素含量減少甚至沒(méi)有的合成石榴石材料、制備該材料的方法以及包含該材料的設(shè)備和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明中描述的實(shí)施方式制備得到的合成石榴石材料在微波磁性應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的磁性性質(zhì)。這些良好的性質(zhì)包含但不限于低磁性共振譜譜線寬度度、優(yōu)化的密度、飽和磁化強(qiáng)度和介質(zhì)衰耗切線。申請(qǐng)人驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)石榴石組合物摻雜特定離子的組合以及用特定加工技術(shù)制備時(shí)， 可以替代顯著數(shù)量(即使不是所有)的稀土元素并且仍能產(chǎn)生微波磁性晶體材料，該材料具有和商業(yè)可得的包含釔(Y)或者其它稀土元素的石榴石相當(dāng)(即使不優(yōu)于)的性能特征。合成石榴石通常具有A3B5O12的分子單元，A和B是三價(jià)金屬離子。釔鐵石榴石(YIG)是一種具有分子單元為Y3Fe5O12的合成石榴石，其包含3+氧化態(tài)的釔(Y)和3+氧化態(tài)的鐵(Fe)。圖1顯示的是YIG分子單元的晶體結(jié)構(gòu)。正如圖1所示，YIG含有十二面體位點(diǎn)、八面體位點(diǎn)和四面體位點(diǎn)。Y離子占據(jù)其十二面體位點(diǎn)，然而Fe離子占據(jù)其八面體和四面體位點(diǎn)。每一個(gè)在晶體類別上是立方相的YIG晶胞含有八個(gè)這樣的分子單元。在一些實(shí)施方式中，該改性合成石榴石組合物包含以其它離子的組合來(lái)替代釔鐵石榴石(YIG)中的部分或者全部釔(Y)，以使得到的材料在微波領(lǐng)域具有理想的磁性性質(zhì)。之前存在關(guān)于用不同離子摻雜YIG來(lái)改變?cè)摬牧系男再|(zhì)的努力。這些努力中的一部分，如鉍(Bi)摻雜YIG，在D.B.Cruickshank的“微波材料應(yīng)用在無(wú)線領(lǐng)域”中有所描述，在這里以全文引入作為參考。然而，實(shí)際上，用于替代的離子可能不按預(yù)期進(jìn)行，因?yàn)椋?，由磁性離子本身誘導(dǎo)形成的自旋斜交或者受非磁性離子對(duì)環(huán)境中磁性離子的影響，減少了角度調(diào)整。因此，不能預(yù)測(cè)形成材料的磁性性質(zhì)。此外，在一些情況下，替代的數(shù)量受到限制。超出一定的數(shù)量，該離子將不能進(jìn)入它的優(yōu)選晶格位點(diǎn)上，并且以另一種相態(tài)的組合物存在材料外面或者漏入其它位點(diǎn)上。此外，離子的尺寸和晶體取向偏好在高替代水平時(shí)可能發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，或者替代離子會(huì)受到該離子尺寸和其他位點(diǎn)上離子配位的影響。如此，關(guān)于凈磁性行為是單獨(dú)亞晶格或者單個(gè)離子取向總和的假設(shè)不可能總是用來(lái)預(yù)測(cè)磁性性質(zhì)。在微波磁性應(yīng)用的YIG中選擇一種稀土金屬有效替代的原因包括對(duì)生成的改性晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行密度、磁性共振譜線寬度、飽和磁化強(qiáng)度、居里溫度和介質(zhì)衰耗因數(shù)的優(yōu)化。磁性共振來(lái)自于自旋電子，當(dāng)受到合適無(wú)線電頻率激發(fā)時(shí)，該自旋電子會(huì)產(chǎn)生和施加的磁場(chǎng)以及電頻率相當(dāng)?shù)墓舱?。共振峰的寬度通常定義在半功率點(diǎn)上并且稱為磁性共振譜線寬度。通常理想的情況是該材料具有窄的譜線寬度，因?yàn)檎淖V線寬度表明材料本身低的磁性損耗，這對(duì)于所有低的插入損耗鐵氧體設(shè)備是必須的。