Спосіб одержання магнітооптичного матеріалу

Реферат: Спосіб одержання магнітооптичного матеріалу включає осадження плівки вісмут-заміщеного ферит-гранату шляхом розпилення мішені на аморфну негранатову підкладку з немагнітного матеріалу, відпалювання одержаної аморфної плівки на повітрі при атмосферному тиску при температурі кристалізації ферит-гранату. На плівку кристалізованого вісмут-заміщеного феритгранату складу BixR3-xFezM5-zO12, де R - рідкісноземельні елементи, М - метали Ga і Аl, х - від 1 до 2, z - до 1,5, додатково напилюють плівку Ві2О3 і відпалюють усю структуру на повітрі при атмосферному тиску при температурі 620-670 °C протягом 20-120 хв. UA 69101 U (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ МАГНІТООПТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ UA 69101 U UA 69101 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології одержання композитного магнітооптичного матеріалу з високим питомим фарадеївським обертанням і може бути використана при створенні пристроїв для керування когерентними потоками світла в оптоелектроніці і магнітофотоніці. Відомий спосіб одержання полікристалічних плівок вісмут-заміщеного ферогранату ітрію на підкладках з оптично прозорого ситалу (Лепешев А.А., Павлов В.Ф., Полякова К.П., Середкин В.А. Поликристаллические пленки Ві-замещенного феррограната иттрия: получение и свойства // Автометрия, 1995. - № 3. - С. 50-57). Плівки складу (BiY)3(GaFe)5O12 з різною концентрацією іонів Ві і Ga одержували методом іонно-плазмового розпилення феритових мішеней на постійному струмі на підкладки оптично прозорого ситалу і кварцу в атмосфері аргону з подальшою кристалізацією на повітрі протягом 3 год. при температурі 870-1070 К. Питоме фарадеївське обертання плівок складу Bi1,5Y1,5Ga1,2Fe3,5O12 складало мінус 1,5°/мкм. Мішені для одержання плівок виготовлялися методом плазмового напилення. При цьому в результаті електродугового розряду створюється плазмовий потік, що має швидкість до 2000 м/с і 34 температуру 10 10 К. За допомогою дозатора частки феритового порошку, одержуваного шляхом тонкого помелу, вводяться в потік плазми, плавляться і з швидкістю 200-250 м/с осаджуються на охолоджувану мідну основу електрода, утворюючи механічно міцне феритове покриття. Недоліком способу є складність технології одержання феритових мішеней, а також неможливість одержання тонкоплівкових шарів вісмут-заміщеного ферит-гранату з високими значеннями питомого фарадеївського обертання на аморфних підкладках з немагнітних негранатових матеріалів. Відомий спосіб одержання тонкоплівкових шарів вісмут-заміщених ферит-гранатів на підкладках оптично прозорого ситалу для виготовлення структур одновимірних магнітофотонних кристалів (Шапошников А. Н…, Бержанский В. Н., Прокопов А. Р., Каравайников А. В., Милюкова Е. Т., Голуб В. О. Кристаллизация пленок ферритов-гранатов, осажденных реактивным ионно-лучевым распылением // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Сер. "Физико-математические науки". Симферополь, 2010. - Т. 23 (62). - № 1, ч. 1. - С. 146-157). Спосіб включає осадження шарів складу Bi1,0Y0,5Gd1,5Fe4,2Al0,8O12 на холодні підкладки оптично прозорого ситалу методом реактивного іонно-променевого розпилення мішеней з подальшою кристалізацією шарів ферит-гранату на повітрі при атмосферному тиску. Питоме фарадеївське обертання плівок Bi1,0Y0,5Gd1,5Fe4,2Al0,8O12 становило при цьому мінус 0,9°/мкм. Недоліком способу також є малі значення питомого фарадеївського обертання одержаних тонкоплівкових шарів вісмут-заміщених ферит-гранатів на аморфних підкладках з немагнітних негранатових матеріалів. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб одержання магнітооптичного матеріалу шляхом використання нових технологічних прийомів у процесі його синтезу на аморфних підкладках з немагнітних негранатових матеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання магнітооптичного матеріалу, який включає розпилення мішені вісмут-заміщеного ферит-гранату на аморфну підкладку з немагнітного негранатового матеріалу, відпалювання одержаної аморфної плівки на повітрі при атмосферному тиску при температурі кристалізації ферит-гранату, згідно з корисною моделлю, на плівку ферит-гранату складу BixR3-xFezM5-zO12, де R - рідкісноземельні елементи, М - метали Ga і Аl, х - від 1 до 2, z - до 1,5, додатково напилюють плівку окису вісмуту Вi2О3 і відпалюють усю структуру в температурному діапазоні 620-670 °C протягом 20-120 хв. Одержані таким чином плівки композиту BixR3-xFezM5-zO12: Вi2О3 мають підвищене в два рази в порівнянні з вихідною плівкою ферит-гранату складу BixR3-xFezM5-zO12 питоме фарадеївське обертання і невисоку вартість виготовлення. Спосіб реалізується так. На аморфну підкладку немагнітного негранатового