CN1020388C - 一种含铋的石榴石磁光单晶材料的制造方法 - Google Patents

一种含铋的石榴石磁光单晶材料的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1020388C
CN1020388C CN 90100951 CN90100951A CN1020388C CN 1020388 C CN1020388 C CN 1020388C CN 90100951 CN90100951 CN 90100951 CN 90100951 A CN90100951 A CN 90100951A CN 1020388 C CN1020388 C CN 1020388C
Authority
CN
China
Prior art keywords
single crystal
magneto
bismuth
iron garnet
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 90100951
Other languages
English (en)
Other versions
CN1054503A (zh
Inventor
李顺方
张鹏翔
刘玉龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Physics of CAS
Original Assignee
Institute of Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Physics of CAS filed Critical Institute of Physics of CAS
Priority to CN 90100951 priority Critical patent/CN1020388C/zh
Publication of CN1054503A publication Critical patent/CN1054503A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1020388C publication Critical patent/CN1020388C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明属于磁性材料制备方法，特别是制备用于通讯，光学测量系统中的磁光单晶材料制备方法领域。本发明方法不含有铅，用Bi2O3做助熔剂，用铋取代稀土，按Bi3-2xCa2x[Fe2-yMy1](Fe3-xMx 2)O12组成配比，经混合、研磨高温烧结用Bi2O3做助熔剂，制备含铋的铁石榴石的无铅制备方法。该方法使烧结温度降低，消除了铅的污染，并大大提高了单晶材料的性质。

