CN1329184A - 铋取代的石榴石厚膜材料及其生产方法 - Google Patents

铋取代的石榴石厚膜材料及其生产方法 Download PDF

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Abstract

一种通过液相生长方法在石榴石基底上生长的用于铋取代的石榴石厚膜材料,该材料含有作为主要成分的Gd、Yb、Bi、Fe和Al,其中,石榴石厚膜的组成由下列通式表示:Gd3－x－yYbxBiyFe5－zAl2O12(0<x≤0.5,0.85≤y≤1.55且0.15≤z≤0.65),而且在石榴石厚膜中含有0到4.0重量%(不包括0)的氧化硼(B2O3)和氧化铅(PbO)。

Description

铋取代的石榴石厚膜材料及其生产方法
本发明涉及一种在光学石榴石材料中，具有法拉第旋转效应的铋(Bi)取代的石榴石及其生产方法，更具体地说，涉及一种通过液相生长方法生长的GdBi型石榴石单晶厚膜及其生产方法。
迄今为止，已经开发了基于法拉第旋转效应的设备并实际使用于光通信或光学信息处理中。在使用半导体激光振荡器的光通信装置中，当来自光纤电缆或连接器的反射光回到激光振荡部分时，使振荡器噪音增加。因此，已经使用了利用法拉第旋转效应的光学隔离器，以便确保振荡处于断开反射光的状态。
具有大法拉第旋转效应的铋取代型稀土石榴石是通过LEP方法、助熔剂法等等生长的，并用作近红外区的隔离器。
特别地，因为通过LPE方法生长的石榴石厚膜产率很好，所以目前大多数石榴石厚膜都是用这种方法制备的。
现在，在使用光纤电缆的通信系统中，已经利用了1.31μm到1.55μm，以及1.6到2μm的波段。
在这种波段中，作为用于近红外区的法拉第旋转设备的材料，有用LPE方法制备的TbBi型石榴石厚膜和GdBi型(Ga或Al取代的)石榴石厚膜在市场上已有销售。
前一种材料每45度的法拉第旋转具有小的温度变化系数，大约为0.04到0.06度/℃，但是施加的磁场强度Hs高达大约800到1200奥斯特，需要强力的永久磁铁。该材料的磁化反转温度大约为-50℃或更低，而且可以在宽的温度范围内使用。
另一方面，后一种材料每45度的法拉第旋转具有大的温度变化系数，大约为0.08度/℃，Hs小到大约300奥斯特，磁化反转温度高达大约-10℃，且工作温度范围接近生活环境温度。
因此，市场要求增加具有令人满意温度特性的TbBi型石榴石材料。
然而，对于稀土Bi型石榴石材料来说，Tb离子的吸收光谱出现在波长为1.6μm或更长的区域，如在期刊Applied Physics(应用物理)，38卷，第3期，1038页中标题为“Effect of Impurities on the Optical Properties of Yttrium Iron Garnet”(杂质对钇铁石榴石的光学特性的影响)文献的图表所示，而且TbBi石榴石材料在此波长范围内传输损耗的增加是不可避免的。
另一方面，对于GdBi型(Ga、Al取代的)石榴石厚膜来说，在期刊Crystal Growth(晶体生长)，64(1983)，275页中题为“LPE Growth of Bismuth SubstitutedGadolinium Gallium Iron Garnet Layers：Systematization of Experimental Result”(铋取代的钆镓铁石榴石层：试验结果系列化)的文献中描述了该生产条件，但是该文献没有建议过GdBi型(Yb、Al取代的)石榴石厚膜。
理想情况是光学隔离器在前进方向具有较高的透射率，而在相反的方向具有较低的透射率。
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种用于铋取代的石榴石厚膜的材料及其生产方法，该材料能够在TbBi型石榴石固有的大约1.6μm的波长内避免光吸收，且提高GdBi型石榴石的法拉第旋转效应的温度变化系数。
