CN1054503A - 无稀土低磁矩磁光材料及其制备方法 - Google Patents
无稀土低磁矩磁光材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1054503A CN1054503A CN 90100951 CN90100951A CN1054503A CN 1054503 A CN1054503 A CN 1054503A CN 90100951 CN90100951 CN 90100951 CN 90100951 A CN90100951 A CN 90100951A CN 1054503 A CN1054503 A CN 1054503A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- single crystal
- magneto
- bismuth
- iron garnet
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 18
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 13
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 9
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 8
- MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N iron yttrium Chemical compound [Fe].[Y] MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 150000001621 bismuth Chemical class 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 240000005373 Panax quinquefolius Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本发明属于磁性材料及其制备方法,特别是制备
用于光通讯,光学测量系统中的磁光材料及其制备该
材料的专用方法领域,该材料组成为{Bi3-2KCa2K}
[Fe2-YMY 1](Fe3-KMX 2)O12,采用无铅助熔剂方法制
备。其单晶磁矩低0-640Oe,磁光性能好,该方法操
作简单,而且去掉铅的污染。
Description
本发明属于磁性材料及其制备方法,特别是制备用于光通讯,光学测量系统中的磁光单晶材料及其制备该种材料的方法领域。
目前传统上采用的红外、可见光磁光单晶材料是Y3Fe5O12石榴石单晶及其稀土元素或(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:1750 Oe
居里温度:275℃
比磁光法拉弟旋转角(1300nm)200度/cm
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,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还有比法拉弟旋转角小,磁矩较大,所需外加饱和磁场大的缺点。
参考文献:(1)J.F.Dillon Jr,J.Magn.Mat,31-34,1(1983).
(2)D.Pardi,Thin Solid Films,114,187(1984).
(3)G.B.Scott etal.,Appl.Phys,9,71(1976).
本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点和不足之处,为了节约大量稀土元素,降低成本,提供一种用铋替带稀土的含铋的铁石榴石(以下简称BCVIG)单晶磁光材料,该材料具有低磁矩,比法拉弟旋转高达1200度/cm的优点以及提供一种使用Bi2O3为助熔剂的烧结温度低,没有铅污染的专门用来制备含铋的铁石榴石的方法。
本发明提供的BCVIG含铋铁石榴石单晶具有不含稀土低磁矩而且可调整,磁矩在0-6400e,磁光性能高,比法拉弟旋转比YIG单晶高,高达1200度/cm(在1300nm以下),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-vM1 vFe3-xM1 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In.Ge.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。在已有技术中,制造钇铁石榴石单晶需采用PbO和PbF2助熔剂,由于加入Pb后增大了钇铁石榴石的光吸收,使得单晶品质下降,另外对环境带来Pb污染。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份而掺进去,取代了稀土元素改进单晶材料品质。
具体生长BCVIG单晶方法如下: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精度材料,原料混合、研磨再经高温烧结即可,所需原料配比如下:
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900C后断电,让其自然冷却到室温,取出白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小时再放入白金坩埚内压紧,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900C断电,生长出含铋铁石榴石单晶的成份为Bi1.16Ca1.84Fe3.98In0.1V0.92O12的大块晶体,
产额约为40%,Ms≈180aus,居里点Tc=250C.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单晶由于In4+、Ge4+、V5+、Ga3+离子的代入不仅使材料的磁化强度下降,并可调整为0-6400e,而且磁晶各向异性也降低。比法拉弟旋转比(1300以下)为1200度/cm。用本发明制做的单晶材料取0.6mm厚度(YIG单晶要用2.2mm厚)就实现45度磁光旋转,所用外磁场体积也大大减少,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
本发明单晶与YIG晶体相比,制做磁光器件性能价格比更高,节省材料,器件体积小而且性能好,并且制备方法简单,不使用含铅助熔剂成分,对人体危害小,减少环境污染。
图2给出几种石榴石单晶的磁光优值,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 (3)
1、一种含铋的铁石榴石磁光单晶材料,其特征在于:
由{Bi3-2xCa2x}[Fe2-yM1 y](Fe3-xM2 x)O12组成,
其中M1=In.Ge,M2=V.Ga,
Y=0-0.4,X=0.8-1.35
2、一种专用于制备权利要求1所述的含铋的铁石榴石磁光单晶材料的无铅助熔剂法,其特征在于:以采用Bi2O3助熔剂,其成分配比为:
CaCo3V2O5Fe2O3InO3Bi2O3
28-35 10-5 25-33 0-4 26-33
原料经混合研磨1-5小时,放入白金坩埚内压紧后装入硅碳棒炉中,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。
3、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助熔剂法,其特征在于:所用原料均采用分析纯以上纯度。
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 true CN1054503A (zh) | 1991-09-11 |