根據(jù)本發(fā)明中優(yōu)選的實(shí)施方 式得到釔含量減少的單晶或者多晶材料，但是仍保持窄的譜線寬度以及其它微波磁性應(yīng)用中的理想性質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，一種基于釔的石榴石通過(guò)改性方式得到，該改性方式是用鉍離子(Bi3+)替代該石榴石結(jié)構(gòu)中的十二面體位點(diǎn)上的釔離子(Y3+)以及引入一個(gè)或者多個(gè)離子，如二價(jià)的(+2)、三價(jià)的(+3)、四價(jià)的(+4)、五價(jià)的(+5)、六價(jià)的(+6)非磁性離子到該結(jié)構(gòu)的八面體位點(diǎn)上代替至少部分鐵離子(Fe3+)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，可以引入一個(gè)或者多個(gè)高價(jià)態(tài)非磁性離子，如鋯離子(Zr4+)、鈮離子(Nb5+)，到該八面體位點(diǎn)上。在一些實(shí)施方式中，一種基于釔的石榴石通過(guò)改性方式得到，該改性方式引入一種或者多種氧化態(tài)大于3+的高價(jià)態(tài)離子到該石榴石結(jié)構(gòu)的八面體或者四面體位點(diǎn)上，以及用鈣離子(Ca2+)替代該結(jié)構(gòu)十二面體位點(diǎn)上的釔離子(Y3+)來(lái)對(duì)高價(jià)態(tài)離子引入進(jìn)行電荷補(bǔ)償，因此，減少釔的含量。當(dāng)非三價(jià)的離子引入時(shí)，電價(jià)平衡的保持是通過(guò)引入如二價(jià)的鈣離子(Ca2+)來(lái)平衡該非三價(jià)的離子。例如，對(duì)引入到該八面體或者四面體位點(diǎn)上的每一個(gè)4+離子，一個(gè)Y3+離子被一個(gè)Ca2+離子替代。對(duì)于每一個(gè)5+離子，兩個(gè)Y3+離子被Ca2+離子替代。對(duì)于每一個(gè)6+離子，三個(gè)Y3+離子被Ca2+離子替代。對(duì)于每一個(gè)6+離子，三個(gè)Y3+離子被Ca2+離子替代。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或者多個(gè)選自下組的高價(jià)態(tài)離子：Zr4+、Sn4+、Ti4+、Nb5+、Ta5+、Sb5+、W6+和Mo6+，引入到該八面體或者四面體位點(diǎn)上，以及使用二價(jià)的鈣離子(Ca2+)來(lái)平衡電荷，從而減少Y3+含量。在一些實(shí)施方式中，一個(gè)基于釔的石榴石通過(guò)改性方式得到，該改性方式是在該石榴石結(jié)構(gòu)的四面體位點(diǎn)上引入一個(gè)或者多個(gè)高價(jià)態(tài)離子如釩離子(V5+)來(lái)替代Fe3+，為了進(jìn)一步減少得到材料的磁性共振譜線寬度。不受任何理論的限制，人們認(rèn)為的機(jī)理是離子替代導(dǎo)致該晶格四面體位點(diǎn)的磁化強(qiáng)度降低，導(dǎo)致該石榴石更高的凈磁化強(qiáng)度，以及通過(guò)改變?nèi)齼r(jià)鐵離子的磁晶體環(huán)境也降低各向異性甚至該材料的鐵磁性譜線寬度。在一些實(shí)施方式中，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)高的鉍(Bi)摻雜以及由鈣(Ca)電價(jià)補(bǔ)償?shù)拟C(V)和鋯(Zr)的組合可以有效地取代全部或者大部分該微波設(shè)備石榴石中的釔(Y)。申請(qǐng)人也發(fā)現(xiàn)在該四面體或者八面體位點(diǎn)上也可以使用特定的其它高價(jià)態(tài)離子，以及在該石榴石結(jié)構(gòu)中為了使磁性共振譜線寬度范圍為5至20Oe，優(yōu)選的是相當(dāng)多的八面體位點(diǎn)替代。此外，優(yōu)選引入 鈣以及鉍到該十二面體位點(diǎn)上促進(jìn)釔替代。