一种稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法、掺杂GSGG晶体技术

本发明专利技术公开了一种稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法、掺杂GSGG晶体。所述方法包括以下步骤：S1、获取其晶胞参数；S2、采用具有唯一掺杂变量且晶胞参数随所述掺杂变量规律变化的掺杂GSGG晶体作为衬底；S3、反复调整所述掺杂变量直至试制的掺杂GSGG晶体的晶胞参数与待制备的稀土掺杂磁光薄膜的晶胞参数匹配；S4、根据稀土掺杂磁光薄膜的衬底的掺杂变量制作衬底。本发明专利技术制作的衬底能有效的匹配稀土掺杂磁光薄膜的晶胞参数，减小晶胞失配导致的稀土掺杂磁光薄膜开裂等问题，且本发明专利技术衬底采用的晶体掺杂变量具有明确的调整方法，开发周期短，时间成本及经济成本大幅下降。所述掺杂GSGG晶体，为掺Y:GSGG晶体，化学式为Y

【技术实现步骤摘要】
一种稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法、掺杂GSGG晶体


[0001]本专利技术属于光电子技术材料和光功能通信器件领域，更具体地，涉及一种稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法、掺杂GSGG晶体。

技术介绍

[0002]在光纤通信技术中，为保证光路正常传输，避免受到反射光的影响，通常需使用到光隔离器件，此类器件的核心部分组件是稀土掺杂型功能磁光薄膜，该薄膜的性能优劣直接决定隔离器的品质和使用效果，而制备出该稀土掺杂磁光薄膜需用到高质量生长衬底。
[0003]目前用于生长稀土掺杂磁光薄膜即Bi:RIG系列磁光薄膜的衬底，主要有为钆镓石榴石或掺杂的钆镓石榴石。钆镓石榴石即GGG晶体，但其晶格常数较小，与大晶格掺杂磁光薄膜的晶格常数不匹配，会导致薄膜生长开裂及生长效率低下。为增大GGG的晶格常数，通常采用掺杂Ca/Mg/Zr的方式，但此类掺杂容易导致晶体中出现应力集中区域，这显然对于晶体的质量是极其不利的，在应力集中的此区域，溶质分布比较不均匀，故而晶胞参数会较其他区域不同，且切割加工时候易出现裂纹，是其作为衬底材料的缺点之一。
[0004]总体而言，高质量的制备磁光薄膜的关键之一在于衬底材料和磁光薄膜晶体的晶胞尺寸匹配。然而目前只能不断寻找晶胞尺寸更加合适的晶体，不断调整掺杂的元素的种类和含量，尝试制作衬底和磁光薄膜，时间成本和研发投入巨大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法、掺杂GSGG晶体，其目的在于通过确定掺杂变量和晶胞参数的规律关联性，有效的调整掺杂变量使制作的掺杂GSGG晶体的晶胞参数与待制作的磁光薄膜晶胞参数匹配，减小失配率，开发出与待制作的磁光薄膜晶胞参数匹配的，并且大幅减少了衬底晶体开发时间，由此解决现有技术由于磁光薄膜与衬底晶胞参数不匹配而导致的磁光薄膜质量不佳，或者开发适合的衬底需要较长时间、较高成本的进行晶胞参数摸索的技术问题。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、对于待制备的稀土掺杂磁光薄膜，获取其晶胞参数；
[0008]S2、采用具有唯一掺杂变量且晶胞参数随所述掺杂变量规律变化的掺杂GSGG晶体作为衬底；
[0009]S3、根据已知晶胞参数及掺杂变量取值的试制的掺杂GSGG晶体的晶胞参数、掺杂变量取值、以及晶胞参数随所述掺杂变量变化的规律，反复调整所述掺杂变量并按照调整后的掺杂变量设计原料比例试制掺杂GSGG晶体，测定其晶胞参数，直至试制的掺杂GSGG晶体的晶胞参数与待制备的稀土掺杂磁光薄膜的晶胞参数匹配，将该掺杂变量的值作为稀土掺杂磁光薄膜的衬底的掺杂变量的取值；
[0010]S4、根据稀土掺杂磁光薄膜的衬底的掺杂变量取值设计原料配比进行晶体生长，
制作衬底。
[0011]优选地，所述稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其所述掺杂GSGG晶体为掺Y:GSGG晶体。
[0012]优选地，所述稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其所述掺杂GSGG晶体化学式为Y
x
Gd3‑
x
Sc2Ga3O
12
，其中0≤x≤3，该晶体属石榴石立方晶系相，其晶胞参数随掺杂变量x的变化规律为：单调递减；，晶胞参数在之间。
[0013]优选地，所述稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其所述试制的掺杂GSGG晶体，为按照预设的掺杂变量进行制备并测定掺杂GSGG晶体的晶胞参数。
[0014]优选地，所述稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其存在多个掺杂变量不同的所述试制的掺杂GSGG晶体，优选所述多个掺杂变量至少包括掺杂变量下限和掺杂变量上限。
[0015]优选地，所述稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其当晶胞参数随掺杂变量x的变化规律为：单调变化时，根据其晶胞参数最接近制备的稀土掺杂磁光薄膜的晶胞参数的试制的掺杂GSGG晶体的掺杂变量取值，确定掺杂变量的调整范围。
[0016]优选地，所述稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其当所述掺杂GSGG晶体优选为掺Y:GSGG晶体，化学式为Y