本发明的另一个目的是通过使用市场上可买到的、具有大生长基底直径的取代的钆-镓-石榴石(SGGG)基底以降低成本。
本发明的再一个目的是提供用于波长范围超过大约1.5μm的法拉第旋转设备。
按照本发明的一方面，提供一种铋取代的石榴石厚膜材料，该材料通过液相生长方法，在石榴石基底上生长并含有作为主要成分的Gd、Yb、Bi、Fe和Al，其中，石榴石厚膜的组成由下列通式表示：
           Gd3-x-yYbxBiyFe5-zAl2O12
(0＜x≤0.5，0.85≤y≤1.55且0.15≤z≤0.65)，而且在石榴石厚膜中，含有0到4.0重量％(不包括0)的氧化硼(B2O3)和氧化铅(PbO)。
按照本发明的另一个方面，提供一种法拉第旋转设备，它主要包括通过液相生长方法在石榴石基底上生长的含有作为主要成分的Gd、Yb、Bi、Fe和Al的石榴石厚膜。在该法拉第旋转设备中，石榴石厚膜的组成由下列通式表示：
           Gd3-x-yYbxBiyFe5-zAl2O12
(0＜X≤0.5，0.85≤y≤1.55且0.15≤z≤0.65)，而且在石榴石厚膜中含有0到4.0重量％(不包括0)的氧化硼(B2O3)和氧化铅(PbO)。
按照本发明的另一个方面，提供一种生产用于铋取代的石榴石厚膜的材料的方法，包括通过液相生长方法在石榴石基底上生长的含有作为主要成分的Gd、Yb、Bi、Fe和Al的石榴石厚膜。在本发明中，该方法包括在取代的钆-镓-石榴石(SGGG)基底上生长石榴石厚膜，而且该石榴石厚膜的组成由下列通式表示：
            Gd3-x-yYbxBiyFe5-zAl2O12
(0＜x≤0.5，0.85≤y≤1.55且0.15≤z≤0.65)，而且在石榴石厚膜中含有0到4.0重量％(不包括0)的氧化硼(B2O3)和氧化铅(PbO)。
附图简述
图1是表示本发明第一个实施例中，GdBi型石榴石厚膜中B2O3含量与介质损耗(I.L.)之间关系的曲线图；
图2是表示本发明第二个实施例中，GdBi型石榴石厚膜中PbO含量与介质损耗(I.L.)之间关系的曲线图；
图3是表示本发明第三个实施例中，GdBi型石榴石厚膜中热处理温度与介质损耗(I.L.)之间关系的曲线图；
图4是表示本发明第四个实施例中，GdBi型石榴石厚膜中热处理气氛中氧浓度与介质损耗(I.L.)之间关系的曲线图；
图5A是表示本发明第五个实施例的GdBi型石榴石厚膜中，代表光学性能和磁性能与组成z的相关性的θF/T与z之间关系的曲线图；
图5B是表示本发明第五个实施例的GdBi型石榴石厚膜中，代表光学性能和磁性能与组成z的相关性的Hs与z之间关系的曲线图；
图6是表示本发明第六个实施例中GdBi型石榴石厚膜中，组成x与Hs之间关系的曲线图；
图7A是表示本发明第七个实施例的GdBi型石榴石厚膜中，代表光学性能和磁性能与组成y的相关性的θF/T与y之间关系的曲线图；和
图7B是表示本发明第七个实施例的GdBi型石榴石厚膜中，代表光学性能和磁性能与组成z的相关性的Hs与z之间关系的曲线图。
优选实施方案的描述
在描述本发明实施例之前，说明一下本发明的原理。
对GdBi型石榴石特定特性的要求包括：
(1)该材料在超过1.5μm的波长范围内具有高的透射率(低的介质损耗)；
(2)在-20℃～+80℃的温度范围内，每45度法拉第旋转的平均变化系数θF/T表现出比市场上的GdBi型石榴石材料(大约0.08度/℃)有更好的值；
(3)磁化反转温度Tcomp为-20℃或更低(在通常的生活环境温度范围内可用)(在本实施例中，因为在-40℃或更低的温度下难以测量Tcomp，所以较低的温度以-40℃或更低表示)，而且；
(4)在法拉第旋转角大约为45度时，在厚度方向上的介入损耗(I.L.)为0.2dB或以下(通常可以为0.3dB或以下)和