用更高價(jià)態(tài)離子，優(yōu)選大于3+，摻雜該八面體或者四面體位點(diǎn)，會(huì)讓更多的鈣離子引入到該十二面體位點(diǎn)上來(lái)補(bǔ)償電荷，從而會(huì)導(dǎo)致釔含量的進(jìn)一步減少。1.改性合成石榴石組合物在一個(gè)具體的實(shí)施例中，該改性合成石榴石組合物可由下述通式I表示：BixCay+2xY1-x-y-2zFe5-y-zZryVzO12，其中x＝0-3，y＝0-1以及z＝0-1.5，優(yōu)選x＝0.5-1.4，y＝0.3-0.55，z＝0-0.6。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，0.5-1.4分子單元的鉍(Bi)替代該十二面體位點(diǎn)上一些的釔(Y)，0.3-0.55分子單元的鋯(Zr)替代該八面體位點(diǎn)上一些的鐵(Fe)。在一些具體的實(shí)施方式中，多達(dá)0.6分子單元的釩(V)替代該四面體位點(diǎn)上一些的鐵(Fe)。通過(guò)鈣(Ca)替代一些或者所有剩余的釔(Y)來(lái)實(shí)現(xiàn)電荷平衡。在一些其它的實(shí)施方式中，少量的鈮(Nb)可能放置于該八面體位點(diǎn)上，以及少量的鉬(Mo)可能放置于該四面體位點(diǎn)上。在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成石榴石組合物可以由下述通式II表示：BixY3-x-0.35Ca0.35Zr0.35Fe4.65O12，其中x＝0.5-1.0，優(yōu)選x＝0.6-0.8，更優(yōu)選x＝0.5。在這個(gè)實(shí)施例中，0.5至1.0分子單元的鉍(Bi)替代該十二面體位點(diǎn)上的一些釔(Y)，以及鋯(Zr)替代該八面體位點(diǎn)上的一些鐵(Fe)。為了平衡鋯的電荷，鈣離子(Ca2+)添加到該十二面體位點(diǎn)上用來(lái)替代一些剩余的釔。當(dāng)固定鋯在Zr＝0.35，改變鉍的含量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)材料性質(zhì)的調(diào)節(jié)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性石榴石組合物可由下述的通式III表示：Bi(Y,Ca)2Fe4.2MI0.4MII0.4O12，MI是該八面體位點(diǎn)上Fe的替代元素并且可以選自下組中一種或者多種元素：銦、鋅、鎂、鋯、錫、鉭、鈮、鐵、鈦、銻，MII是該四面體位點(diǎn)上Fe的替代元素并且可以選自下組元素中的之中一種或者多種元素：鎵、鎢、鉬、鍺、釩、硅。在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成石榴石組合物可以由下述通式IV表示：Y2.15-2xBi0.5Ca0.35+2xZr0.35VxFe4.65-xO12，其中x＝0.1-0.8。在該實(shí)施例中，0.1至0.8分子單元的釩(V)添加到該四面體位點(diǎn)上來(lái)替代一些鐵(Fe)，以及添加鈣(Ca)來(lái)平衡上述V的電荷并且替代一些剩余的Y，同時(shí)，與化學(xué)式III相似，Bi和Zr的含量保持固定。圖2解釋了材料性質(zhì)的變化與不同含量V的關(guān)系。正如圖2所示，在不同V含量的條件下，該材料的介電常數(shù)和密 度主要保持一致。增加釩的含量減少該材料的4PiMs，每增加0.1的V該材料的4PiMs減少約160Gauss。圖2進(jìn)一步表明，當(dāng)3dB譜線寬度多達(dá)V＝0.5時(shí)，沒(méi)有明顯的變化。在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成石榴石組合物可以由下述化學(xué)式V表示：Bi0.9Ca0.9xY2.1-0.9x(Zr0.7Nb0.1)xFe5-0.8xO12，其中x＝0.5-1.0。