本文關(guān)鍵詞：脈沖激光沉積多層鐵石榴石磁光薄膜微觀組織與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以YIG(Y3Fe5O12)、Ce:YIG(Ce0.6Y2.4Fe5O12)、Bi:YIG(Bi1Y2Fe5O12)為沉積對(duì)象,在Si基體上利用一步脈沖激光沉積加快速退火的方式制備了多層石榴石磁光薄膜。采用XRD、XPS、AFM、SEM和TEM等手段對(duì)不同工藝條件下薄膜的物相成分、表面形貌以及界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并對(duì)薄膜的室溫磁性能、光透過(guò)性能以及法拉第旋光性能進(jìn)行了研究。獲得了不同工藝條件下薄膜組織與性能的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,在室溫或650oC下沉積的Ce:YIG/YIG/Si薄膜(其膜厚比為2:1)經(jīng)800oC×5min的快速退火后,均能獲得單一石榴石相結(jié)構(gòu)的多晶薄膜,其表面質(zhì)量良好,20μm×20μm范圍內(nèi)的表面粗糙度小于1nm,室溫飽和磁化強(qiáng)度Ms在135emu/cm3左右,矯頑力Hc為20Oe左右。薄膜的沉積次序?yàn)閅IG/Ce:YIG/Si時(shí),薄膜獲得相似的表面形貌、物相結(jié)構(gòu)以及磁性能。XRD分析結(jié)果表明,在650oC下沉積不同膜厚比的Ce:YIG/YIG/Si薄膜,經(jīng)800oC×5min的快速退火后,當(dāng)膜厚比不超過(guò)4:1時(shí),薄膜能獲得完全晶化的單一石榴石相薄膜;當(dāng)膜厚比超過(guò)6:1時(shí),薄膜不能完全晶化,導(dǎo)致薄膜的飽和磁化強(qiáng)度下降,膜厚比越大,薄膜的Ms越小。通過(guò)TEM組織觀察表明,膜厚比為8:1的Ce:YIG/YIG/Si薄膜,其非晶并非均勻分布在薄膜的表面層,而是不均勻的分布于薄膜之中。在室溫下沉積不同膜厚比的Bi:YIG/YIG/Si薄膜,經(jīng)800oC×5min的快速退火后,具有低的表面粗糙度,但其表面均會(huì)出現(xiàn)“龜裂”現(xiàn)象。在650oC下沉積的Bi:YIG/YIG/Si薄膜,其表面粗糙度較高,可達(dá)到6nm左右;并且薄膜有YFeO3或YFe2O4雜相產(chǎn)生,其Ms降到50emu/cm3以下。在室溫下沉積的Bi:YIG/YIG/Ce:YIG/Si三層復(fù)合薄膜,經(jīng)800oC×5min的快速退火后,其表面質(zhì)量良好,表面粗糙度小于1nm,室溫飽和磁化強(qiáng)度Ms為135emu/cm3。
【關(guān)鍵詞】：脈沖激光沉積 摻雜釔鐵石榴石 微觀組織結(jié)構(gòu) 磁性能 磁光性能
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-30
• 1.1 引言10-11
• 1.2 磁光材料研究現(xiàn)狀及應(yīng)用11-15
• 1.2.1 磁光材料研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 磁光材料的主要應(yīng)用13-15
• 1.3 摻雜釔鐵石榴石磁光薄膜的研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 釔鐵石榴石磁光薄膜的研究15-16
• 1.3.2 鈰（Ce）摻雜石榴石薄膜特點(diǎn)及研究進(jìn)展16-18
• 1.3.3 鉍（Bi）摻雜石榴石薄膜的研究進(jìn)展18-20
• 1.4 石榴石薄膜制備技術(shù)的進(jìn)展20-26
• 1.4.1 液相外延法20-21
• 1.4.2 化學(xué)氣相沉積法21-23
• 1.4.3 濺射沉積法23-24
• 1.4.4 脈沖激光沉積法24-26
• 1.5 光隔離器用磁光薄膜的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題26-28
• 1.5.1 磁光薄膜的特性問(wèn)題26
• 1.5.2 磁光薄膜制備工藝問(wèn)題26-28
• 1.6 本文研究目的和內(nèi)容28-30
• 第2章 試驗(yàn)材料與方法30-37
• 2.1 試驗(yàn)材料30
• 2.2 靶材制備30-32
• 2.3 薄膜制備32-34
