顶部籽晶法生长大尺寸、高品质钇铁石榴石晶体

钇铁石榴石(Y_(3)Fe_(5)O_(12),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Gd_(3)Ga_(5)O_(12)(GGG)衬底上沉积的YIG单晶薄膜。本研究以无铅B_(2)O_(3)-BaF_(2)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。

钇铁石榴石薄膜材料的光吸收谱及Bi、Al掺入对谱的影响研究

采用单离子晶场跃迁模型，拟合出钇铁石榴石（ＹＩＧ）薄膜材料的光吸收谱，与实验谱吻合得较好。从实验和理论上分析了（ＢＩＡＩ）ＹＩＧ 薄膜材料的光吸收谱，结果表明，Ａｌ３＋离子的作用如同稀释剂一样，减小了光吸收，Ｂｉ３＋离子由于其强的自旋轨道耦合作用，增大了跃迁振子强度和跃迁线宽，从而增大了光吸收损耗，在此基础上所作的（ＢｉＡｌ）ＹＩＧ的理论谱与实验谱符合得较好。

非对称三层钇铁石榴石薄膜光波导的模传输特性

通过液相外延法（ＬＰＥ），首先在钇镓石榴石（ＧＧＧ）基片（Ⅲ）晶面上生长ＣｏＹＩＧ薄膜，然后连续生长双层（ＢｉＡｌ）ＹＩＧ薄膜，制备出非对称三层钇铁石榴石薄膜波导，推导出这种结构的波导的波导层、缓冲层和吸收层模式的本征方程，以及微分法计算模吸收系数的公式。用这些方程计算了波导层模式的截止厚度和基模的有效折射率，以及波导层、缓冲层和吸收层模式的模吸收系数。

铋镨铁铝石榴石单晶薄膜的激光磁光调制

我们用中国科学院上海冶金研究所研制的一种新型的磁光材料——铋镨铁铝石榴石单晶薄膜作了磁光调制实验和其他性能测试。实验结果表明，用它实现磁光调制，简单易行，值到推广。

掺铈钇铁石榴石磁光薄膜光吸收机理研究

采用热处理结晶化方法制备出Ｃｅ：ＹＩＧ磁光薄膜。Ｃｅ３＋掺杂大大增强了ＹＩＧ的光吸收。利用精确的单跃迁光吸收公式对Ｃｅ：ＹＩＧ的光吸收谱进行拟合计算，得到近红外区的光吸收至少可归结为两种电子跃迁，跃迁中心分别在１．４５ｅＶ（ｈΓ＝０．１２４ｅＶ）和１．９７５ｅＶ（ｈΓ＝０．２１６ｅＶ）。同时分析了Ｃｅ：ＹＩＧ薄膜中光吸收的来源及其降低方法。

新型掺铈钇铁石榴石磁光薄膜材料

对新型掺铈钇铁石榴石磁光薄膜材料(Ce:YIG)的制备工艺、磁光特性及理论分析进行了较全面的评述,并指出今后研究的方向。

钇铁石榴石磁光薄膜光吸收谱的理论计算

采用ＤＶ－Ｘα方法计算了（Ｆｅ３＋Ｏ２－６）９－和（Ｆｅ３＋Ｏ２－４）５－的原子簇的电子结构，计算得出：在３．５ｅＶ以下，八面体内只存在晶场跃迁，Ｏ２ｐ→Ｆｅ３ｄ之间的电荷转移跃迁只在四面体内存在．在１２×１０５～２５×１０５ｍ－１波数范围计算了ＹＩＧ薄膜的光吸收谱．理论谱与实验谱符合得较好．

掺铋钇铁石榴石薄膜材料磁光性能的计算机辅助设计

从介电张量表达式出发，利用相应模型对微观表达式进行简化，得到了法拉第旋转角和光吸收系数的计算公式．进一步建立了描述Bi－YIG磁光性能的理论模型和参数数据库，在此基础上实现了Bi－YIG磁光性能的计算机辅助设计，其结果与实验符合得较好．

大尺寸光通讯磁光薄膜衬底钆镓石榴石(Gd_3Ga_5O_(12))单晶的生长研究

随着光纤通讯产业的迅猛发展 ,市场对 3英寸光通讯磁光薄膜衬底钆镓石榴石 (分子式为Gd3 Ga5O12 ,简称GGG)的需求量急剧增加。本文从磁光薄膜 (YIG以及类YIG)对其外延基底单晶GGG物化性能的要求出发 ,综述了在利用传统的提拉法生长大尺寸、符合磁光薄膜衬底要求的Gd3 Ga5O12 单晶的过程中 ,出现的诸如Ga2 O3 组分挥发 ,界面翻转 ,螺旋生长和晶体的开裂等问题 ,针对各个问题讨论了它们的形成机制并提出了它们的解决方法。最后 ,还根据目前磁光薄膜的发展情况 。

YIG铁氧体单晶/薄膜生长工艺及成线技术

简要介绍了YIG铁氧体块状单晶和YIG单晶薄膜常见的生长方法,重点报道了助熔剂法和液相外延工艺,最后对YIG铁氧体块状单晶和单晶薄膜的科研工艺线建设提出了切实可行的方案。

YIG单晶薄膜在垂直泵下铁磁共振折叠效应和第二级自旋波不稳定性的临界场

YIG单晶薄膜在垂直泵下铁磁共振折叠效应的实验结果已被作者及其同事报道了.该工作是进一步分析这些实验结果和讨论薄膜样品的第二级自旋波不稳定性的临界场.分析结果表明,连续波高功率激发的铁磁共振折叠效应主要是由于样品发热引起的.在脉冲微波功率激发下,当静磁场平行薄膜平面时,铁磁共振不存在明显的折叠效应,但对静磁场垂直于薄膜平面的铁磁共振观察到折叠效应.

