PLD用YIG塊材和微米級(jí)YIG薄膜的制備研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于通訊系統(tǒng)核心部分的微波鐵氧體器件，如環(huán)行器、移相器、隔離器等，逐漸扮演著越來(lái)越重要的角色。在眾多的鐵氧體材料中，釔鐵石榴石鐵氧體（Y3Fe5O12，簡(jiǎn)稱YIG)因其具有良好的旋磁效應(yīng)、低共振線寬、低介電損耗等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于微波器件中。目前，隨著單片微波集成電路(MMIC)的發(fā)展，器件的小型化、薄膜化成為了當(dāng)今微波器件發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，如何通過(guò)適當(dāng)?shù)腻兡すに囍苽涑龈哔|(zhì)量的、滿足薄膜器件要求的YIG薄

2、膜是目前值得深入研究的問(wèn)題。
　　本論文以脈沖激光沉積（pulsed laser deposition，簡(jiǎn)稱PLD）所用的YIG塊材和PLD制備的微米級(jí)YIG薄膜為研究對(duì)象。其中，YIG塊材的研究為高質(zhì)量YIG薄膜的制備奠定了基礎(chǔ)。探究了不同的制備模式對(duì)YIG薄膜表面形貌、表面粗糙度、結(jié)晶性以及磁性能的影響。
　　首先，利用兩步燒結(jié)法制備了YIG塊材。探究了兩步燒結(jié)法的第一步燒結(jié)溫度（T1），第二步燒結(jié)溫度（T2）以及保溫時(shí)

3、間對(duì)YIG塊材性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，兩步燒結(jié)法在抑制晶界遷移的同時(shí)，能夠保持晶界擴(kuò)散活躍。在制備條件為T1=1350oC，T2=1300oC，保溫時(shí)間18h時(shí)，成功制備出高度致密的、內(nèi)部晶粒分布均勻、晶粒尺寸只有2.4μm、飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到27.4emu/g的YIG塊材。
　　其次，以YIG塊材為靶材，利用脈沖激光沉積設(shè)備，采用連續(xù)沉積法在GGG基片上制備了微米級(jí)YIG薄膜。探究了退火溫度對(duì)微米級(jí)YIG薄膜的性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，

4、在退火溫度為750oC時(shí)，薄膜在表面形貌、粗糙度、結(jié)晶性等性能上都具有最優(yōu)性能。最終，采用連續(xù)沉積法，在750oC的退火溫度下制備出了最大不開(kāi)裂厚度達(dá)到7μm、鐵磁共振線寬為35Oe、飽和磁化強(qiáng)度數(shù)值達(dá)到152emu/cm3的YIG薄膜。
　　最后，采用間斷沉積法，運(yùn)用不同的制備模式在GGG基片上制備了微米級(jí)YIG薄膜。分別探究了在1+3+3+3…模式（即每次沉積3μm）下和在1+1+1+1…模式（即每次沉積1μm）下制備的薄膜的