The effect of $TiO_2$ addition on the sinterability and temperature dependence of electromechanical coupling factor, k, was investigated. The compositions of test specimens were expressed by $\underline{[(NiO)_{0.82}(CuO)_{0.16}(CoO)_{0.02}Fe_2O_3]_{1-χ}(TiO_2)_χ}$ and $\underline{[(NiO)_{0.82}(CuO)_{0.16}(CoO)_{0.02}Fe_2O_3]_{1-y}(Fe_2TiO_4)_y}$, and the values of x or y were seledted to vary from 0 to 0.05.
Test specimens of each composition were sintered at 1100℃, 1150℃, 1200℃ and 1250℃ for 2 hours. Some specimens were also sintered at 1300^℃ for 2 hours.
The density of specimens was slightly increased by 2.0 mole% addition of $TiO_2$ of $Fe_2TiO_4$, but was decreased by 5.0 mole% addition of $TiO_2$ or $Fe_2TiO_4$. The optimum sintering temperature was 1200℃.
As the content of $TiO_2$ or $Fe_2TiO_4$ increased, the magneto crystalline anisotropy compensation temperature, Tcom also increased. Substitution of two $Fe^{3+}$ ions by $Ti^{4+}+FE^{2+}$ ions on octahedral sites in the spinel lattice yield positive first order magnetocrystalline anisotropy constant. The anisotropy compensation temperature shift in the presence of $Fe^{2+} + Ti^{4+}$, however, was less pronounced than in the case of $Co^{2+}$ substitution, because the value of $K_1$ of $Fe^{2+}$ was less positive than that of $Co^{2+}$.
The optimum DC bias was 5 Oe. The mechanical quality factor. Q of resonance was extremly large in every specimen, and the values of Q were generally in the 1,000 - 4,000 range.
The maximum electromechanical coupling factor, kmax, was closely related to the density of specimens. The low porosity minimized the internal shape anisotropy caused by the presence of non-spherical pores. So the valves of kmax were increased with increasing density.
Ni-Cu-Co ferrite에 $TiO_2$ 또는 $Fe_2O_3$ 와 $TiO_2$ 를 5 mole % 까지 첨가하여 소결성과 자기 이방성에 관련되는 전기기계 결합계수의 온도 의존성을 고찰하였다. $TiO_2$를 첨가한 조성은 $[(NiO)_{0.82} (CuO)_{0.16} (CoO)_{0.02} Fe_2O_3]_{1-x} (TiO_2)_x$ 이고, $Fe_2O_3$ 와 $TiO_2$를 첨가한 조성은 $[(NiO)_{0.82} (CuO)_{0.16} (CoO)_{0.02} Fe_2O_3]_{1-y} (Fe_2TiO_4)_y$에서 x와 y는 0 ∼ 0.05 이며, 900℃에서 하소하고, 1100℃ 1150℃ 1200℃와 1250℃에서 소결하였으며, $Fe_2O_3$ 와 $TiO_2$ 를 첨가한 조성은 1300℃에서도 소결하였다.
$TiO_2$ 또는 $Fe_2O_3$ 와 $TiO_2$ 첨가에 따른 밀도는 크게 변화하지 않았으며, $TiO_2$ 나 $Fe_2O_3$와 $TiO_2$ 첨가에서 모두 2 mole% 첨가시에 밀도가 약간 높아졌다가 5 mole% 첨가시에는 감소 하였다. 최적 소결 온도는 1200℃이며, $TiO_2$는 grain boundary를 고착시켜서 불연속 입자성장을 억제시키지 못하며, 오히려 $Ti^{4+}$ 가 spinel 구조의 octahedral site에 들어갔다고 판단된다.
$TiO_2$나 $Fe_2O_3$와 $TiO_2$의 첨가량이 증가함에 따라 자기결정 이방성 보상온도, Tcom가 증가하였다. 즉 $TiO_2$의 첨가가 자기결정 이방성을 보상하는데, 이것은 $Ti^{4+}$가 spinel 구조의 octahedral site에 들어가서, $2 Fe^{3+} \to Fe^{2+} + Ti^{4+}$로 치환 시켜서, 이 때 $Fe^{2+}$가 자기결정 이방성을 보상하기 때문이라고 사료된다. 그러나 $Fe^{2+}$은 $Co^{2+}$ 보다 일차 자기결정 이방성 계수, $K_1$ 의 절대값이 작으므로 보상온도, Tcom은 $Co^{2+}$ 첨가의 경우보다 적게 증가했다. $TiO_2$ 나, $Fe_2O_3$와 $TiO_2$의 첨가량과 보상온도, Tcom 간의 정량적인 관계는 알 수 없었으며, Tcom은 20℃ 이상 증가하지 않았다.
최적 DC bias는 5 Oe 이었으며, mechanical quality factor는 매우 높아서 1,000 ∼ 4,000 이었다. Maximum coupling factor, kmax은 밀도와 밀접한 관계를 보인다. 이것은 내부 형태 이방성이 주로 pore의 형태에 따라 좌우되며, 밀도가 높을수록 pore가 줄어들고, pore의 형태도 원형을 나타낼 것이므로 내부형태 이방성이 감소하여 coupling factor, k의 증가를 초래하였다고 판단된다.
