稀土百科 | 高掺Bi系列稀土铁石榴石磁光材料

随着光线通信技术的发展，对信息传输质量和容量方面的要求也随之提高，从材料研究角度来看，提高作为隔离器核心的磁光材料的性能，使其法拉第旋转具有小的温度系数和大的波长稳定度，以提高器件隔离度对温度和波长变化的稳定性是非常必要的。

1973年的研究发现，Bi 离子的半径较大，一般进人稀土石榴石晶体的十二面体亚晶格位置(c位)，并能在可见及近红外波段极大地增强其磁光效应。Bi的掺人晶格对磁光法拉第旋转系数θ_r影响很大，当Bi离子取代YIG中的Y离子时，可以使法拉第旋转角θp由正值变为负值，且绝对值增加1~2个数量级，其增加程度与Bi离子的取代量近似成线性关系，而光吸收则变化不大。另一方面，Bi 离子的掺杂还可以提高YIG的居里温度，当分子式中以一个Bi离子取代一个Y离子，其居里温度可提高38℃，因此高掺杂Bi离子系列稀土铁石榴石单晶和薄膜成为人们研究的焦点。

Bi₃Fe₅O₁₂(BiIG)单晶薄膜为集成化小型磁光隔离器的研制带来希望，1988年，日本工业技术院电子技术综合研究所T.Okouda等人采用反应等离子溅射沉积法RIBS (reaction lon bean sputtering)首次获得了Bi₃Fe₅O₁₂ (BiIG) 单晶薄膜。在此之后，美、日、法等又以多种不同方法成功获得Bi₃Fe₅O₁₂及高掺Bi土铁石榴石磁光薄膜，如射频溅射法、化学气相沉积法、 溶胶凝胶法等。在制备高掺Bi系列稀土铁石榴石单晶薄膜的过程中，衬底的选择非常重要，目前比较成功的衬底材料有:①GdScGG, a= 1.256nm,光学吸收极小;②GdLuGG，a = 1. 26nm,光学吸收较大。