матеріалу методом вакуумного напилення наноситься плівка вісмут-заміщеного ферит-гранату складу BixR3-xFezM5-zO12, де R рідкісноземельні елементи, М - метали Ga і Аl, х - від 1 до 2, z - до 1,5. Одержана аморфна плівка відпалюється на повітрі при атмосферному тиску при температурі кристалізації до проходження в ній процесу кристалізації повною мірою. Потім кристалізована плівка знову поміщається у вакуумну камеру і на неї наноситься плівка Вi2О3. Одержана структура BixR3xFezM5-zO12:В12О3 відпалюється на повітрі при атмосферному тиску протягом 20-120 хв. Приклад реалізації способу. Плівки вісмут-заміщеного ферит-гранату складу Bi1,0Y0,5Gd1,5Fe4,2Al0,8O12 одержували на установці УРМ 3-279, оснащеній іонно-променевим джерелом "Холодок-1", автоматичною 1 UA 69101 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 системою напуску газів СНУ-2 і вакуумметром ВМТ-001, методом реактивного іоннопроменевого розпилення мішені відповідного складу на холодну підкладку з аморфного оптично прозорого ситалу і на підкладку з аморфного оптично прозорого ситалу з попередньо нанесеною на неї плівкою двоокису кремнію SiO2 у суміші аргону і кисню. Одержані аморфні плівки ферит-гранату кристалізували на повітрі при атмосферному тиску при температурі кристалізації 690 °C протягом 20 хв. Потім, кристалізовані плівки поміщали у вакуум і наносили на них тим же самим методом плівку окису вісмуту В12О3 розпиленням мішені металевого вісмуту в суміші аргону і кисню. Одержані структури відпалювали на повітрі при атмосферному тиску при температурі 670 °C протягом години, після чого вимірювали питоме фарадеївське обертання F утворених в результаті другого відпалювання композитних тонкоплівкових матеріалів. Температура і час відпалювання структур cитал/Bi1,0Y0,5Gd1,5Fe4,2Al0,8O12:Вi2О3 і ситал/SiО2/Bi1,0Y0,5Gd1,5Fe4,2Al0,8О12:Ві2О3 були визначені експериментально шляхом знаходження максимальних значень F одержаних плівок. Виявилося, що відпалювання плівок з покриттям з Вi2О3 при температурах нижче 620 С дає менші значення F, а при температурах вище 670 °C F зменшується. Мінімальний час, необхідний для відпалювання структури до одержання максимальних значень F, становив 20 хв. Ці значення зберігалися при часі відпалювання до 120 хв, потім починали зменшуватися. Питоме фарадеївське обертання плівок вимірювали за допомогою магнітополяриметра на ефекті Фарадея на довжині хвилі 633 нм шляхом вимірювання їхніх петель гістерезису (ПГ) залежності кута фарадеївського обертання від поля намагнічування. На фіг. 1 наведено ПГ кристалізованої плівки Bi1,0Y0,5Gd1,5Fe4,2Al0,8O12 (1) і плівки композиту Bi1,0Y0,5Gd1,5Fe4,2Al0,8O12: Вi2О3 (2) на підкладці з оптично прозорого ситалу. На фіг. 2 наведено ПГ структури cитaл/SiO2/Bi1,0Y0,5Gd1,5Fe4,2Al0,8O12 (1) і структури ситал/SiО2/Bi1,0Y0,5Gd1,5Fe4,2Al0,8О12: Ві2О3 (2). Видно, що в першому випадку (на підкладці з ситалу) значення кута фарадеївського обертання плівки композиту вдвічі перевищує значення кута фарадеївського обертання вихідної плівки ферит-гранату, при цьому питоме фарадеївське обертання плівки композиту F = -2,8°/мкм. У другому випадку (на підкладці з ситалу з шаром SiO2) значення кута фарадеївського обертання плівки композиту більше, ніж у два рази перевищує значення кута фарадеївського обертання вихідної плівки ферит-гранату, при цьому питоме фарадеївське обертання плівки композиту F = -2,5°/мкм. Перевагою способу, що заявляється, є те, що він дозволяє одержувати магнітооптичний матеріал з високими значеннями питомого фарадеївського обертання на основі композиту BixR3xFezM5-zO12: Ві2О3, де R - рідкісноземельні елементи, М - метали Ga і Al, x - від 1 до 2, z - до 1,5, на аморфних підкладках з немагнітних негранатових матеріалів з характеристиками, які значно перевищують характеристики вихідних плівок вісмут-заміщених ферит-гранатів BixR3-xFezM5zO12. Перевагою матеріалу є його низька вартість у порівнянні з відомими магнітооптичними матеріалами, обумовлена низькою вартістю підкладок. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб одержання магнітооптичного матеріалу, який включає осадження плівки вісмутзаміщеного ферит-гранату шляхом розпилення мішені на аморфну негранатову підкладку з немагнітного матеріалу, відпалювання одержаної аморфної плівки на повітрі при атмосферному тиску при температурі кристалізації ферит-гранату, який відрізняється тим, що на плівку кристалізованого вісмут-заміщеного ферит-гранату складу BixR3-xFezM5-zO12, де R рідкісноземельні елементи, М - метали Ga і Аl, х - від 1 до 2, z - до 1,5, додатково напилюють плівку Ві2О3 і відпалюють усю структуру на повітрі при атмосферному тиску при температурі 620-670 °C протягом 20-120 хв. 2 UA 69101 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3