1 哈尔滨工业大学，先进焊接与连接国家重点实验室，中国 哈尔滨 150001
2 哈工大郑州研究院，中国 郑州 450018
3 乌克兰国家科学院巴顿焊接研究所，乌克兰 基辅01030
为得到兼具结构可靠性和电磁功能匹配性的多晶钇铁石榴石型铁氧体(YIG)接头，设计并制备了铋硼镍铁四元玻璃钎料进行YIG铁氧体连接实验，分析了玻璃在铁氧体表面润湿性、接头典型组织、连接温度对接头微观组织及力学性能的影响。结果表明：玻璃钎料在YIG铁氧体表面润湿性良好；制备过程中融入玻璃钎料的Al3+部分取代NiFe2O4和YFe3B4O12中的Fe3+，由于Al3+半径更小，晶格畸变更小，使得NiFe2O4和YFe3B4O12的聚集生长得到促进；伴随温度升高，焊缝内细小的NiFe2O4颗粒向大尺寸块状组织转变，证明了高温可以促进NiFe2O4的聚集长大；YIG/玻璃/YIG接头具有较高的剪切强度，在750 ℃时达到最高强度71 MPa，此后随温度升高接头剪切强度下降，800 ℃时降至47 MPa。
多晶钇铁石榴石型铁氧体 磁性微晶玻璃 接头性能 微观组织 polycrystalline yttrium iron garnet ferrite magnetic microcrystalline glass mechanical properties microstructure
1 1.中国科学院 福建物质结构研究所, 福州 350002
2 2.电子科技大学 电子科学与工程学院, 成都 610054
3 3.西南应用磁学研究所, 绵阳 621000
钇铁石榴石(Y3Fe5O12, YIG)晶体具有优异的磁学和磁光性质, 在微波和磁光器件中有着广泛的应用。目前商用的磁光材料是采用液相外延技术在Gd3Ga5O12(GGG)衬底上沉积的YIG单晶薄膜。本研究以无铅B2O3-BaF2为复合助熔剂, 采用顶部籽晶法技术(TSSG)生长YIG单晶材料, YIG晶体尺寸和重量分别可达43 mm×46 mm×11 mm和60 g。该晶体具有较窄的铁磁共振线宽(0.679 Oe)、高透明度(75%)和法拉第旋转角(200 (°)·cm-1@1310 nm, 160 (°)·cm-1@1550 nm)等优异的综合性能, 是微波和磁光器件的良好候选材料。更为重要的是, 这种生长技术非常适合大尺寸YIG单晶或稀土掺杂YIG单晶, 结合定向籽晶生长和提升工艺, 可以显著降低生产成本。
钇铁石榴石 单晶 顶部籽晶法 铁磁共振线宽 磁光效应 yttrium iron garnet single crystal TSSG method ferromagnetic resonance linewidth magneto-optic effect
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2.上海师范大学 化学与材料科学学院, 上海 200234
钇铁石榴石(Y3Fe5O12, YIG)材料因其优异的磁性能和磁光性能在微波通信、激光技术和光纤通讯等领域具有重要应用。离子掺杂是提高YIG材料磁光性能的有效途径之一, 本研究选择离子半径适配的Bi3+掺杂改性YIG陶瓷以提高材料的磁光性能。本工作采用固相法热压烧结制备BixY3-xFe5O12 (x=0、0.3、0.6、0.9)陶瓷, 并研究Bi3+掺杂对YIG陶瓷材料相结构、微观形貌、红外透过性、磁性能以及磁光性能的影响。结果表明: 陶瓷样品均呈石榴石立方相结构; 显微结构致密, Bi3+掺杂后晶粒尺寸不同程度增大; 样品红外透过率良好, 随Bi3+掺杂量增大而降低; 陶瓷样品的法拉第旋转角随Bi3+掺杂量增加呈线性变化, Bi3+掺杂量每增加1% (原子分数), 在波长1064 nm和1550 nm处变化量分别约为-49.0 (°)/cm和-30.2 (°)/cm。Bi0.6Y2.4Fe5O12陶瓷样品在1064 nm和1550 nm波长下法拉第旋转角分别达到-703.3 (°)/cm和-461.5 (°)/cm, 绝对值远高于未掺杂YIG陶瓷的277.6 (°)/cm和172.0 (°)/cm。由此可见, 掺杂适量Bi3+可以显著增强YIG陶瓷材料的磁光性能。
钇铁石榴石 磁光陶瓷 铋掺杂 红外透光率 法拉第旋转 yttrium iron garnet magneto-optical ceramics Bi-doped infrared transmittance Faraday rotation
1 1.西南科技大学 核废物与环境安全省部共建协同创新中心, 绵阳 621010
