Спосіб одержання магнітооптичних структур

Изобретение относится к технологии получения эпитаксиальных слоев феррит-граната и может быть использовано в магнитооптике при создании управляемых транспарантов, изоляторов и других устройств с высокими магнитооптическими параметрами. Известен также способ получения магнитооптических ФГС, включающий наращивание Bi-содержащего слоя из переохлажденного раствора-расплава на подложку из кальций-ниобий-галлиевого граната (КНГГ). Основным недостатком данного способа получения феррит-гранатовых структур является низкое качество Bi-содержащего слоя. Кальций-ниобий-галлиевый гранат имеет параметр элементарной ячейки в интервале 12,503 - 12,506Å в зависимости от содержания компонент. Такой параметр ячейки позволяет ввести в осаждаемую пленку необходимое для магнитооптических применений количество висмута. Однако кристалл КНГГ имеет катионный дефицит в октаэдрических позициях кристаллической решетки, что является причиной нарушения морфологии поверхности подложки. Поэтому при взаимодействии с агрессивными свинеци висмутсодержащими растворрасплавами при выращивании пленки подложка либо разрыхляется, либо осаждающаяся пленка кристаллизуется с дефектами в виде трещин. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения магнитооптических структур, в котором введением дополнительных технологических операций обеспечивается снижение катионного дефицита кристалла КНГГ и улучшение морфологии поверхности подложки и за счет этого магнитооптические структуры не имеют трещин и обладают заданными магнитооптическими характеристиками. Поставленная задача решается тем, что в способе получения магнитооптических структур, включающем жидкофазное осаждение Biсодержащей эпитаксиальной пленки из переохлажденного раствора-расплава на подложку из кальций-ниобий-галлиевого граната. Согласно изобретению перед жидкофазным осаждением на подложку напыляют слой кремния толщиной 0,1 0,2мкм, после чего ее отжигают при температуре 900 - 910°C в течение 5 - 6ч. При этом происходит диффузия кремния в приповерхностную область подложки и перераспределение ионов в кристаллической решетке, в результате чего снижается катионный дефицит кристалла КНГГ и улучшается морфология поверхности подложки. Толщина слоя кремния подбиралась опытным путем. В результате эксперимента определено, что пленка кремния заявленной толщины имеет хорошую адгезию к поверхности подложки. Нижний предел толщины определяется равномерностью (без разрывов) осаждаемого слоя. Верхний предел толщины определен по технологическим соображениям: чтобы не допустить снижения качества поверхности подложки за счет длительного ее разогрева время осаждения кремниевого слоя не должно превышать двух часов, что соответствует 0,2мкм напыленного слоя. Температура и время отжига определяется условиями диффузии кремния в подложку. При температуре отжига выше 910°C, за время, превышающее 6 часов происходит рекристаллизация кремния с материалом подложки, в результате чего происходит снижение качества поверхности - она становится мутной. При низкой температуре (менее 900°C) и малом времени отжига (менее 5 часов) диффузия кремния в подложку не происходит, а следовательно, не происходит перераспределение ионов в ее кристаллической решетке, не улучшается морфология поверхности подложки. Пример. Поверхность подложки КНГГ ориентации (III) обезжиривалась органическими растворителями. После чего подложка помещалась в вакуумную камеру установки и на ее поверхность в течение 1,5 часов наносился слой кремния. Толщина слоя кремния составляла 0,15мкм. Затем подложка со слоем кремния отжигалась в течение 5 часов при температуре 905°C в муфельной печи. После отжига подложка дополнительно не обрабатывалась. На поверхность подготовленной таким образом подложки при температуре 700°C в течение 3мин осаждалась эпитаксиальная пленка состава (YBiLu)3(FeGa)5O12. Толщина выращенной пленки составляла 2,0мкм. Качество поверхности пленки оценивалось путем наблюдения в проходящем поляризованном свете микроскопа. Установлено, что пленка не имела трещин и была прозрачной, В таблице приведены физико-технические параметры выращенной пленки и прототипа. Как видно из таблицы, заявленный способ обеспечивает повышение качества поверхности подложки и качества пленки, что косвенно доказывается снижением коэрцитивности и повышением пропускания пленки, выращенной заявленным способом, по сравнению с прототипом Улучшение морфологии поверхности подложки повышает коэффициент вхождения висмута в пленку и тем самым обеспечивает увеличение фарадеевского вращения.