基本介紹
- 中文名：YIG薄膜
- 外文名：YIG films
- 性能指標：飽和磁化強度、居里溫度等
- YIG材料分類：尖晶石型、磁鉛石型等
- 製備流程：清洗、安裝、抽真空等
YIG材料的分類,尖晶石型鐵氧體,磁鉛石型鐵氧體,石榴石型鐵氧體,YIG的晶體結構,YIG的主要性能指標,飽和磁化強度,鐵磁共振線寬,磁損耗和介電損耗,矯頑力,居里溫度,YIG薄膜製備工藝流程,
YIG材料的分類
常見的鐵氧體主要有軟磁鐵氧體、永磁鐵氧體、旋磁鐵氧體、矩磁鐵氧體、亞磁鐵氧體五種類型，其中旋磁鐵氧體，又叫微波鐵氧體。平面偏振的電磁波在該種鐵氧體中按一定方向傳播時，偏振面會不斷地繞傳播方向旋轉，即該種鐵氧體具有旋磁效應。微波鐵氧體按照晶體結構又分為尖晶石型、磁鉛石型和石榴石型。
尖晶石型鐵氧體
是一種與天然鎂鋁尖晶石晶體結構相似的鐵氧體，即是一種面心立方結構的微波鐵氧體。其化學分子式為
。用一種金屬離子替代的鐵氧體叫做單組分鐵氧體，而兩種及以上的金屬離子替代的鐵氧體叫做雙組份鐵氧體和多組分鐵氧體。根據不同的取代從而達到改善材料的飽和磁化強度、鐵磁共振線寬等性能的目的。
磁鉛石型鐵氧體
磁鉛石型鐵氧體是一種與天然磁鉛石結構類似的鐵氧體，即是一種磁鉛石六角晶繫結構的微波鐵氧體。其化學分子式為
。
石榴石型鐵氧體
也稱磁性石榴石。是一種與天然石榴石有類似晶體結構的鐵氧體，即是一種具有石榴石型體心立方結構的微波鐵氧體。化學式為
。
YIG的晶體結構
YIG是石榴石型鐵氧體。從晶格結構來看，其具有複雜的體心立方結構，屬於立方晶系。YIG的基本分子式為
每個單位晶胞中有8個分子，共160個原子，如圖1所示為釔鐵石榴石的晶體結構。
圖1 憶鐵石榴石的晶體結構
YIG的主要性能指標
飽和磁化強度
當磁體外加足夠強度的外磁場，單位體積內磁矩的矢量化不再隨外磁場的增加而變化後，此時的磁場強度值叫做飽和磁化強度(Ms)。飽和磁化強度越高，旋磁效應越明顯。
鐵磁共振線寬
當發生鐵磁共振時，旋磁張量磁導率的對角分量的虛部均為其極大值的一半。此時，對應的兩個磁場之差就叫做鐵磁共振線寬與阻尼係數息息相關，其大小反映了鐵氧體材料對電磁波的吸收能力，通常要求△H越小越好。
磁損耗和介電損耗
磁損耗是磁性材料在磁化或反磁化過程中，外界作的功造成材料本身發熱的現象。分為磁滯、渦流、以及剩餘損耗三類，其中鐵氧體材料以剩餘損耗為主。介電損耗則是電介質在交變電場中，消失的電能轉換成熱的現象。其大小主要與二價鐵離子相關。
矯頑力
當磁性材料達到飽和狀況後，此時將外磁場置為0，材料仍然具有一定的磁感應強度，叫做剩餘磁感應強度。此時繼續增加反方向的磁場，當磁感應強度降為0時，對應的磁場強度叫做矯頑力。通常，磁性材料的內部晶粒大小，內部結構的均勻性，氣孔等都會對矯頑力差生較大影響。
居里溫度
鐵氧體溫度增加時，Ms大小降為0時的臨界溫度，叫做居里溫度。即居里溫度就是鐵氧體在亞鐵磁性狀態和順磁性狀態轉換的臨界溫度。一般情況下，較高的居里溫度能夠有效地提高溫度穩定性。
YIG薄膜製備工藝流程
薄膜製備流程圖如圖2所示，主要包括:基片的清洗、靶材以及基片的安裝、系統抽真空，襯底加熱、沉積薄膜、降溫至室溫並取出、最後經過退火處理得到YIG薄膜。
圖2 薄膜製備流程圖