在該實(shí)施例中，該八面體位點(diǎn)上的替代是兩個(gè)高價(jià)態(tài)的離子：Zr4+和Nb5+，其中Bi保持不變，其值為0.9。圖3解釋了材料性質(zhì)的變化和不同含量的(Zr,Nb)的關(guān)系。正如圖3所示的，隨著八面體位點(diǎn)上的替代增大，該磁性共振譜線寬度減小。全部非磁性離子的增加超過(guò)更高非磁性八面體位點(diǎn)上替代，也會(huì)導(dǎo)致該磁化強(qiáng)度的下降。在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成石榴石組合物可以由下述化學(xué)式VI表示：Bi0.9Ca0.9+2xY2.1-0.9-2xZr0.7Nb0.1VxFe4.2-xO12，其中V＝0-0.6。在該實(shí)施例中，除Zr和Nb外，引入釩至該八面體位點(diǎn)上。當(dāng)V＝0.6時(shí)，可以完全替代Y。圖4A-4G解釋了隨著V含量從0到0.6的增加，燃點(diǎn)和各種材料性質(zhì)的關(guān)系。如上所示，根據(jù)ASTMA883/A883M-01的測(cè)定，在所有V含量以及燃點(diǎn)低于1040℃條件下，該3dB譜線寬度通常低于50Oe。圖5解釋了在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中不同燃點(diǎn)下的最大譜線寬度與組合物中不同釩含量的關(guān)系。在一些實(shí)施例中，該材料的譜線寬度可以通過(guò)焙燒的方式進(jìn)一步地減小。焙燒對(duì)Bi0.9Ca0.9+2xY2.1-0.9-2x_Zr0.7Nb0.1VxFe4.2-xO12，x＝0.1-0.5的影響見(jiàn)下表1所示。表1：譜線寬度(Oer)與居里溫度(degreesC)數(shù)據(jù)Bi0.9Ca0.9+2xY2.1-0.9-2x(Zr,Nb)0.8VxFe4.2-xO12在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成石榴石組合物可由下述化學(xué)式VI表示：Bi1.4Ca1.05-2xZr0.55VxFe4.45-xO12，x＝0-0.525。在該實(shí)施例中，隨著八面體位點(diǎn)替代數(shù)量的減少，摻雜的Bi含量增大。生成的材料具有更高的居里溫度和窄的譜線寬度。該釩(V)含量從0至0.525變化。當(dāng)V＝0.525時(shí)，該組合物中不包含釔。生成的材料不經(jīng)過(guò)后續(xù)的熱處理，達(dá)到20Oe的譜線寬度。圖6解釋了不同釩含量下該材料的性質(zhì)。正如圖6所示，V迅速降低該介電常數(shù)，約一個(gè)單位對(duì)應(yīng)該分子單元百分?jǐn)?shù)為0.1的V，以及降低約80Gauss磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)百分?jǐn)?shù)為0.1的釩。優(yōu)化處理參數(shù)，如著火條件，產(chǎn)生低達(dá)11譜線寬度或者V的百分?jǐn)?shù)在0.525或者左右，并且不包含Y。這些值和商業(yè)可得的具有同樣磁場(chǎng)強(qiáng)度的鈣釔鋯釩石榴石相當(dāng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該改性合成石榴石組合物可由下述化學(xué)式VII表示：Y2CaFe4.4Zr0.4Mo0.2O12。在該實(shí)施例中，高價(jià)態(tài)的離子鉬(Mo)添加到該四面體位點(diǎn)上，用來(lái)產(chǎn)生單晶。