CN1020388C 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 (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100350300C (zh) * | 2002-02-22 | 2007-11-21 | Tdk株式会社 | 具备磁性石榴石材料的法拉第转子和光器件 |
CN102272070A (zh) * | 2008-12-25 | 2011-12-07 | 株式会社根本研究所 | 透光性多晶材料及其制造方法 |
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 |
CN103649384A (zh) * | 2011-06-06 | 2014-03-19 | 天工方案公司 | 稀土减少的石榴石系统和相关的微波应用 |
CN109563640A (zh) * | 2016-07-13 | 2019-04-02 | 天工方案公司 | 温度不敏感介电常数石榴石 |
Families Citing this family (1)
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 |
-
1990
- 1990-02-28 CN CN 90100951 patent/CN1020388C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100350300C (zh) * | 2002-02-22 | 2007-11-21 | Tdk株式会社 | 具备磁性石榴石材料的法拉第转子和光器件 |
CN101187063B (zh) * | 2002-02-22 | 2011-06-15 | Tdk株式会社 | 磁性石榴石材料、光器件、铋置换稀土类铁榴石单晶膜及制法、坩埚 |
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 |
CN102272070A (zh) * | 2008-12-25 | 2011-12-07 | 株式会社根本研究所 | 透光性多晶材料及其制造方法 |
US8470724B2 (en) | 2008-12-25 | 2013-06-25 | Inter-University Research Institute Corporation, National Institutes Of Natural Sciences | Transparent polycrystalline material and production process for the same |
CN103649384A (zh) * | 2011-06-06 | 2014-03-19 | 天工方案公司 | 稀土减少的石榴石系统和相关的微波应用 |
JP2016216345A (ja) * | 2011-06-06 | 2016-12-22 | スカイワークス ソリューションズ, インコーポレイテッドSkyworks Solutions, Inc. | 希土類低減ガーネット系および関連のマイクロ波適用例 |
CN103649384B (zh) * | 2011-06-06 | 2017-03-22 | 天工方案公司 | 稀土减少的石榴石系统和相关的微波应用 |
CN107034517A (zh) * | 2011-06-06 | 2017-08-11 | 天工方案公司 | 改性的石榴石结构和射频系统 |
US10230146B2 (en) | 2011-06-06 | 2019-03-12 | Skyworks Solutions, Inc. | Rare earth reduced garnet systems and related microwave applications |
CN109563640A (zh) * | 2016-07-13 | 2019-04-02 | 天工方案公司 | 温度不敏感介电常数石榴石 |
CN109563640B (zh) * | 2016-07-13 | 2021-11-05 | 天工方案公司 | 温度不敏感介电常数石榴石 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1020388C (zh) | 1993-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nagata et al. | Properties of the hot-pressed strontium barium niobate ceramics | |
Takeuchi et al. | Faraday rotation and optical absorption of a single crystal of bismuth‐substituted gadolinium iron garnet | |
CN102011188B (zh) | 二次熔融法生长稀土正铁氧体光磁功能晶体的方法 | |
CA2015606A1 (en) | Method of manufacturing shaped body made of ferrite crystals of garnet polycrystal structure | |
CN1054503A (zh) | 无稀土低磁矩磁光材料及其制备方法 | |
US20050157219A1 (en) | Terbium type paramagnetic garnet single crystal and magneto-optical device | |
EP0796931A1 (en) | Cerium-containing magnetic garnet single crystal and producing method thereof | |
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 | |
CN103866388A (zh) | 一种立方相萤石型铌酸铽钙磁光晶体及其制备方法 | |
JPH08290998A (ja) | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶 | |
Tsushima et al. | Research activities on magneto-optical devices in Japan | |
JPH08290997A (ja) | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶 | |
EP0690153B1 (en) | Oxide garnet single crystal | |
JPS61101450A (ja) | 非晶質強磁性酸化物 | |
EP0634684B1 (en) | Magneto-optical element | |
CN1064723C (zh) | 一种钕钡铜氧超导单晶体的制备方法 | |
JP2914456B2 (ja) | ファラデー回転子 | |
JPS627631A (ja) | 磁気光学素子 | |
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 | |
JP2679157B2 (ja) | テルビウム鉄ガーネット及びそれを用いた磁気光学素子 | |
CN114182339A (zh) | 一种生长稀土掺杂钇铁石榴石单晶材料的方法 | |
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 | |
CN1015920B (zh) | 四硼酸锂(lbo)单晶的坩埚下降法生长 | |
CN1062805A (zh) | 锰铋加轻稀土元素的磁光薄膜介质 |
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 |