本文關(guān)鍵詞：釔鐵石榴石靶材和薄膜的制備及應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 釔鐵石榴石 磁光薄膜 磁光光子晶體 法拉第磁光效應(yīng)

【摘要】：基于法拉第旋光效應(yīng)的磁光器件廣泛應(yīng)用于光通信、光存儲(chǔ)和光傳感領(lǐng)域中。隨著集成光學(xué)的發(fā)展,研制重量更輕,體積更小的小型化磁光器件是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)�；诒∧げ牧系谋∧ば痛殴馄骷哂畜w積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn),廣受研究人員青睞。本論文圍繞YIG(Y3Fe5O12)靶材的制備和薄膜沉積來(lái)展開(kāi),并結(jié)合第一性原理理論來(lái)對(duì)材料進(jìn)行理論計(jì)算,對(duì)材料的磁光性質(zhì)進(jìn)行研究。本文所用的第一性原理計(jì)算方法(First-Principles Calculations)是基于密度泛函理論(Density Functional Theory,DFT)的理論計(jì)算方法。本文利用量子力學(xué)計(jì)算軟件對(duì)石榴石材料進(jìn)行第一性原理計(jì)算,為材料的制備以及性質(zhì)研究提供參考和補(bǔ)充研究。本文計(jì)算了YIG磁光材料的晶格常數(shù)、電子結(jié)構(gòu)、磁性質(zhì)以及光學(xué)性質(zhì)。在材料制備方面首先利用固相法制備YIG粉體并燒結(jié)得到Y(jié)IG靶材。通過(guò)X射線(xiàn)衍射法和掃描電鏡測(cè)試分析靶材的性質(zhì)。其次,用脈沖激光沉積儀(PLD)在石英基底上沉積YIG薄膜。測(cè)試材料的磁性,得到磁滯曲線(xiàn)。對(duì)獲得的薄膜進(jìn)行磁光性質(zhì)的測(cè)量,分析薄膜的磁致旋光性能。本文中,成功在廉價(jià)石英基底上制備了YIG薄膜,是后續(xù)薄膜器件研究的基礎(chǔ)。雖然在石英基底上沉積了薄膜,但是YIG薄膜厚度很低導(dǎo)致法拉第偏轉(zhuǎn)角很小,而且由于晶格失配,在石英基底上沉積厚度很高的薄膜比較困難。因此本文還在超薄薄膜的基礎(chǔ)上,研究了磁光光子晶體對(duì)法拉磁光效應(yīng)增強(qiáng)的機(jī)理。運(yùn)用FDTD Solutions進(jìn)行仿真,通過(guò)研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)法拉第旋光效應(yīng)的影響,從而分析該現(xiàn)象的本質(zhì)。首先研究了在磁性薄膜兩邊周期性的加上膜堆,這種結(jié)構(gòu)被稱(chēng)之為一維磁光光子晶體結(jié)構(gòu)(MOPC)。利用軟件仿真得出法拉第效應(yīng)增強(qiáng)的機(jī)理。其次研究了在薄膜基礎(chǔ)上,加入金屬光柵周期結(jié)構(gòu)來(lái)激發(fā)表面等離子體,從而使得法拉第效應(yīng)增強(qiáng)。通過(guò)軟件仿真了該結(jié)構(gòu)的薄膜厚度和光柵周期等參數(shù)對(duì)法拉第效應(yīng)的影響。
【關(guān)鍵詞】：釔鐵石榴石 磁光薄膜 磁光光子晶體 法拉第磁光效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 磁光材料的研究進(jìn)展10-13
• 1.1.1 磁光石榴石材料10-13
• 1.1.2 其他磁光材料13
• 1.2 磁光材料的應(yīng)用13-16
• 1.2.1 磁光傳感器13-15
• 1.2.2 磁光隔離器15-16
• 1.3 本文研究主要內(nèi)容16-17
• 第2章 磁光效應(yīng)的基本原理17-25
• 2.1 光的偏振和物質(zhì)的磁性17-23
• 2.1.1 光的偏振17-18
• 2.1.2 物質(zhì)的磁性18-20
• 2.1.3 鐵磁體和亞鐵磁體的磁化20-21
• 2.1.4 法拉第旋光效應(yīng)的原理21-23
• 2.2 理論計(jì)算方法23-24
• 2.2.1 密度泛函理論23
• 2.2.2 計(jì)算軟件23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 磁光材料的理論計(jì)算和制備25-48
• 3.1 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)磁性YFeO_3的第一性原理計(jì)算25-33
• 3.1.1 計(jì)算方法以及模型建立25-28
• 3.1.2 結(jié)構(gòu)性質(zhì)和磁結(jié)構(gòu)28-29
• 3.1.3 電子結(jié)構(gòu)和磁性29-31
• 3.1.4 光學(xué)性質(zhì)31-33
• 3.1.5 計(jì)算結(jié)果總結(jié)33
• 3.2 YIG石榴石的理論計(jì)算33-38
• 3.2.1 YIG的計(jì)算模型和結(jié)構(gòu)性質(zhì)33-34
• 3.2.2 磁性和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)34-36
• 3.2.3 光學(xué)性質(zhì)36-38
• 3.3 YIG石榴石靶材的制備與分析38-42
• 3.3.1 YIG靶材的制備38-39
• 3.3.2 YIG靶材的結(jié)構(gòu)39-40
• 3.3.3 YIG磁性能分析40-42
• 3.4 YIG石榴石薄膜的制備與分析42-47
• 3.4.1 YIG薄膜的沉積42-43
• 3.4.2 YIG薄膜的相組成分析43
• 3.4.3 YIG薄膜的磁性能分析43-45
• 3.4.4 YIG薄膜的磁光效應(yīng)45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 利用磁光光子晶體增強(qiáng)法拉第效應(yīng)的理論模擬48-65
• 4.1 磁光光子晶體模型的理論和模擬方法48-54
• 4.1.1 時(shí)域有限差分法和模擬軟件48-50
• 4.1.2 多層膜結(jié)構(gòu)模型50-51
• 4.1.3 金屬光柵周期結(jié)構(gòu)模型51-54
• 4.2 多層膜結(jié)構(gòu)的磁光光子晶體法拉第效應(yīng)增強(qiáng)的仿真54-56
• 4.2.1 (P2/P1)~k M (P1/P2)~k結(jié)構(gòu)的膜堆數(shù)k的選擇54-55
• 4.2.2 (P2/P1)~k M (P1/P2)~k結(jié)構(gòu)的法拉第效應(yīng)增強(qiáng)的研究55-56
• 4.3 光柵周期結(jié)構(gòu)光子晶體的法拉第磁光效應(yīng)增強(qiáng)的仿真56-63
• 4.3.1 薄膜厚度對(duì)模式TE波和TM波模式的影響56-58
• 4.3.2 光柵周期對(duì)模式TE波和TM波模式的影響58-59
• 4.3.3 器件工作波長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定59-60
• 4.3.4 法拉第效應(yīng)增強(qiáng)的直觀模擬60
• 4.3.5 法拉第偏轉(zhuǎn)角的模擬計(jì)算60-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74-75
• 致謝75