Description

本发明属于磁性材料制备方法，特别是制备用于光通讯，光测量系统中的磁光单晶材料制备方法领域。
目前传统上采用的红外、可见光磁光单晶材料是Y2Fe5O12及其稀土元素或（和）Bi的替代物。这类材料一般采用助熔剂法生长。通常用PbO和PbF2做助熔剂，将一定比例的Y2O3、Fe2O3与助熔剂混合后，然后放入白金坩埚内，加热到达1250℃左右，再缓缓降温，在一定温度下单晶钇铁石榴石会结晶出来。
这种材料一般磁矩在：1750Gs
居里温度：275℃
比磁光法拉弟旋转角（1300nm）200度/cm
如参考文献：
（1）J.F.Dillon    Jr，J.Magn.Mat.31-34，1（1983）.
（2）G.Pardi.Thin    Solid    Films，114，187（1984）.
（3）G.B.Scott etsal.Appl.Phys，9，71（1976）中所述，这种制备方法在生产磁光材料中需消耗大量的Y2O3或其它稀土元素，成本高并且烧结温度高;由于加入Pb后增大钇铁石榴石的光吸收，使单晶品质下降;使用PbO和PbF2作助熔剂还带来了铅对环境污染问题。用这种方法生产的钇铁石榴石单晶材料比法拉弟旋转角小，磁矩较大，所需外加饱和磁场大的缺点。又如参考文献：《磁性材料与器件》88年第3期第16-19页中所述，还有一种采用助熔剂法制备铋钙铟钒铁氧体单晶材料，它 具有小的Kl/Ms和ΔH，低的4πMs，高的Qc，主要用于制作微波器件。
本发明的目的在于克服上述已有技术缺点和不足之处，为了节约大量稀土元素，降低成本，提高磁光单晶材料的品质，和消除铅的污染。从而提供一种用Bi2O3做助熔剂，以铋代替稀土元素的含铋的铁石榴石单晶磁光材料的无铅制备方法。
本发明提供的BCVIG含铁石榴石单晶具有不含稀土，低磁矩而且可调整，磁矩在0-640Gs，磁光性能高，比法拉弟旋转角比YIG单晶高4-8倍，高达1200度/cm（在1300nm以下）。该材料满足了制备光的隔离器、环行器、调制器、光开关元件的要求。其该含铋铁石榴石单晶材料的组成为：
Bi3-2xCa2xFe2-yM1 yFe3-xM2 xO12
其中M1＝In、Ge，M2＝V.Ga，Y＝0-0.4，X＝0.8-1.35，
这种含铋铁石榴石单晶为黑色，晶粒大小约1-2cm表面光亮呈石榴石状由于该单晶材料用铋替代稀土元素和掺入InGe.V.Ga离子不仅使材料的饱和磁化强度下降、可调整、而且磁晶各向异性也降低，大大地有利于磁光器件的制备和减少器件的体积。所提供的专用于制造该单晶的方法采用无铅助熔剂法。我们采用无铅助熔剂Bi2O3，Bi2O3助熔剂一个作用是降低单晶材料烧结温度，另外它又做为单晶本身成分而掺进去，取代了稀土元素改进单晶材料品质。
本发明提供的一种含铋的铁石榴石磁光单晶材料无铅制造 方法如下：首先按下述的原料克分子配比称料，原料均用市售分析纯以上纯度材料，配比如下：
原料：Bi2O3.CaCo3.V2O5.Fe2O3.InO3
克分子比：26-33、28-35、10-5、25-33、0-4、
按上述克分子比称好料混合研磨1-5小时后，放入白金坩埚内压紧，把白金坩埚放入硅碳棒炉内升温到1150℃-1250℃，然后保温5-15℃小时后，以0.2-2.0℃/小时的速度降温至900℃后断电，让其自然冷却到室温，取出铂金坩埚内的黑色晶体即是含铋铁石榴石单晶。
实施例1
均用市售的分析纯原料，称量CaCo3按33%克分子比为18.30g，V2O5按7%克分子比称7.06g，Fe2O3按29%克分子比称25.66g，In2O3按1%克分子比称1.35g，Bi2O3称77.45g。将各种原料混合研磨5小时再放入铂金坩埚内压紧，再放入硅碳棒炉中升温至1200℃保温10小时后，以0.5-2℃/小时的速度降温至900℃断电，生长出含铁石榴石单晶。法拉弟旋转与光吸收测量如图1所示。
本发明制备的含铋铁石榴石磁光单晶材料的无铅制造方法，由于加入Bi2O3做助熔剂而无铅，又由铋取代稀土元素，从而降低烧结温度，还大大提高了晶体磁光性能;制备方法简单，产额约为40%。没有铅对环境污染。在制备时还由于In4+、Ge4+、V5+、Ga3+离子代入不仅使材料的磁化强度下降，并可调整为0-640Gs，而且磁晶各向异性也降低。比法拉弟旋转角（1300以下）为1200度/cm。用本发明方法制做的单晶材料取 0.6mm厚度（YIG单晶要用2.2厚）就实现45度磁光旋转，做成的磁光隔离器的指标为：
1300nm    1500nm
损耗    隔离    损耗    隔离
用BCVIG做的器件    1.2db    ≥40db    1.2db    ≥40db
美国器件    1.2db    ≥34db    1.0db    ≥34db
日本器件    ≤1.0db    ≥35db    ≤1.0db    ≥35db
图2给出几种石榴石的磁光优值，最低值的曲线是纯YAG单晶的，中间值曲线是采用有铅助熔剂法生长的BCVIG晶体的，最高值的曲线是本发明的无铅助熔剂法生长的BCVIG单晶的高的磁光优值。

Claims (2)