在其他的實(shí)施例中，改性合成石榴石組合物可以由選自下組的化學(xué)式來(lái)表示：BiY2Fe4.6In.4O12、BiCa.4Y1.6Fe4.6Zr.4O12、BiCa.4Y1.6Fe4.6Ti.4O12、BiCa.8Y1.2Fe4.6Sb.4O12、BiY2Fe4.6Ga.4O12、BiCa1.2Y.8Fe4.2In.4Mo.4O12、BiY1.2Ca.8Fe4.2Zn.4Mo.4O12、 BiY1.2Ca.8Fe4.2Mg.4Mo.4O12、BiY.4Ca1.6Fe4.2Zr.4Mo.4O12、BiY.4Ca1.6Fe4.2Sn.4Mo.4O12、BiCa2Fe4.2Ta.4Mo.4O12、BiCa2Fe4.2Nb.4Mo.4O12、BiY.8Ca1.2Fe4.6Mo.4O12和BiY.4Ca1.6Fe4.2Ti.4Mo.4O12。2.改性合成石榴石組合物的制備改性合成石榴石材料的制備可以使用已知的制陶的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)具體實(shí)例的過(guò)程流程圖如圖7所示。如圖7所示，該過(guò)程從步驟106稱量原材料開(kāi)始。原材料可能包括氧化物和碳酸鹽，如氧化鐵(Fe2O3)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化釔(Y2O3)、碳酸鈣(CaCO3)、氧化鋯(ZrO2)、五氧化二釩(V2O5)、釩酸釔(YVO4)、鈮酸鉍(BiNbO4)、二氧化硅(SiO2)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化銻(Sb2O3)、氧化鉬(MoO3)、氧化銦(In2O3)或者及其結(jié)合。在一個(gè)實(shí)施方式中，原材料基本上包含約35-40wt％氧化鉍，更有選約38.61wt％；約10–12wt％氧化鈣，更有選約10.62wt％；約35-40wt％氧化鐵，更有選約37wt％；約5-10wt％氧化鋯，更有選約8.02wt％；約4-6wt％氧化釩，更有選約5.65wt％。此外，有機(jī)類材料可能在溶膠凝膠過(guò)程中使用，可以使用乙醇鹽和/或丙烯酸鹽或檸檬酸鹽類技術(shù)。本領(lǐng)域中其它已知的方法，如氫氧化物共沉淀法，也可以用來(lái)作為一種制備該材料的方法。原材料的用量和選擇取決于具體的組成。原材料稱量后，步驟108中采用和現(xiàn)行的制陶技術(shù)一致的方法將它們混合，該方法可能包含使用一個(gè)攪拌螺旋槳進(jìn)行水相混合，或者使用鋼或者氧化鋯材質(zhì)的振動(dòng)球磨機(jī)進(jìn)行水相混合。在一些實(shí)施方式中，可以使用甘氨酸硝酸鹽或者噴霧熱解技術(shù)將原材料混合，以及同時(shí)使該原材料進(jìn)行反應(yīng)。隨后，上述混合后的氧化物按照步驟110干燥，該步驟可以通過(guò)該混合物倒入窗玻璃中并且在烘箱中干燥，優(yōu)選100-400℃，或者采用噴霧干燥的方式，或者采用在本領(lǐng)域中已知的其它技術(shù)。上述干燥后的氧化物混合物按照步驟112通過(guò)一個(gè)篩子進(jìn)行篩分，該步驟使粉末均勻并且打破軟的團(tuán)塊，這些團(tuán)塊在煅燒處理后可能形成密實(shí)顆粒。隨后，上述材料按照步驟114進(jìn)行預(yù)燒結(jié)處理。優(yōu)選地，該材料裝入一個(gè)如氧化鋁或者堇青石燒箱的容器中并在約800-1000℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱處 理，更優(yōu)選約900-950℃。優(yōu)選地，該著火溫度是低的，因?yàn)楦咧饻囟葘?duì)譜線寬度有不利的影響。煅燒后，上述材料按照步驟116磨細(xì)，優(yōu)選在一個(gè)振動(dòng)球磨機(jī)、磨盤(pán)式磨粉機(jī)、氣流粉碎機(jī)或者其它標(biāo)準(zhǔn)粉碎技術(shù)用來(lái)減小顆粒尺寸中位值至約0.5微米至10微米的范圍內(nèi)。優(yōu)選研磨在以水為介質(zhì)的泥漿中進(jìn)行，但也可以在乙醇或者另一種有機(jī)溶劑中進(jìn)行。隨后，上述材料按照步驟118進(jìn)行噴霧干燥。在該噴霧干燥過(guò)程中，可以使用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)添加有機(jī)添加劑，例如粘合劑、增塑劑，到該泥漿中。