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳國(guó)光;;聚酯及其薄膜研發(fā)應(yīng)用新進(jìn)展[J];信息記錄材料;2011年06期

2 賴(lài)高惠;薄膜與涂層[J];材料保護(hù);2001年08期

3 李竹影;章銘亮;羅珊;;摻鎳氧化鎢鉬薄膜的阻抗特性[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

4 李立;權(quán)建洲;陶波;;膜電極薄膜層合同步補(bǔ)償控制方法研究[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2012年03期

5 崔鳳輝,M.A.Chesters;鉀薄膜中俄歇電子的非彈性平均自由程[J];分析試驗(yàn)室;1991年01期

6 李玉慶;耐熱高聚物熱解石墨薄膜的研制[J];碳素;1990年02期

7 Т.Н.ШУШНОВА,王建榮;帶薄膜層的合纖絲織物連接強(qiáng)力的預(yù)測(cè)[J];國(guó)外紡織技術(shù);1999年02期

8 姜莉;劉奎仁;簡(jiǎn)小琴;王恩德;;光催化抗菌薄膜的制備與性能研究[J];分析儀器;2007年03期

9 張偉;吳耀根;段富華;廖凱明;;功能化薄膜發(fā)展戰(zhàn)略[J];塑料制造;2013年06期

10 周紅;余森江;張永炬;蔡萍根;;楔形鐵薄膜的制備及內(nèi)應(yīng)力釋放模式研究[J];稀有金屬材料與工程;2012年S2期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張俊平;張理;陳萍;;菁染料薄膜溶劑效應(yīng)的研究[A];中國(guó)感光學(xué)會(huì)第六次全國(guó)感光（影像）科學(xué)大會(huì)暨第五屆青年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2001年

2 申玉雙;伊贊荃;王紅;;溶膠-水熱法制備納米氧化鎂薄膜的研究[A];第十三屆全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

3 龍素群;輝永慶;鐘志京;;TiO_2薄膜的制備及甲醛的光催化降解[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2005）[C];2005年

