Спосіб отримання магнітооптичного матеріалу

Реферат: Спосіб отримання магнітооптичного матеріалу включає змішування гранатоутворюючих оксидів і легкоплавких оксидів-розчинників, додавання оксиду берилію, нагрівання суміші в платиновому тиглі в повітряному середовищі, гомогенізацію розплаву, охолоджування розплаву, потім горизонтально закріплена підкладка, що обертається, приводиться в зіткнення з поверхнею розплаву і після закінчення вирощування епітаксіальна плівка відривається від поверхні розплаву і розкручується, після чого обертання епітаксіальної плівки сповільнюється, плівка витягується з тигля і охолоджується при кімнатній температурі, при приготуванні шихти проводиться змішування гранатоутворюючих оксидів і легкоплавких оксидів-розчинників з карбонатами літію і рубідію, а концентрація карбонату літію змінюється при відповідному убуванні концентрації карбонату рубідію, і в шихту додається оксид берилію, шихта нагрівається із швидкістю і витримується при цій температурі, нагрів тигля з шихтою поновлюється і температура підвищується, проводиться витримка шихти протягом години, потім температура розчину-розплаву підвищується і розчин-розплав витримується при цій температурі, температура розчину-розплаву знижується із певною швидкістю до необхідної температури. UA 78869 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ МАГНІТООПТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ UA 78869 U UA 78869 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технології вирощування епітаксіальних плівок феритівгранатів (ЕПФГ), які використовуються як матеріал-перетворювач (активний матеріал) в магнітооптичних і волоконно-оптичних пристроях обробки і передавання інформації. Відомий (патент UA 45728) магнітооптичний матеріал Bi(3-x)AxFe(5.y-z)MyPtzO12, де А - один або кілька рідкоземельних елементів, включаючи ітрій і кальцій, М - один або декілька елементів з групи Ga, Al, Ge, Sc, In, Si, Ті, Mg, Mn і Zr, який відрізняється тим, що додатково містить від 0,01 до 0,09 атомів берилію на формульну одиницю гранату. За рахунок цього досягається зростання питомого фарадеївського обертання F приблизно на 10 %, без істотного збільшення коефіцієнта оптичного поглинання  і, відповідно, збільшення коефіцієнта магнітооптичної добротності =2F/. Магнітооптичний матеріал отримують таким чином. У шихту, з якої отримують розчин-розплав для рідиннофазної епітаксії, додають окисел берилію в кількості від 0,7 до 7,0 ваг. % по відношенню до кількості окислу заліза в суміші. Далі, з використанням процедури рідиннофазної епітаксії, отримують вказаний магнітооптичний матеріал. Але, використання одних лише домішок окислу берилію до шихти не дозволяє отримати магнітооптичний матеріал, що має магнітну анізотропію типу "легка площина". В основу корисної моделі поставлена задача отримання епітаксіальних плівок феритівгранатів з магнітною анізотропією типу "легка площина". Поставлена задача вирішується тим, що спосіб отримання магнітооптичного матеріалу, що включає змішування гранатоутворюючих оксидів і легкоплавких оксидів-розчинників, додавання оксиду берилію, нагрівання суміші в платиновому тиглі в повітряному середовищі, гомогенізація розплаву, охолодження розплаву, потім горизонтально закріплена підкладка, що обертається, приводиться в зіткнення з поверхнею розплаву і після закінчення вирощування епітаксіальна плівка відділяється від поверхні розплаву і розкручується до швидкості не менш ніж 1000 об/хв на дві хвилини, після чого обертання епітаксіальної плівки сповільнюється до 500 об/хв, плівка витягується з тигля, охолоджується при кімнатній температурі і обертання припиняється, згідно з корисною моделлю, при приготуванні шихти проводиться змішування гранатоутворюючих оксидів і легкоплавких оксидів-розчинників з карбонатами літію і рубідію, при цьому сумарна молярна концентрація карбонатів рубідію і літію складає 15 мол. %, а концентрація карбонату літію змінюється від 5,0 мол. % до 15,0 мол. % при відповідному зменшенні концентрації карбонату рубідію, і в шихту додається 0,10-0,4 мол. % оксиду берилію, шихта нагрівається в платиновому тиглі, із швидкістю 100-150 °C/год. до 735-750 °C і витримується при цій температурі не менше години, нагрівання тигля з шихтою поновлюється і температура підвищується до 875-890 °C, проводиться витримка шихти протягом години, потім температура розчину-розплаву доводиться до 950-1050 °C і розчин-розплав витримується при цій температурі не менше 12 год., температура розчину-розплаву знижується із швидкістю 150200 °C/год. до температури в діапазоні 730-850 °C. Спосіб забезпечує отримання епітаксіальних плівок феритів-гранатів з магнітною анізотропією типу "легка площина". Спосіб реалізується таким чином. Змішують гранатоутворюючі оксиди і легкоплавкі оксиди-розчинники з карбонатами літію і рубідію, при цьому сумарна молярна концентрація карбонатів рубідію і