(5)达到饱和状态所需要施加的最小磁场(需要的磁场Hs)为500奥斯特或以下(能够使用小的永久磁铁，其对降低成本和使规模最小化有用)。在本发明中，它们被定义为石榴石材料的适用范围。
对于法拉第旋转设备来说，较大的法拉第旋转效应θF(每单位厚度的法拉第旋转角)可以降低设备的薄膜厚度。在LPE方法中，随着生长的薄膜厚度的增加，常常出现工业缺点，例如破坏结晶度和增加裂缝。
因此，理想情况是可以使法拉第旋转效应θF变大。
在1.55μm的波长下市售的GdBi型石榴石厚膜的法拉第效应θF大约为800度/厘米。
在本发明中，理想情况是法拉第旋转效应θF具有相等的或较大的值。通过单一因素的变化不容易改变法拉第旋转效应θF，但是通过不同溶液或熔体组分与生长条件的适应可优化并达到。
其结果是通过LPE方法生长含有作为主要成分的Gd、Yb、Bi、Fe和Al且含有0到4.0重量％(不包括0)的B2O3和PbO的石榴石厚膜，在SGGG基底上生长该石榴石(取代型钆-镓-石榴石)，并在氧含量为10到100％的气氛中，于950到1140℃的温度下，对该石榴石厚膜进行热处理，这样可以获得能够满足上述要求(1)-(5)的材料以完成本发明。
下面将说明本发明限定每种组成和不同条件的理由。
在用于石榴石厚膜的材料中，B2O3和PbO每一个的含量限定为0到4.0重量％(不包括0)，是因为已经发现在上述范围内的含量可以降低介入损耗(I.L.)。通过掺入B2O3和PbO来降低介入损耗的结果被认为是调节石榴石组成中晶体组成元素的离子状态的结果。
顺便提及，在LPE方法中，希望基底的晶格常数和石榴石厚膜的晶格常数彼此接近。所以，将晶格常数大约为12.496的SGGG基底用于TbBi型石榴石，而将晶格常数大约为12.509的NGG基底用于GdBi型石榴石。
然而，市售的NGG基底的最大直径为2英寸。
另一方面，3英寸直径的SGGG基底已在市场上销售。
因此，如果在GdBi型石榴石SGGG基底上可以生长，那么可以显著降低成本和增加产量。
而且，在本发明用于石榴石厚膜的材料的生产方法中，在950到1140℃的范围内对用于石榴石厚膜的材料进行热处理，这是因为认为在该范围内介入损耗(I.L.)降低，且如果温度低于950℃，则由于低温而引起组分的均化不够，而如果温度超过1140℃，则石榴石分解(Bi2O3的汽化)。
由热处理而引起介入损耗(I.L.)的降低可归因于由于原子扩散，即在晶格中分散降低和离子平衡使均匀性提高。
而且，根据本发明在用于石榴石厚膜的材料的生产方法中，在热处理的气氛中，氧含量为10％或以上，因为在这种含量下，通过热处理可以看到该效果，例如介入损耗降低，而在该含量小于10％下，由于石榴石中氧气不足，增加了介入损耗(I.L.)。
在本发明石榴石厚膜的材料中，由主要成分的组分值引起的特性变化与晶格中原子取代和磁自旋紧密相关，而且本发明的组分范围是产生光学特性的最佳范围。
如下描述在使用的法拉第旋转设备中，例如在光学隔离器中，用液相生长方法(LPE方法)生产Bi取代的石榴石。
在铂坩埚中，于大约900到1100℃下使用PbO、Bi2O3、B2O5等等作为熔剂组分，使石榴石组分、Gd2O3、YB2O3、Fe2O3、Al2O3等等熔化以制备溶液或熔体，然后将温度降低至达到超冷状态，即超饱和溶液的状态。将石榴石基底浸入在熔体中，并长时间旋转，以生长成Bi取代的石榴石厚膜。
在如上所述生长的Bi取代的石榴石中，GdBi型石榴石的特征是具有较高的法拉第旋转效应θF，并且施加到石榴石上的所需磁场可以较小。需要施加的磁场，即需要的磁场Hs，是使石榴石的介入损耗达到最小化所需的磁场。实际上，这是使石榴石磁自旋按照一个方向排列所需的磁场。
通常，施加的磁场适合用于由配置在石榴石膜周围的永久磁铁。因此，如果石榴石膜的饱和磁化强度4πMs低，那么Hs降低，而且使用的磁铁的特性也可降低。同时，可以减小尺寸和重量，这在工业上是有用的。
然后，参考附图说明本发明的实施例。
(第一个实施例)
