新型复合稀土铁石榴石薄膜的液相外延制备及其性能研究

摘要

该文综述了磁光材料特别是稀土铁石榴石材料的发展历史和研究现状,对掺Bi复合铁石榴石薄膜的液相外延生长条件及磁光性能进行了研究,并用自行组建的CGX-1型磁光法拉第旋转测试仪,对生长的薄膜样品进行磁光性能测试,测试结果表明:将两种法拉第旋转温度及波长系数符号相反的石榴石型材料进行复合是改善稀土铁石榴石晶体法拉第旋转温度、波长特性的一种行之有效的办法.该课题工作包括生长YIG,Bi:YIG,YbIG,及在Bi:YIG基片上液相外延生长YbIG薄膜的实验构想、相图分析、配方的选择、薄膜生长和材料结构测试与性能分析.成功搭建了双炉液相外延设备,并成功生长单晶外延膜.实验采用改进的高温助熔剂法,以Bi<,2>O<,3>为主助熔剂在GGG(Gd<,3>Ga<,5>O<,12>)基片外延生长以Bi<'3+>替代的BiYIG稀土铁氧体薄膜,以PbO为主助熔剂在GGG基片上外延生长YbIG薄膜,最终在BiYIG基片上外延生长YbIG薄膜.该文详细讨论了实验过程,通过XRD分析薄膜的铁石榴石晶相及SEM/EDX观察薄膜的表面及剖面形貌和成分分析,法拉第旋转测试系统测试.其次,该文首次提出通过结构复合,将磁光性能(温度系数和波长系数)相反的基片与薄膜材料通过液相外延生长的方式结合得到磁光材料性能上的复合.

目录

摘要

第一章绪论

§1.1引言

§1.2稀土铁石榴石材料

§1.2.1稀土铁石榴石的晶体结构和元素替代

§1.2.2稀土铁石榴石材料的磁光性能

§1.2.3稀土铁石榴石材料的制备方法

§1.3稀土铁石榴石材料的应用——磁光器件

§1.3.1稀土铁石榴石材料在光纤通信中的应用——磁光隔离器

§1.3.2稀土铁石榴石材料在传感测量中的应用——磁光电流/磁场传感器

§1.3.3 稀土铁石榴石材料在信息存储中的应用---磁光存储

§1.4磁光隔离器研究进展

§1.4.1光隔离器国内外研制的现状与发展

§1.4.2光隔离器研制中需重点解决的几个问题

§1.4.3新型宽带温度稳定光隔离器

§1.5问题的提出与本课题的目的

参考文献

第二章液相外延方法基本原理及设备简介

§2.1液相外延生长单晶薄膜设备简介

§2.1.1液相外延薄膜生长炉

§2.1.2程序控制仪

§2.2助溶剂与基片的选择

§2.2.1助溶剂的选择

§2.2.2基片的选择

§2.3液相外延制备YIG薄膜熔料配比

§2.4 YIG薄膜结构与性能测试

§2.4.1磁光旋转谱测量与磁光参数的确定

§2.4.2 CGX-1型磁光法拉第旋转测试仪简介

§2.4.3磁光参数的确定

§2.4.4 X射线粉末衍射(XRD)

§2.5小结

参考文献

第三章稀土铁石榴石薄膜的制备及结构与性能测试

§3.1引言

§3.2实验一：掺杂YIG膜的LPE生长与测试

§3.2.1纯YIG膜LPE生长

§3.2.2外延过程中主要控制参数

§3.3实验二：Bi：YIG薄膜LPE制备及测试

§3.3.1 Bi：YIG薄膜生长及结构与性能测试

§3.3.2 Bi：YIG薄膜磁光性能研究

§3.4实验三YbIG薄膜的制备与测试

§3.4.1 LPE制备YbIG薄膜

§3.5实验四YbIG/BiYIG复合薄膜的制备与测试

§3.5.1生长YbIG/BiYIG复合薄膜的考虑

§3.5.2 YbIG/BiYIG薄膜的制备

§3.5.3YbIG/BiYIG复合薄膜的性能复合之考虑

§3.6小结

参考文献

第四章总结

致谢

附录