2 2.西华师范大学 物理与空间科学学院, 南充 637002
石榴石具有较大的锕系包容量及化学灵活性, 被认为是潜在的锕系核素固化基材。本工作以Nd3+模拟三价锕系核素, 通过高温固相法成功合成了Y3-xNdxFe5O12(0≤x≤2)系列钇铁石榴石(YIG)固化体。研究了Nd在YIG固化体中的固溶极限和Nd掺杂量对固化体的物相和微观结构的影响规律, 以及不同pH条件下Nd掺杂钇铁石榴石固化体的化学耐久性。研究结果表明, 当x≤1.7时, YIG基固化体为纯相YIG; 当x≥1.8时, YIG基固化体中YIG、NdFeO3和Fe2O3三相共存。纯相YIG基固化体对Nd3+的固溶极限约为29.5%(质量分数)。随着Nd掺杂量增加, 固化体的密度增大, 体积减小, 孔隙率减小。浸出实验结果显示, 28 d后元素归一化浸出率(LRi)逐渐趋于平衡, 42 d后, 其元素的LRi为10-6~10-5 g·m-2·d-1。LRY小于LRNd, 且酸性溶液中元素归一化浸出率也略高于中性和碱性溶液。这些结果表明, YIG陶瓷是理想的三价锕系核素候选固化基材。
钇铁石榴石(YIG) 锕系核素 相演变 化学稳定性 yttrium iron garnet (YIG) actinide phase evolution chemical stability
1 哈尔滨工业大学物理学院, 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学, 特种环境复合材料技术国家级重点实验室, 哈尔滨 150001
随着光通信技术与光子集成电路的发展, 非互易性器件作为光通信系统中重要的组成部分得到了越来越广泛的研究与应用。基于磁光效应制成的磁光隔离器和环行器是目前应用最为广泛的非互易性器件, 为了将非互易性器件整块集成在硅片上, 需制备性能与块状磁光材料相当的磁光薄膜。在近红外通信波段(1 550 nm), 以钇铁石榴石(Y3Fe5O12, YIG)为代表的稀土铁石榴石(RIG)具备优良的磁光效应, 是最具应用前景的磁光材料之一。研究发现, 使用稀土离子对YIG薄膜进行掺杂可以有效改善其磁光性能, 尤其是Bi3+和Ce3+掺杂的YIG表现出巨法拉第效应。本文首先介绍了法拉第效应原理, 介绍了三种常见磁光薄膜的生长方法, 回顾了近年来的主要研究成果, 介绍了磁光薄膜在光隔离器和环行器中的应用, 最后对磁光薄膜的未来发展趋势进行了展望。
磁光薄膜 稀土铁石榴石 钇铁石榴石 脉冲激光沉积 液相外延 射频磁控溅射 磁光隔离器 法拉第效应 magneto-optical thin film rare earth iron garnet yttrium iron garnet pulsed laser deposition liquid phase epitaxy radio frequency magnetron sputtering magneto-optical isolator Faraday effect 人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1659
朱银龙 1,2,3秦俊 1,2,3张燕 1,2,3梁潇 1,2,3[ ... ]毕磊 1,2,3,*
1 电子科技大学国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心， 四川 成都 610054
2 电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室， 四川 成都 610054
3 电子科技大学微电子与固体电子学院， 四川 成都 610054
在室温下实现了全固态Au/Ti/Y2CeFe5O12多层结构的电阻和磁光克尔效应的电场调控。在635 nm波长处，1.5 V的操作电压使饱和磁光克尔旋转角的变化幅度达58.1 μrad，对应的能耗为0.66 nJ/μm2，响应时间为300 s，且该调控具有可逆性与非易失性。以Au/Y2CeFe5O12作为对照，揭示了Ti层对该调控的关键影响。通过表征多层结构的电阻在电场作用下的变化，证实了氧离子迁移的发生。氧离子迁移是电场调控磁光效应的机制，该原型器件为发展电场可调的磁光器件提供了一种新途径。
材料 磁光材料 磁光开关 氧离子迁移 钇铁石榴石 电场调控磁性 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 071602