使用高纯度的氧化钆(Gd2O3)、氧化镱(Yb2O3)、氧化铁(Fe2O3)、氧化铝(Al2O3)、氧化铋(Bi2O3)、氧化铅(PbO)和氧化硼(B2O3)粉末作为原材料，并使用PbO-Bi2O3-B2O3体系的助熔剂，在晶格常数大约为12.496的SGGG基底上，通过LPE方法生长厚度大约为500μm的GdBi型石榴石膜(每个组合物含有大约0.5重量％的PbO，主要组分的比例为Gd1.4Yb0.3Bi13Fe4.4Al0.6O12，且含有0、1、2、3、4和5重量％的B2O3)。
然后，移去样品的基底，将两个表面抛光到使在1.55μm的波长下法拉第旋转角大约为45度的厚度。
根据对这些样品的两个表面，每面在五个点进行EPMA分析的平均值确定上述组合物。通过对该样品进行原子吸收分析测定B2O3。
然后，在样品板上涂覆无反射层SiO2薄膜之后，用电磁铁施加高达0.5千奥斯特的磁场以测定渗透性达到饱和时施加的最小磁场，即需要的磁场Hs、介入损耗(I.L.)、法拉第旋转效应θF和在-20℃到+80℃下每45度的法拉第旋转的温度变化系数θF/T。
因此，对所有的样品来说，Hs大约为400奥斯特，θF大约为1200度/厘米，θF/T大约为0.06度/℃和Tcomp为-40℃或较低。
介入损耗(I.L.)与B2O3含量之间的关系如图1所示。
从图1可以看出：介入损耗(I.L.)随着B2O3的掺入而减小，但是在超过4.0重量％的范围内介入损耗显著地增加。从前述中，0到4.0重量％(不包括0)的范围对降低介入损耗(I.L.)的效果有效。特别优选1到3.2重量％的范围。
(第二个实施例)
按照与第一个实施例相同的方法，当每个组合物含有大约0.5重量％的B2O3，组分比例为Gd1.7Yb0.2Bi1.1Fe4.6Al10.4O12，且含有0、1、2、3、4和5重量％的PbO的GdBi型石榴石膜生长到厚度大约为600μm之后，制备样品并测量特性。
因此，对所有的样品来说，Hs大约为400奥斯特，θF大约为1100度/厘米，θF/T大约为0.06度/℃和Tcomp为-40℃或较低。
从图2可以看出：介入损耗(I.L.)随着PbO的掺入而减小，且在超过4.0重量％PbO的范围内介入损耗显著地增加。
因此，可以说PbO含量为0到4.0重量％(不包括0)的范围是有效的。更优选地，通过使PbO含量在0.4到4.0重量％的范围内，可以将介入损耗(I.L.)降低到0.08dB或以下。特别优选1.0到4.0重量％的范围。
(第三个实施例)
按照与第一个实施例相同的方法，使主要组成比例为Gd11Yb0.4Bi1.5Fe4.4Al0.6O12，且含有大约0.7重量％的B2O3的石榴石膜生长到厚度大约为500μm。
然后，将该样品保持在950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1130℃和1150℃的每个温度下以进行热处理。
抛光样品的两个表面以将厚度调整到在1.55μm的波长下法拉第旋转角大约为45度，之后进行测量。
结果，对所有的样品来说，Hs大约为300奥斯特，θF大约为1400度/厘米，θF/T大约为0.05度/℃和Tcomp为-40℃或较低。
此外，介入损耗(I.L.)与热处理温度之间的关系如图3所示。
从图3中可观察到在950到1140℃的加热温度范围内的热处理可降低介入损耗(I.L.)。因此，可以说在950到1140℃温度范围内的热处理是有效的。
(第四个实施例)
按照与第一个实施例相同的方法，使主要组成比例为Gd2.0Yb0.1Bi0.9Fe4.8Al0.2O12，且含有大约0.5重量％B2O3和大约1.5重量％PbO的石榴石膜生长到大约700μm的厚度。
然后，在1050℃的温度下和气氛中氧浓度为0、10、20、40、60、80和100％下对该样品进行热处理，并保持20小时，制备样品并测量特性。
结果，对所有的样品来说，Hs大约为500奥斯特，θF大约为900度/厘米，θF/T大约为0.07度/℃和Tcomp为-40℃或较低。