• 2.3.1 薄膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32
• 2.3.2 脈沖激光沉積工藝32-33
• 2.3.3 薄膜退火工藝33-34
• 2.4 薄膜的組織結(jié)構(gòu)表征方法34-35
• 2.4.1 靶材及薄膜物相分析34
• 2.4.2 薄膜化學(xué)成分及元素價(jià)態(tài)分析34
• 2.4.3 薄膜表面形貌和組織結(jié)構(gòu)34-35
• 2.5 薄膜性能測(cè)試35-37
• 2.5.1 室溫磁性能測(cè)試35-36
• 2.5.2 磁光性能測(cè)試36
• 2.5.3 光學(xué)性能測(cè)試36-37
• 第3章 脈沖激光沉積Ce:YIG多層薄膜37-64
• 3.1 引言37
• 3.2 單層Y_3Fe_5O_(12) (YIG) 薄膜的制備與表征37-39
• 3.3 制備工藝對(duì)Ce:YIG/YIG兩層薄膜組織性能的影響39-52
• 3.3.1 沉積溫度對(duì)Ce:YIG/YIG/Si兩層薄膜微觀組織結(jié)構(gòu)的影響39-44
• 3.3.2 沉積溫度對(duì)YIG/Ce:YIG/Si兩層薄膜微觀組織結(jié)構(gòu)的影響44-49
• 3.3.3 退火溫度對(duì)Ce:YIG/YIG/Si兩層薄膜結(jié)構(gòu)影響49-51
• 3.3.4 退火時(shí)間對(duì)Ce:YIG/YIG/Si兩層薄膜結(jié)構(gòu)影響51-52
• 3.4 不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)Ce:YIG/YIG兩層薄膜微觀組織及性能的影響52-62
• 3.4.1 層厚比例對(duì)薄膜微觀組織及性能的影響52-59
• 3.4.2 沉積次序?qū)Ρ∧の⒂^組織及性能的影響59-62
• 3.5 本章小結(jié)62-64
• 第4章 脈沖激光沉積Bi:YIG多層薄膜64-97
• 4.1 引言64
• 4.2 制備工藝對(duì)Bi:YIG/YIG兩層薄膜微觀組織結(jié)構(gòu)的影響64-78
• 4.2.1 沉積溫度對(duì)Bi:YIG/YIG/Si兩層薄膜微觀組織結(jié)構(gòu)的影響64-70
• 4.2.2 沉積溫度對(duì)YIG/Bi:YIG/Si兩層薄膜微觀組織結(jié)構(gòu)的影響70-74
• 4.2.3 沉積方式對(duì)Bi:YIG/YIG/Si兩層薄膜微觀組織結(jié)構(gòu)的影響74-78
• 4.3 不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)Bi:YIG/YIG兩層薄膜微觀組織及性能的影響78-88
• 4.3.1 層厚比例對(duì)薄膜微觀組織及性能的影響78-82
• 4.3.2 沉積次序?qū)Ρ∧の⒂^組織及性能的影響82-88
• 4.4 Ce:YIG/Bi:YIG復(fù)合薄膜的制備及其組織性能88-92
• 4.4.1 Ce:YIG/Bi:YIG復(fù)合薄膜的物相結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分89-90
• 4.4.2 Ce:YIG/Bi:YIG復(fù)合薄膜的表面形貌90-91
• 4.4.3 Ce:YIG/Bi:YIG復(fù)合薄膜的室溫磁性能91
• 4.4.4 Ce:YIG/Bi:YIG復(fù)合薄膜的光透過(guò)率91-92
• 4.5 Ce:YIG/YIG/Si及Bi:YIG/YIG/Si薄膜的組織及性能對(duì)比92-95
• 4.5.1 Ce:YIG/YIG/Si及Bi:YIG/YIG/Si薄膜的物相結(jié)構(gòu)對(duì)比分析92-93
• 4.5.2 Ce:YIG/YIG/Si及Bi:YIG/YIG/Si薄膜的表面形貌對(duì)比分析93-94
• 4.5.3 Ce:YIG/YIG/Si及Bi:YIG/YIG/Si薄膜的室溫磁性能對(duì)比分析94
• 4.5.4 Ce:YIG/YIG/Si及Bi:YIG/YIG/Si薄膜的光透過(guò)率對(duì)比分析94-95
• 4.6 本章小結(jié)95-97
• 結(jié)論97-98
• 參考文獻(xiàn)98-103
• 致謝103

  本文關(guān)鍵詞：脈沖激光沉積多層鐵石榴石磁光薄膜微觀組織與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：442814