該材料噴霧干燥得到可壓制的細(xì)粒，優(yōu)選尺寸范圍在約10微米至150微米。隨后，上述噴霧干燥的細(xì)粒按照步驟120進(jìn)行壓制，優(yōu)選通過(guò)單軸或者等靜壓壓制方式，以實(shí)現(xiàn)壓制后的密度盡可能接近x-射線理論密度的60％。此外，也可以使用其它已知的方法，如留延成型(tapecasting)、留延壓延(tapecalendaring)或者擠壓，用來(lái)形成未焙燒的顆粒。隨后，該成型材料按照步驟122中焙燒過(guò)程進(jìn)行處理。優(yōu)選地，該成型材料放置于一個(gè)由如氧化鋁材料構(gòu)成的墊板，該材料不易于與上述石榴石材料發(fā)生反應(yīng)。在空氣或者高壓氧的氣氛下，該墊板在間歇窯或者隧道窯中溫度范圍為850℃-100℃下焙燒，用來(lái)制備致密陶瓷。在該步驟中也可以使用其他已知的處理技術(shù)，如感應(yīng)熱。上述致密陶瓷按照步驟124機(jī)械壓制，以實(shí)現(xiàn)尺寸合適或者具體應(yīng)用。3.包含改性合成石榴石組合物的設(shè)備和系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中制備的改性合成石榴石組合物可以作為鐵素體材料用于許多不同磁性微波領(lǐng)域的設(shè)備，如基于鐵素體的隔離器、循環(huán)器以及諧振器。隔離器和循環(huán)器在所有的蜂窩基站是不可或缺的，用來(lái)引導(dǎo)RF能量以及阻止該能量流動(dòng)回來(lái)，進(jìn)而破壞電路組件。于此公開(kāi)的該改性合成石榴石材料設(shè)計(jì)用來(lái)減小磁性共振譜線寬度以及增大在循環(huán)器和隔離器中鐵素體的介電常數(shù)，因此，允許循環(huán)器組件理想的小型化。圖8示意地展出了一個(gè)包含了于此公開(kāi)的改性合成石榴石組合物的循環(huán)器800的示例。正如圖8所示，該循環(huán)器800包括一對(duì)鐵素體圓盤(pán)802、804，該鐵素體盤(pán)放置于一對(duì)圓筒狀的磁體806、808之間。該鐵素體圓盤(pán) 802、804優(yōu)選由改性合成石榴石組合物組成，由此該組合物至少取代一部分的釔。在一個(gè)實(shí)施例中，該組合物可由下述所述的公式BixCay+2xY1-x-y-2zFe5-y-zZryVzO12表示，其中x大于等于0.5并且小于等于1.4；y大于等于0.3并且小于等于0.55；z大于等于0并且小于等于0.6?？梢哉{(diào)整該磁體806、808來(lái)的產(chǎn)生通過(guò)該鐵素體圓盤(pán)常用的中軸磁場(chǎng)線。優(yōu)選地，所述鐵素體圓盤(pán)具有小于或等于11Oe的磁性共振譜線寬度。圖9解釋了包含無(wú)線電收發(fā)機(jī)902、合成器904、RX過(guò)濾器、TX過(guò)濾器、磁性隔離器910和天線912的通信基站系統(tǒng)900。該磁性隔離器910可能包含于一個(gè)單通道的PA和連接的、綜合的三板式或者微帶式落入。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該磁性隔離器910包含一個(gè)改性合成石榴石組合物，該組合物是根據(jù)本發(fā)明描述的一些實(shí)施方式替代至少一些Y以及其磁性性質(zhì)和傳統(tǒng)合成石榴石相當(dāng)。正如本發(fā)明中一些實(shí)施方式所描述的，這些實(shí)施方式只是通過(guò)實(shí)例的方式呈現(xiàn)，并不是為了先限制本發(fā)明的范圍。的確，于此描述的該新穎的組合物、方法和系統(tǒng)可以通過(guò)不同的其它形式來(lái)體現(xiàn)；此外，以于此描述的組合物、方法和系統(tǒng)的形式，各種的遺漏、代替和變化可以得到，并不偏離本發(fā)明的精神。隨附的權(quán)利要求書(shū)等是用來(lái)包含這些形式和修改，為了使它們進(jìn)入本發(fā)明的范圍和精神。