此外，在该热处理温度下，介入损耗(I.L.)与氧浓度之间的关系如图4所示。
从图4中可以看出，在热处理温度中，气氛中氧浓度为10到100％的范围内由热处理降低介入损耗(I.L.)是有效的。因此，可以说在热处理气氛中10到100％的氧浓度是有效的。
(第五个实施例)
按照与第一个实施例相同的方法，使含有大约0.5重量％的B2O3和大约1重量％的PbO，且主要组成比例为Gd1.7Yb0.2Bi1.1Fe5-zAlzO12(其中z＝0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6和0.7)的石榴石膜生长到厚度大约为600μm，制备样品并测量特性。
结果，对所有的样品来说，θF大约为1100度/厘米和Tcomp为-40℃。
θF/T和Hs与z之间的关系分别表示在图5A和图5B中。
在z为0.15到0.65的范围内，获得500奥斯特或以下的Hs和0.08度/℃或较低的θF/T。
(第六个实施例)
按照与第一个实施例相同的方法，使含有大约0.5重量％的B2O3和大约11重量％的PbO，且主要组成比例为Gd1.9-xYbxBi1.1Fe4.6Al0.4O12(其中x＝0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6)的石榴石膜生长到大约600μm的厚度，制备样品并测量特性。
结果，对所有的样品来说，θF大约为1100度/厘米和Tcomp为-40℃或以下。
Hs与x之间的关系示于图6中。在z为0到0.5的范围内，获得500奥斯特或以下的Hs。
(第七个实施例)
按照与第一个实施例相同的方法，使含有大约0.5重量％的B2O3和大约1重量％的PbO，且主要组成比例为(Gd1.7Yb0.2)(3-y)/1.9BiyFe4.6Al0.4O12(其中y＝0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、15和1.6)的石榴石膜生长到大约600μm的厚度，制备样品并测量特性。
结果，Tcomp为-40℃或以下，而θF/T为0.06到0.076度/℃。
获得的θF和Hs与y之间的关系分别表示在图7A和图7B中。
在y为0.85到1.55的范围内，获得了800度/厘米或以上的θF和500奥斯特或以下的Hs。
如上所述，依据本发明，避免了TbBi型石榴石固有的在波长为大约1.6μm或以上时的吸收作用，且可以提供用于铋取代的石榴石厚膜的材料及其生产方法，其中改进了GdYbBi型石榴石的温度变化系数或法拉第旋转效。
此外，根据本发明，可以提供在波长范围超过大约1.5μm下使用的法拉第旋转设备。

Claims (7)

1.一种通过液相生长方法在石榴石基底上生长的用于铋取代的石榴石厚膜材料，该材料含有作为主要成分的Gd、Yb、Bi、Fe和Al，其中，石榴石厚膜的组成由下列通式表示：
         Gd3-x-yYbxBiyFe5-zAl2O12
(0＜x≤0.5，0.85≤y≤1.55且0.15≤z≤0.65)，而且在石榴石厚膜中含有0到4.0重量％(不包括0)的氧化硼(B2O3)和氧化铅(PbO)。
2.一种权利要求1中限定的铋取代的石榴石厚膜材料，其中使石榴石厚膜保持在950到1140℃的温度范围内，以热处理该石榴石厚膜。
3.一种法拉第旋转设备，其主要包括通过液相生长方法在石榴石基底上生长的含有作为主要成分的Gd、Yb、Bi、Fe和Al的石榴石厚膜，其中石榴石厚膜的组成由下列通式表示：
         Gd3-x-yYbxBiyFe5-zAl2O12
(0＜x≤0.5，0.85≤y≤1.55且0.15≤z≤0.65)，而且在石榴石厚膜中含有0到4.0重量％(不包括0)的氧化硼(B2O3)和氧化铅(PbO)。
4.一种权利要求3中限定的法拉第旋转设备，其中使石榴石厚膜保持在950到1140℃的温度范围内，以热处理该石榴石厚膜。
