Спосіб вирощування епітаксійних плівок заміщеного залізо-ітрієвого гранату

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб вирощування епітаксійних плівок заміщеного залізо-ітрієвого гранату методом рідкофазної епітаксії, що включає занурення підкладки з галій-гадолінієвого гранату в перенасичений розплав суміші феритоутворюючих окислів Fe2O3, Y2O3, La2O3 і розчинника PbO, B2O3 і осадження плівок при заданих режимах, який відрізняється тим, що в склад суміші додають Sc2O3 і вміст окислів в суміші беруть, моль. %: PbO - 81,021; В2O3 - 5,184; Fe2O3 - 13,265; Y2O3 - 0,414; La2O3 - 0,0276; Sc2O3 - 0,0883, при цьому температуру вирощування задають 960 - 968°C, температуру переохолодження 10 - 20°C, швидкість вирощування 0,2 0,6мкм/хв, швидкість обертання підкладки 80об./хв.

Текст

Винахід відноситься до технології феритових монокристалічних плівок и може бути використаний для виготовлення пленарних НВЧ-приладів см- і мм-діапазонів. Відомо, що часткове заміщення іонів ітрію Y3+ іонами лантану La3+ в залізо-ітрієвих гранатах (ЗІГ) та підбір матеріалу підкладки і режимів росту приводить до покращення магнітних властивостей плівок, зокрема, до зменшення ширини лінії феромагнітного резонансу (ФМР) (J. Аррl. Phys. - 1980. - V.2 - №2 - P.189 - 191). Проте підвищення намагніченості насичення таким шляхом не досягається. Відомо, що присутність іонів скандію Sc3+ в об'ємних феритових гранатах призводить до підвищення їх намагніченості (S. Geller et al. Intrasublattice magnetic interactions in benavior of substituted YIG // The Bell System. Techn. J. - 1964. - V.43. - P.565 - 623). Проте плівкові ферогранатові структури з вмістом скандію підвищеної намагніченості відсутні. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб вирощування епітаксійних плівок лантан-заміщеного залізо-ітрієвого гранату методом рідкофазної епітаксії, що включає занурення підкладки з галій-гадолінієвого гранату (ГГГ) в перенасичений розчин-розплав суміші феритоутворюючих окислів Fe2O3, Y2O3, La2O3 і розчинника PbO, B2O3 і вирощуванні плівок при заданих режимах (Nemiroff M., Yue H. La: YIG Disks on GGG substrates for microwave applications. - IEEE Trans. Magn. - 1977 - V.13 - №5. - P.1238 - 1240). Однак намагніченість насичення одержаних плівок не перевищує намагніченості насичення незаміщеного ЗІГ 1750Гс, а це обмежує діапазон робочих частот НВЧ приладів на їх основі та звужує їх номенклатуру. В основу винаходу поставлене завдання створення способу вирощування епітаксійних плівок заміщеного залізоітрієвого гранату з підвищеною намагніченістю насичення методом рідкофазної епітаксії, в якому добавка у вихідну суміш нового компоненту і зміна співвідношення вихідних феритоутворюючих окислів, а також підбір технологічних режимів дозволили б виростити епітаксійні плівки з покращеними магнітними властивостями та, зокрема, з підвищеною намагніченістю насичення. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі вирощування епітаксійних плівок заміщеного залізоітрієвого гранату методом рідкофазної епітаксії, що включає занурення підкладки з ГГГ в перенасичений розплав суміші феритоутворюючих окислів Fe2O3, Y2O3, La2O3 і розчинника PbO, B2O3, і осадження плівок при заданих режимах, згідно винаходу, в склад суміші додають Sc2O3 і вміст окислів в суміші беруть (мол.