4 楊杰;時(shí)新紅;趙麗濱;;Al-Mylar層合薄膜力學(xué)性能試驗(yàn)測(cè)試[A];北京力學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

5 黃文裕;;用快原子轟擊質(zhì)譜法研究Si_3N_4-GaAs薄膜的深度分布[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)生產(chǎn)技術(shù)學(xué)會(huì)理化分析四屆年會(huì)論文集下冊(cè)[C];1991年

6 張東波;魏悅廣;;薄膜/基體的熱失配致界面層裂研究[A];損傷、斷裂與微納米力學(xué)進(jìn)展：損傷、斷裂與微納米力學(xué)研討會(huì)論文集[C];2009年

7 張化福;劉漢法;祁康成;;p-SiTFT柵絕緣層用SiN薄膜的制備與研究[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（1）[C];2007年

8 張素英;范濱;程實(shí)平;凌潔華;周詩(shī)瑤;王葛亞;施天生;鮑顯琴;;用(XRD)和(TEM)研究碲化物薄膜附著牢固度與其顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系[A];'99十一�。ㄊ校┕鈱W(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1999年

9 郝俊杰;李龍土;徐廷獻(xiàn);;基片種類(lèi)及梯度燒成對(duì)PZT薄膜表面形貌的影響[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2003年

10 吳傳貴;劉興釗;張萬(wàn)里;李言榮;;非制冷紅外探測(cè)器用BST薄膜的制備與性能研究[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 ;非PVC醫(yī)用輸液袋共擠薄膜的生產(chǎn)[N];中國(guó)包裝報(bào);2005年

2 山東 李永強(qiáng);蜆華C138TA微波爐的信號(hào)薄膜排線(xiàn)故障處理[N];電子報(bào);2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 盧雙贊;氧化亞鐵薄膜及其吸附的酞菁氧鈦分子的STM研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所);2015年

2 蘇玲;堿木質(zhì)素-PVA基交聯(lián)薄膜的制備與性能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

3 黃立靜;金屬?gòu)?fù)合雙層/多層透明導(dǎo)電薄膜的制備及其光電性能研究[D];江蘇大學(xué);2015年

4 張潤(rùn)蘭;多鐵性YMnO_3、YFeO_3的結(jié)構(gòu)及磁電性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

5 單麟婷;基于溶膠凝膠法制備SnO_2薄膜光電特性研究[D];東北大學(xué);2014年

6 洪敦華;雙鈣鈦礦LaBaCo_2O_(5+δ)薄膜的制備及其氧敏性質(zhì)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

7 武全萍;納米α-Fe_2O_3薄膜可控制備與光解水制氫研究[D];天津大學(xué);2015年

8 云宇;Bi_6Fe_(2-x)Co_xTi_3O_(18)外延單晶薄膜的生長(zhǎng)和分析表征[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

9 李妍;二維微納結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移及初步應(yīng)用[D];東北大學(xué);2015年

10 許志勇;M型鋇鐵氧體薄膜顯微結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系研究[D];電子科技大學(xué);2016年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉文龍;Bi_(1-x)RE_xFe_(1-y)TM_yO_3/NiFe_2O_4（RE=Sm,Sr;TM=Cr,Mn）薄膜的制備及多鐵性研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

2 吳曉平;基于層層自組裝法制備CNT薄膜及其壓阻傳感性能研究[D];青島理工大學(xué);2015年

3 史志天;化學(xué)氣相沉積法制備二硫化鉬薄膜及電學(xué)性能表征[D];北京有色金屬研究總院;2015年

4 溫占偉;基于CuPc的有機(jī)二極管與場(chǎng)效應(yīng)管薄膜封裝技術(shù)研究[D];蘭州大學(xué);2015年

5 鄧福嶺;ZnSnN_2薄膜的制備與物理性能的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

6 莊廣清;單分散TiO_2納米粒子的制備及結(jié)構(gòu)色薄膜的靜電自組裝構(gòu)建[D];浙江理工大學(xué);2016年

7 馮麗莎;非晶ZnTiSnO薄膜的制備及薄膜晶體管性能研究[D];浙江大學(xué);2016年

8 李花;磁控濺射GrNx薄膜缺陷形成原因研究[D];北京印刷學(xué)院;2015年

9 隋慧婷;B位摻雜Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-基薄膜的制備與性能研究[D];濟(jì)南大學(xué);2015年

10 丁雪峰;燒結(jié)NdFeB表面磁控濺射陶瓷類(lèi)薄膜防護(hù)性能的研究[D];中北大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：752337