5.一种用于铋取代的石榴石厚膜材料的生产方法，其通过液相生长方法在石榴石基底上生长包含Gd、Yb、Bi、Fe和Al的石榴石厚膜，其中该方法包括在取代的钆-镓-石榴石(SGGG)基底上生长石榴石厚膜，且石榴石厚膜的组成由下列通式表示：
          Gd3-x-yYbxBiyFe5-zAl2O12
(0＜x≤0.5，0.85≤y≤1.55且0.15≤z≤0.65)，而且在石榴石厚膜中含有0到4.0重量％(不包括0)的氧化硼(B2O3)和氧化铅(PbO)。
6.一种权利要求5限定的铋取代的石榴石厚膜材料的生产方法，其还包括使石榴石厚膜保持在950到1140℃的温度范围内进行热处理的步骤。
7.一种权利要求6限定的铋取代的石榴石厚膜材料的生产方法，其中在热处理的气氛中氧含量在10到100％的范围内。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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
CN114150365A (zh) * 2021-10-29 2022-03-08 中国科学院福建物质结构研究所 一种大尺寸钇铁石榴石单晶的制备方法
CN114853077A (zh) * 2022-05-12 2022-08-05 闽都创新实验室 一种铁氧体粉体及其制备方法和应用

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5528827B2 (ja) * 2010-01-25 2014-06-25 信越化学工業株式会社 光アイソレータ
RU2664114C2 (ru) * 2013-12-17 2018-08-15 Конинклейке Филипс Н.В. Сцинтилляционный состав на основе граната
US9771304B2 (en) 2015-06-15 2017-09-26 Skyworks Solutions, Inc. Ultra-high dielectric constant garnet

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5615125B2 (zh) 1972-04-14 1981-04-08
GB1441353A (en) 1973-10-04 1976-06-30 Rca Corp Magnetic bubble devices and garnet films therefor
EP0559412B1 (en) * 1992-03-02 1997-01-22 TDK Corporation Process for producing thin film by epitaxial growth
JPH11236297A (ja) 1998-02-20 1999-08-31 Tokin Corp ビスマス置換型ガーネット厚膜材料及びその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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
CN114150365A (zh) * 2021-10-29 2022-03-08 中国科学院福建物质结构研究所 一种大尺寸钇铁石榴石单晶的制备方法
CN114853077A (zh) * 2022-05-12 2022-08-05 闽都创新实验室 一种铁氧体粉体及其制备方法和应用
CN114853077B (zh) * 2022-05-12 2023-09-05 闽都创新实验室 一种铁氧体粉体及其制备方法和应用

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