%) PbO - 81,021; B2O3 5,184; Fe2O3 - 13,265; Y2O3 - 0,414; La2O3 - 0,0276; Sc 2O3 - 0,0883, при цьому температуру вирощування задають 960 - 968°C температуру переохолодження 10 - 20°C, швидкість вирощування 0,1 - 0,6мкм/хв., швидкість обертання підкладки 80об./хв. Заданий склад феритоутворюючих окислів у вихідній суміші, тобто певне співвідношення між іонами Fe3+, Y3+, La3+, Sc3+ забезпечує високі магнітні та резонансні властивості плівок, зокрема, ширину лінії ФМР на рівні 2DH ~ 0,7E. Від вмісту Sc залежить як параметр кристалічної решітки плівки, так і величина намагніченості насичення, яка при заданому вмісті є максимальною і досягає 4pMs = 2170Гс. Заданий вміст окислів, крім цього, забезпечує достатні механічні властивості плівок, їх товщину і придатність для роботи в НВЧ-приладах. Приведені технологічні режими є оптимальними для приведеного складу вихідної суміші. Температура вирощування (960 - 968°C), температура переохолодження (10 - 20°C), швидкість вирощування (0,2 - 0,6мкм/хв.), швидкість обертання підкладки (80об./хв.) забезпечують досконалу структуру плівок та їх товщину до 10мкм. Морфологія поверхні плівок впливає теж і на однорідність магнітних властивостей плівок. Тут значну роль відіграють температури вирощування і переохолодження, які можуть змінювати як параметр решітки, так і в невеликій мірі намагніченість насичення. Діапазон зміни вказаних режимів приводить до неоднорідності по товщині плівок 6 - 8%, по ширині ліній ФМР 9 - 12%, намагніченості насичення 2 - 4%, що відповідає вимогам методу рідкофазної епітаксії. Спосіб вирощування епітаксійних плівок заміщеного залізо-ітрієвого гранату методом рідкофазної епітаксії включає занурення підкладки з ГГГ в перенасичений розплав суміші феритоутворюючих окислів Fe2O3, Y2O3, Sc2O3 та La2O3 і розчинника PbO, B2O3, які беруть в такому співвідношенні (мол.%) PbO - 81,021; B2O3 - 5,184; Fe2O3 13,265; Y2O3 - 0,414; LaO3 - 0,0276; Sc2O3 - 0,0883, при цьому температуру вирощування задають 960 - 968°C, температуру переохолодження 10 - 20°C, швидкість вирощування 0,2 - 0,6мкм/хв., швидкість обертання підкладки 80об./хв і осаджують плівки. Приклад конкретного виконання. Для вирощування плівок використовували автоматизовану установку фірми LPAI "Garnet-3". Керування технологічним процесом здійснюють комп'ютером. Підкладки ГГГ були одержані методом Чохральського, їх діаметр складав 50,8 та 76,2мм. Вихідну суміш речовин завантажують в платиновий тигель, їх маса складала (г): PbO - 6558; B2O3 - 131,14; Fe2O3 - 768,50; Y2O3 - 34,185; La2O3 - 3,2883, Sc2O3 - 4,4245. Після наплавки, гомогенізації розплаву і відробки підпрограми зниження температури, в держак заправляють підкладку і здійснюють ріст. Режим опускання передбачає 2 зупинки. Протягом всього часу вирощування (до 50хв.) здійснюють реверсивне обертання підкладки з швидкістю 80об./хв. і періодом реверса 2 - 10с. Точність підтримання температури 0,1°C. Після закінчення процесу вирощування тримач підкладки піднімають з розплаву, розкручують з частотою - 200об./хв. для усунення з поверхні плівки залишків розплаву, а згодом плівку промивають в 50% - их розчинах оцтової та азотної кислоти. Намагніченість насичення визначали з допомогою приладу для вимірювання петлі гістерезису фірми LAS (Франція). Одержані значення параметра 4pMs перевищували відповідні значення в плівках ЗІГ більш ніж на 25%.

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Yuschuk Stepan Ivanovych, Varshava Slavomyr Stepanovych

Автори російською

Ющук Степан Иванович, Варшава Славомир Степанович

МПК / Мітки

МПК: H01F 10/08, H01F 41/14

Мітки: спосіб, гранату, вирощування, заміщеного, епітаксійних, плівок, залізо-ітрієвого

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/1-25599-sposib-viroshhuvannya-epitaksijjnikh-plivok-zamishhenogo-zalizo-itriehvogo-granatu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб вирощування епітаксійних плівок заміщеного залізо-ітрієвого гранату</a>

Подібні патенти