導模提拉法生長摻鈰釔鐵石榴石磁光晶體的研究

《導模提拉法生長摻鈰釔鐵石榴石磁光晶體的研究》是依託福州大學，由莊乃鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：導模提拉法生長摻鈰釔鐵石榴石磁光晶體的研究
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：莊乃鋒

項目摘要

摻鈰釔鐵石榴石磁光（Ce:YIG）晶體具有大的法拉第旋轉及磁光優值、小的溫度係數和飽和磁化場，優良的材料物理化學性質等優點，是當前套用最廣泛最具有發展前景的磁光晶體材料。本項目在晶體生長方法上進行創新，採用改進的導模提拉法，通過研究晶體生長和缺陷產生機理，調製晶體生長時的熔體成分、拉速、轉速、氣氛等參數，獲得大尺寸、高光學質量的摻鈰釔鐵石榴石單晶。同時通過研究導模提拉法生長Ce:YIG晶體的生長和缺陷產生機理，為其它非同成分熔融化合物晶體的生長提供參考與借鑑。項目預計在國內外核心刊物上發表論文5-10篇，申請發明專利1項以上。

結題摘要

本項目採用導模提拉(EFG)法生長了Co:TiO2、TAG、YFeO3、Ce,Ga:YIG和Ce,Ga:GIG系列磁光晶體，系統地研究了熔體組分、溫場、生長速率、導模模組設計等因素對晶體質量的影響，探討了導模提拉法生長非同成分熔融化合物晶體的生長機理和包裹等晶體缺陷的產生機理。研究結果表明，導模提拉法生長非同成分熔融化合物晶體的機理與高溫溶液法生長機理類似，組分過冷是晶體包裹物缺陷產生的主要原因。將生長的晶體置於純氧氣氛下高溫退火，可以有效地消除晶體中的氧空位缺陷和Fe2+離子，提高晶體透過率。通過摻入Eu3+、V5+等調整熔體組分，可以抑制Ce4+的產生並提高了Ce3+有效分凝係數。在導模提拉法生長系列晶體的研究基礎上，通過最佳化生長參數，獲得了大尺寸、高質量的Ce,Ga:YIG、Ce,Ga:GIG系列磁光晶體用於熱學、磁學、光學、機械性質等方面性質的測試表征。測試結果表明，導模提拉法可以獲得摻雜濃度分布均勻的Ce,Ga:YIG和Ce,Ga:GIG晶體；鎵摻雜有利於提高晶體質量並減小飽和磁化場，鈰離子摻入可以提高晶體的居里溫度和透過率，並可大大提高晶體的比法拉第旋轉角。相對於Ce,Ga:YIG晶體，Ce,Ga:GIG具有更好的磁光性能，有必要對其進行進一步深入系統的研究。導模提拉法成功生長了非同成分熔融的Ce,Ga:YIG和Ce,Ga:GIG晶體，將為其他這類晶體的生長提供很好的參考與借鑑。