літію складає 15 мол. %, а концентрація карбонату літію може змінюватися від 5,0 мол. % до 15,0 мол. %, додають 0,100,40 мол. % оксиду берилію. Потім шихта нагрівається в платиновому тиглі із швидкістю 100150 °C/год. до 735-750 °C і витримується при цій температурі не менше години. Потім нагрівання тигля з шихтою поновлюється і температура підвищується до 875-890 °C. Проводиться витримка шихти протягом години. Потім отриманий таким чином розчин-розплав піддають процесу гомогенізації. Для чого температура розчину-розплаву доводиться до 9501050 °C і розчин-розплав витримується при цій температурі не менше 12 год. Потім температура розчину-розплаву знижується із швидкістю 150-200 °C/год. до температури вирощування ЕПФГ, лежачої в межах 730-850 °C. Підкладка, що горизонтально закріплена, обертається, приводиться в зіткнення з поверхнею розплаву і проводиться нарощування ЕПФГ протягом заданого часу. Після закінчення процесу нарощування обертання припиняється і ЕПФГ відділяється від поверхні розплаву і розкручується до швидкості не менш ніж 1000 об/хв на дві хвилини. Після чого обертання сповільнюється до 500 об/хв, ЕПФГ витягується з тигля і охолоджується до кімнатної температури і обертання припиняється. Приклади складу вирощених плівок. Всі зразки ЕПФГ отримані за вищенаведеним способом. Як підкладка були використані поліровані пластини з монокристалічного гадоліній-галієвого гранату з кристалографічною орієнтацією (111). 1 UA 78869 U Приклад 1. ЕПФГ з магнітною анізотропією типу "легка площина" і товщиною 8,4 мкм складу Bi1,10Tmi1,89Fe3,40Ga1,05Al0,50Li0,015Pt0,045Pb0,01Be0,025О12 була вирощена при температурі 733 °C з шихти такого складу в мол. %: Ві2О3 60,50 РВО 8,50 В2О3 4,70 Rb2CO3 6,50 Li2CO3 8,50 Tm2O3 1,22 Аl2Оз 0,60 Ga2O3 1,22 Fe2O3 8,00 BeO 0,25. При цьому ЕПФГ мала поле насичення в нормальному напрямі (поле "нормалізації") 5 10  HS 6000 Е, а магнітооптична добротність =2 / на довжині хвилі світла =0,55 мкм F дорівнювала 17,0. Приклад 2. ЕПФГ з магнітною анізотропією типу "легка площина" і товщиною 8,4 мкм складу Bi0.60Y2,40Fe4,520Ga0,445Li0,02Pt0,046Be0,026O12 була вирощена при температурі 842 °C з шихти такого складу в мол. %: Ga2O3 0,84 Fe2O3 12,52 Y2O3 1,14 Bi2O3 71,00 Li2CO3 15,00 Rb2CO3 0,00 BeO 0,40. При цьому ЕПФГ мала поле насичення в нормальному напрямі (поле "нормалізації")  HS 10000 Е, а магнітооптична добротність =2 / на довжині хвилі світла =0,55 мкм F 15 дорівнювала 8,2. Приклад 3. ЕПФГ з магнітною анізотропією типу "легка площина" і товщиною 7,7 мкм складу Bi1,20Tm1,20Lu0,60Fe3,30Al0,75Ga0,90Li0,01Pt0,03Be0,01O12 була вирощена при температурі 740 °C з шихти такого складу в мол. %: Ві2О3 63,03 В2О3 8,50 Rb2CO3 10,00 Li2СО3 5,00 Tm2O3 0,65 Lu2O3 0,52 Аl2О3 1,06 Ga2O3 1,32 Fe2O3 8,80 BeO 0,10.  20 При цьому ЕПФГ мала поле насичення в нормальному напрямі (поле "нормалізації") HS 70 Е, а магнітооптична добротність =2F/ на довжині хвилі світла =0,55 мкм дорівнювала 15,5. Наведені приклади показують, що спосіб дозволяє відтворно отримувати ЕПФГ з магнітною анізотропією типу "легка площина" з контрольованими величинами поля насичення в  нормальному напрямі (поле "нормалізації") HS і магнітооптичної добротності =2F/. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб отримання магнітооптичного матеріалу, що включає змішування гранатоутворюючих оксидів і легкоплавких оксидів-розчинників, додавання оксиду берилію, нагрівання суміші в платиновому тиглі в повітряному середовищі, гомогенізація розплаву, охолоджування розплаву, потім горизонтально закріплена підкладка, що обертається, приводиться в зіткнення з поверхнею розплаву і після закінчення вирощування епітаксіальна плівка відривається від поверхні розплаву і розкручується, після чого обертання епітаксіальної плівки сповільнюється, 2 UA 78869 U 5 10 плівка витягується з тигля і охолоджується при кімнатній температурі, який відрізняється тим, що при приготуванні шихти проводиться змішування гранатоутворюючих оксидів і легкоплавких оксидів-розчинників з карбонатами літію і рубідію, при цьому сумарна молярна концентрація карбонатів рубідію і літію складає 15 мол. %, а концентрація карбонату літію змінюється від 5,0 мол. % до 15,0 мол. % при відповідному убуванні концентрації карбонату рубідію, і в шихту додається 0,10-0,4 мол. % оксиду берилію, шихта нагрівається із швидкістю 100-150 °C/год. до 735-750 °C і витримується при цій температурі не менше години, нагрів тигля з шихтою поновлюється і температура підвищується до 875-890 °C, проводиться витримка шихти протягом години, потім температура розчину-розплаву доводиться до 950-1050 °C і розчинрозплав витримується при цій температурі не менше 12 годин, температура розчину-розплаву знижується із швидкістю 150-200 °C/год. до температури в межах 730-850 °C. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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