x
Gd3‑
x
Sc2Ga3O
12
时，所述反复调整所述掺杂变量具体为：
[0017]当测定试制的掺Y:GSGG晶体的晶胞参数过小时，减小掺杂变量x；
[0018]当测定试制的掺Y:GSGG晶体的晶胞参数过大时，增大掺杂变量x。
[0019]优选地，所述稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其将所有试制的掺杂GSGG晶体及其晶胞参数，作为已知晶胞参数及掺杂变量取值的试制的掺杂GSGG晶体。
[0020]优选地，所述稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其晶体生长制作衬底的工艺与试制该掺杂变量的掺杂GSGG晶体的采用的晶体生长工艺相同。
[0021]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种掺杂GSGG晶体，为掺Y:GSGG晶体，化学式为Y
x
Gd3‑
x
Sc2Ga3O
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，其中0≤x≤3，该晶体属石榴石立方晶系相，其晶胞参数随掺杂变量x的变化规律为：单调递减，即晶胞参数随x的增加而减小，晶胞参数在之间。
[0022]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0023]本专利技术制作的衬底能有效的匹配稀土掺杂磁光薄膜的晶胞参数，减小晶胞失配导致的稀土掺杂磁光薄膜开裂等问题，且本专利技术衬底采用的晶体掺杂变量具有明确的调整方法，开发周期短，时间成本及经济成本大幅下降。
[0024]优选方案采用的掺Y:GSGG晶体，具有是一类新型的磁光晶体材料，属立方晶系。该晶体莫氏硬度达7.5，具有较高的硬度，具有良好的机械加工性能；晶体的晶格常数达高于商用GGG晶体且质量较好，相同晶格常数下相对于其他掺杂GGG晶体不容易出现开裂等缺陷。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例提供的掺Y:GSGG晶体粉末的X射线衍射图谱；
[0026]图2是本专利技术实施例提供的掺Y:GSGG晶体在不同掺杂量时对应测得的晶胞参数。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0028]本专利技术提拱的稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，包括以下步骤：
[0029]S1、对于待制备的稀土掺杂磁光薄膜，获取其晶胞参数；
[0030]S2、采用具有唯一掺杂变量且晶胞参数随所述掺杂变量规律变化的掺杂GSGG晶体作为衬底；所述掺杂GSGG晶体优选为掺Y:GSGG晶体，化学式为Y
x
Gd3‑
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Sc2Ga3O本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对于待制备的稀土掺杂磁光薄膜，获取其晶胞参数；S2、采用具有唯一掺杂变量且晶胞参数随所述掺杂变量规律变化的掺杂GSGG晶体作为衬底；S3、根据已知晶胞参数及掺杂变量取值的试制的掺杂GSGG晶体的晶胞参数、掺杂变量取值、以及晶胞参数随所述掺杂变量变化的规律，反复调整所述掺杂变量并按照调整后的掺杂变量设计原料比例试制掺杂GSGG晶体，测定其晶胞参数，直至试制的掺杂GSGG晶体的晶胞参数与待制备的稀土掺杂磁光薄膜的晶胞参数匹配，将该掺杂变量的值作为稀土掺杂磁光薄膜的衬底的掺杂变量的取值；S4、根据稀土掺杂磁光薄膜的衬底的掺杂变量取值设计原料配比进行晶体生长，制作衬底。2.如权利要求1所述的稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其特征在于，所述掺杂GSGG晶体为掺Y:GSGG晶体。3.如权利要求2所述的稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其特征在于，所述掺杂GSGG晶体化学式为Y
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Gd3‑
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Sc2Ga3O
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，其中0≤x≤3，该晶体属石榴石立方晶系相，其晶胞参数随掺杂变量x的变化规律为：单调递减；晶胞参数在之间。4.如权利要求1所述的稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其特征在于，所述试制的掺杂GSGG晶体，为按照预设的掺杂变量进行制备并测定掺杂GSGG晶体的晶胞参数。5.如权利要求1所述的稀土掺杂磁光薄膜的衬底制备方法，其特征在于，存在多个掺杂变量不同的所述试制的掺杂GSGG晶体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂训鹏，马晓，侯田江，齐凯，
申请(专利权)人：长飞武汉光系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：