1、一种含铋的铁石榴石磁光单晶材料的无铅制造方法，其特征在于：
含铋的铁石榴石磁光单晶材料由Bi3-2xCa2x[Fe2-yM1 y](Fe3-xM2 x)O12组成，其成份配比为：
CaCo3V2O5Fe2O3InO3Bi2O3
28-35  10-5  25-33  0-4  26-33
Bi2O3作为助熔剂；原料经混合研磨5小时，放入白金坩埚内压紧后装入硅炭棒炉中，升温至1150℃1250℃后保温5-15小时，再以0.2-2.0度/小时速度降温至900℃断电，让其自然冷却到室温。
2、按权利要求1所述的制备含铋的铁石榴石磁光单晶材料的无铅照制造方法，其特征在于：所用原料纯度均采用分析纯以上纯度。
CN 90100951 1990-02-28 1990-02-28 一种含铋的石榴石磁光单晶材料的制造方法 Expired - Fee Related CN1020388C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 90100951 CN1020388C (zh) 1990-02-28 1990-02-28 一种含铋的石榴石磁光单晶材料的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 90100951 CN1020388C (zh) 1990-02-28 1990-02-28 一种含铋的石榴石磁光单晶材料的制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1054503A CN1054503A (zh) 1991-09-11
CN1020388C true CN1020388C (zh) 1993-04-28

Family

ID=4876883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 90100951 Expired - Fee Related CN1020388C (zh) 1990-02-28 1990-02-28 一种含铋的石榴石磁光单晶材料的制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1020388C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101061263B (zh) * 2004-11-19 2011-03-23 Tdk株式会社 磁性石榴石单晶及使用其的光学元件和单晶的制造方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7133189B2 (en) * 2002-02-22 2006-11-07 Tdk Corporation Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same
CN101319390B (zh) * 2008-06-06 2012-12-26 电子科技大学 无铅镥铋石榴石薄膜制备方法
JP5710982B2 (ja) 2008-12-25 2015-04-30 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 透光性多結晶材料及びその製造方法
WO2012170259A2 (en) * 2011-06-06 2012-12-13 Skyworks Solutions, Inc. Rare earth reduced garnet systems and related microwave applications
US10773972B2 (en) * 2016-07-13 2020-09-15 Skyworks Solutions, Inc. Temperature insensitive dielectric constant garnets

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101061263B (zh) * 2004-11-19 2011-03-23 Tdk株式会社 磁性石榴石单晶及使用其的光学元件和单晶的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1054503A (zh) 1991-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1020388C (zh) 一种含铋的石榴石磁光单晶材料的制造方法
CN105133015A (zh) 一种掺杂钒酸铽磁光晶体、生长方法及其应用
US5640516A (en) Faraday rotator
CN115852489A (zh) 一种高含铈立方相铈钪镓石榴石磁光晶体制备方法与应用
WO2003032339A2 (en) Process for fabricating an article comprising a magneto-optic garnet material
US5466388A (en) Material for magnetostatic-wave devices
CN103866388A (zh) 一种立方相萤石型铌酸铽钙磁光晶体及其制备方法
KR20010049925A (ko) 자성 가넷 단결정 및 이를 이용한 패러데이 회전자
JPH08290998A (ja) ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶
JPS60255696A (ja) ビスマス置換磁性ガ−ネツト単結晶の製造方法
JP2001044027A (ja) 磁性ガーネット単結晶およびそれを用いたファラデー回転子
US5616176A (en) Oxide garnet single crystal
US5596447A (en) Magnetooptical element
CN1064723C (zh) 一种钕钡铜氧超导单晶体的制备方法
JP3217721B2 (ja) ファラデー素子及びファラデー素子の製造方法
JP2874320B2 (ja) 磁気光学材料、その製造法およびそれを用いた光素子
JPH09202697A (ja) Ｂｉ置換型ガーネットの製造方法
CN1015920B (zh) 四硼酸锂(lbo)单晶的坩埚下降法生长
JPS627631A (ja) 磁気光学素子
CN111719183A (zh) 一种磁光晶体及其制备方法和用途
KR100345021B1 (ko) 자기광학소자
CN1062805A (zh) 锰铋加轻稀土元素的磁光薄膜介质
JPH0476351B2 (zh)
CN117265662A (zh) 适用于1310nm波段的具强磁光效应、高居里温度、高含铋掺钕稀土铁石榴石晶体
JP2914456B2 (ja) ファラデー回転子

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee