CN1266913A - 静磁波器件 - Google Patents

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film
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract

本发明提供一种静磁波器件,它可以在施加一种恒定的外磁场下同时工作于多个频带。它包含:衬底;以及位于衬底上的第一和第二磁性石榴石单晶薄膜,第一和第二层具有不同的磁饱和。比较好的是,构成磁性石榴石单晶薄膜的其中一层的厚度小于靠近衬底的另一层的厚度。

Description

静磁波器件
本发明涉及包含磁性石榴石单晶薄膜的静磁波器件。
通常情况下Y3Fe5O12(简写为YIG)单晶(一种磁性石榴石单晶)是制备静磁波器件的重要物质。YIG具有各种有用的性质；最引人注目的是非常窄的铁磁性半峰宽(DH)。当用YIG晶体制备静磁波器件时，输入信号强度与以预设频率发送的输出信号强度之差最小。YIG晶体的另一性质是在相对输入信号较低的电功率水平上饱和。由于这种性质，YIG单晶薄膜被广泛用于诸如限制器和噪声滤波器之类的静磁波器件。
同样，静磁波器件也广泛采用除YIG单晶薄膜以外的磁性石榴石单晶薄膜(例如含Fe石榴石单晶薄膜)。
但是由于普通静磁波器件采用诸如YIG薄膜之类的单层磁性石榴石单晶薄膜，工作频率唯一地限定在任一频率区域内。为了使这种器件能够工作在多个频带下，需要多个静磁波器件，这带来了不便。
由上可见，需要一种静磁波器件，它可以在施加一种恒定的外磁场下同时工作于多个频带。
因此本发明的目标是提供一种静磁波器件，它包含：衬底；以及位于衬底上的第一和第二磁性石榴石单晶薄膜，第一和第二层具有不同的磁饱和。
比较好的是，构成磁性石榴石单晶薄膜的其中一层的厚度小于靠近衬底的另一层的厚度。
因此磁性石榴石单晶薄膜由包含至少两层饱和磁化强度不同的堆叠薄膜构成，从而制造出在施加一种恒定的外磁场下同时工作于多个频带的静磁波器件。
而且由于构成磁性石榴石单晶薄膜的其中一层的厚度小于靠近衬底的另一层的厚度，所以各种因素的影响(例如外部磁场施加影响的差异或者沿厚度方向静磁波传播程度的不同)得到了补偿，从而在任一工作频率下每个单元层都具有均匀的性能(例如插入损耗)。
通过以下结合附图对本发明的描述可进一步理解本发明的其他特征和优点。
通过以下结合附图对本发明较佳实施例的描述可更容易理解本发明的各种其他目标、特征和许多附加优点。
图1为本发明的静磁波器件实例的透视图；
图2为普通静磁波器件的透视图；
图3为本发明静磁波器件微波传输特性的曲线图；
图4为普通静磁波器件微波传输特性的曲线图；以及
图5为另一普通静磁波器件微波传输特性的曲线图。
以下借助实例描述本发明。但是本发明的范围比该实施例更宽并且不应局限于实例。
实例
将Gd3Ga5O12(简写为GGG)作为通过液相外延(LPE)形成磁性石榴石单晶薄膜的衬底。
纯度为99.99％的化合物Fe2O3(7.5wt％)、Y2O3(0.5wt％)、La2O3(0.1wt％)、Ga2O3(0.4wt％)、B2O3(2.0wt％)和PbO(89.5wt％)经过称量并混合在一起。混合物填充入放置在直立的电炉内的铂坩埚，并且在大约1200℃下熔化从而均化液体混合物。熔融的液体保持在890℃下从而使其在石榴石材料成分下处于超饱和状态。接着将GGG衬底浸入熔融的液体内并且旋转约10分钟以进行晶体生长。待完成晶体生长之后，从熔融的液体中拉出GGG衬底并以500rpm旋转，从而利用离心力去除粘附在最终磁性石榴石薄膜上的液体。这样在GGG衬底上就形成了厚度约为5微米的一种磁性石榴石单晶薄膜，即Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12单晶薄膜。
接着在已经形成Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12单晶薄膜的GGG衬底上通过LPE形成另一磁性石榴石单晶薄膜。
纯度为99.99％的化合物Fe2O3(7.5wt％)、Y2O3(0.5wt％)、B2O3(2.0wt％)和PbO(90.0wt％)经过称量并混合在一起。混合物填充入放置在直立的电炉内的铂坩埚，并且在大约1200℃下熔化从而均化液体混合物。熔融的液体保持在大约900℃的恒温下从而使其在石榴石材料成分下处于超饱和状态。接着将已经形成Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12单晶薄膜的GGG衬底浸入熔融的液体内并且旋转约10分钟以进行晶体生长。待完成晶体生长之后，从熔融的液体中拉出GGG衬底并以500rpm旋转，从而利用离心力去除粘附在最终磁性石榴石薄膜上的液体。这样在已经形成Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12单晶薄膜的GGG衬底上就形成了厚度约为5微米的一种磁性石榴石单晶薄膜，即Y3Fe5O12单晶薄膜。
随后利用所获得的磁性石榴石单晶堆叠薄膜制备图1所示静磁波器件。沿垂直于磁性石榴石单晶薄膜平面的方向施加240mT的外磁场，并且测量了1.5-3.5GHz范围内的微波传输特性。
图1为静磁波器件的透视图。在图1中，标号1表示GGG衬底；2表示第一磁性石榴石单晶薄膜Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12；3表示第二石榴石单晶薄膜Y3Fe5O12(比较好的是比第一薄膜薄)；5表示微带线；6表示输入端；而7表示输出端。
图3示出了本实例静磁波器件的传输特性。如图3所示，大约在1.7GHz和3.3GHz附近观察到两个吸收峰，这表明器件可以工作在两个频带上。本实例的磁性石榴石单晶薄膜由两层组成，一层的成分为Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12而另一层的成分为Y3Fe5O12，并且两层具有不同的饱和磁化强度。
比较实例1
将GGG作为通过液相外延(LPE)形成磁性石榴石单晶薄膜的衬底。
纯度为99.99％的化合物Fe2O3(7.5wt％)、Y2O3(0.5wt％)、B2O3(2.0wt％)和PbO(90.0wt％)经过称量并混合在一起。混合物填充入放置在直立的电炉内的铂坩埚，并且在大约1200℃下熔化从而均化液体混合物。熔融的液体保持在900℃的恒温下从而使其在石榴石材料成分下处于超饱和状态。接着将GGG衬底浸入熔融的液体内并且旋转约20分钟以进行晶体生长。待完成晶体生长之后，从熔融的液体中拉出GGG衬底并以500rpm旋转，从而利用离心力去除粘附在最终磁性石榴石薄膜上的液体。这样在GGG衬底上就形成了厚度约为10微米的一种磁性石榴石单晶薄膜，即Y3Fe5O12单晶薄膜。
随后利用所获得的Y3Fe5O12制备图2所示静磁波器件。与实例中一样，沿垂直于磁性石榴石单晶薄膜平面的方向施加240mT的外磁场，并且测量了1.5-3.5GHz范围内的微波传输特性。
图2为比较实例1的静磁波器件的透视图。在图2中，标号1表示GGG衬底；4表示石榴石单晶薄膜Y3Fe5O12；5表示微带线；6表示输入端；而7表示输出端。
图4示出了比较实例1静磁波器件的传输特性。如图4所示，大约在1.7GHz附近观察到一个吸收峰，这表明器件只能工作在一个频带上。利用取样振动型磁力计测得的Y3Fe5O12单晶薄膜的饱和磁化强度为176mT。
比较实例2
将GGG作为通过液相外延(LPE)形成磁性石榴石单晶薄膜的衬底。
纯度为99.99％的化合物Fe2O3(7.5wt％)、Y2O3(0.5wt％)、La2O3(0.1wt％)、Ga2O3(0.4wt％)、B2O3(2.0wt％)和PbO(89.5wt％)经过称量并混合在一起。混合物填充入放置在直立的电炉内的铂坩埚，并且在大约1200℃下熔化从而均化液体混合物。熔融的液体保持在890℃下从而使其在石榴石材料成分下处于超饱和状态。接着将GGG衬底浸入熔融的液体内并且旋转约10分钟以进行晶体生长。待完成晶体生长之后，从熔融的液体中拉出GGG衬底并以500rpm旋转，从而利用离心力去除粘附在最终磁性石榴石薄膜上的液体。这样在GGG衬底上就形成了厚度约为10微米的一种磁性石榴石单晶薄膜，即Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12单晶薄膜。
随后利用所获得的Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12并在与比较实例1同样的条件下制备静磁波器件。与实例中一样，沿垂直于磁性石榴石单晶薄膜平面的方向施加240mT的外磁场，并且测量了1.5-3.5GHz范围内的微波传输特性。
图5示出了比较实例2静磁波器件的传输特性。如图5所示，大约在3.3GHz附近观察到一个吸收峰，这表明器件只能唯一地工作在一个频带上。利用取样振动型磁力计测得的Y3Fe5O12单晶薄膜的饱和磁化强度为125mT。
虽然以上借助较佳实施例具体描述了本发明，但是对于本领域内技术人员来说可以在不偏离本发明精神的前提下对本发明作形式和细节上的修改。

Claims (4)

1.一种静磁波器件，其特征在于包含：
衬底；以及
位于衬底上的第一和第二磁性石榴石单晶薄膜，第一和第二层具有不同的磁饱和。
2.如权利要求1所述的静磁波器件，其特征在于衬底、第一和第二层以一层放置在另一层顶面上的方式堆叠。
3.如权利要求2所述的静磁波器件，其特征在于第一层比第二层更为靠近衬底并且第二层的厚度小于第一层的厚度。
4.如权利要求2所述的静磁波器件，其特征在于所述第二层是所述第一和第二层的最顶层并且其上形成有微带线。
CN00104010A 1999-03-09 2000-03-08 静磁波器件 Pending CN1266913A (zh)

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