稀土类掺杂YIG磁光单晶薄膜的LPE生长

本文探讨了稀土类掺杂ＹＩＧ磁光单晶薄膜的ＬＰＥ生长问题，特别是磁镜偏频激光陀螺所用磁膜的工艺配方及生长规律，对影响磁光效应的各类工艺参数及元素掺杂也进行了讨论。

Ar离子注入YIG单晶薄膜的磁光特性

利用离子注入技术将Ａｒ离子注入到ＹＩＧ单晶薄膜中，剂量为（１０￣（１２）～１０￣（１４））ｉｏｎｓ／ｃｍ￣２，能量为６００ｋｅＶ。分别测量注入前后及退火后的样品的光吸收谱、法拉第旋转和拆射率，发现对样品实施退火，可有效地降低光损耗，增加法拉第旋转，调节薄膜折射率。

退火工艺对YIG多晶薄膜铁磁共振线宽的影响

主要研究了退火工艺对钇铁石榴石(YIG)薄膜铁磁共振线宽的影响。实验中微米级的YIG薄膜通过磁控溅射法在Gd_3Ga_5O_(12)(GGG)(111)衬底上制备,并通过750~950℃常压常规退火及750~850℃真空快速退火两种方式对薄膜进行退火晶化处理。最终系统地研究了薄膜的微观晶体结构、磁性能和铁磁共振线宽性能。研究发现,经过800℃,10 min的真空快速热处理的YIG薄膜磁性能优异,其铁磁共振线宽为2 626.1 A/m@9.3GHz,阻尼系数α=2.077×10^(-3),薄膜表面粗糙度为1.9nm。

基于YIG单晶薄膜的陷波器设计

针对基于环球耦合谐振的钇铁石榴石(YIG)小球陷波器装配调试工艺复杂、不利于多通道集成的问题,提出了一种采用静磁波技术来实现YIG单晶薄膜陷波器结构与设计方法。该文通过对单晶薄膜陷波器工作原理的分析,静磁反向体波的角频率与波数(ω-k)色散特性与微带激励谐振换能器的静磁波激励特性的数值计算及器件仿真优化,设计了调谐工作频段为6~8 GHz的实用化YIG单晶薄膜陷波器。设计仿真与实验结果表明,在6~8 GHz内调谐频段陷波器均能保证良好的通带插损、阻带深度及30 dB阻带带宽等技术指标。

Ce:YIG磁光薄膜磁光效应机理研究

在对Ce:YIG的电子结构计算的基础上,得出了Ce3+的掺入,Ce3+的5d、4f电子以及Fe3+3d电子之间形成了自旋 轨道劈裂较大的杂化轨道,同时存在Fe3+(3d)→Ce3+(4f)的电子跃迁,它们对磁光效应有重要的贡献,是1.5eV和2.1eV两个跃迁中心的来源,在1.0～3.2eV范围内,分别对不同的掺Ce量的光吸收谱及磁光优值进行了计算,结果与实验符合较好.

Ce∶YIG磁光薄膜法拉第旋转谱的理论计算

考虑到Ce3 + 的 5d ,4f以及Fe3 + 的 3d电子轨道形成具有较大自旋 轨道相互作用的耦合轨道 (Ce4f+Ce5d+Fe3d) ,将Ce3 + 离子的含量与耦合轨道联系起来 ,并给出了Ce3 + 离子的含量与跃迁中心数之间的定量关系式 .在ω =0 .8～ 3.2eV的范围内 ,计算了x =0 .3和x =0 .7时Y3 -xCexFe5O12 的法拉第旋转谱 .结果表明 ,Ce∶YIG的法拉第旋转角的增加主要是由于Ce3 + 的掺入形成耦合轨道 ,使其自旋

掺杂YIG单晶普适晶格常数经验公式

利用晶场和 3种次晶格之间的相互作用 ,提出了计算掺杂YIG单晶普适晶格常数的经验公式 。

（BiAl）YIG薄膜的生长感生磁各向异性

从理论和实验上分析了Ｆｅ３＋和Ｆｅ２＋对（ＢｉＡｌ）ＹＩＧ薄膜的生长感生磁各向异性的贡献．掺Ｂｉ导致的生长磁感生各向异性，来源于Ｂｉ（３＋）改变了Ｆｅ（３＋）的零场劈裂，其大小取决于Ｂｉ（３＋）含量及在十二面体位的择优分布．高价离子和氧空位形成的ＦＣ（２＋）在八面体位的择优分布，对生长感生磁各向异性也有贡献．