泡畴器件的磁性石榴石的化学气相沉积

稳定的磁泡已在混合的铽铒铁石榴石膜上形成並传播,膜是用化学气相沉积法制备在钐镓石榴石和混合的钆钐镓石榴石基片上的。以每小时2-5微米的生长速度获得了平滑的膜。在Sm_3Ga_5O_(12)基片上的一片组份近似Tb_(2.5)Er_(0.5)Fe_5O_(15)的膜上沉积了20微米周期的Y棒电路。通过平面内场的旋转,5微米直径的泡畴被传播了约50步。     

钙镓锗石榴石作磁泡应用的基片

究研了契赫拉尔斯基生长的钙镓锗石榴石,这种材料可能会作基片用取代钇镓石榴石。Ca_3Ga_2Ge_3O(12)的熔化温度是1380℃,(Gd_3Ga_(?)O(12)是1740℃)故允许采用铂作坩埚材料。用差热分析,确定了凝固时形成石榴石单相的成分范围。还确定了氧化锗由固相石榴石优先蒸发的速度与温度和氧分压的关系。这种材料的晶格常数较小(a=12.25A,而一般材料为12.38A),要求膜的成分相应具有较小的晶格参数。在PbO、B_2O_3溶液中,在基片上液相外延生长了Lu_(3-x)CaxFe_(5-x)S_xO_(12)型的膜。在20℃,4.6μm厚的膜的各参数为:泡径4.8μm,4πM_s=160高斯,H_(缩灭)=95奥。各向異性场和缩灭场的温度系数分别是0.30和0.25奥/℃     

电子材料术语

LPE膜:液相外延生长膜的简称。将结晶成分在助熔剂中熔融,并在结晶生长温度以下形成过冷溶液,然后将单晶基片浸入,此基片的晶格常数与要制作的单晶的常数基本一致。这样就在基片上通过液相外延生长成了一层单晶薄膜。在磁泡畴技术中,是在Gd_3Ga_5O_(12)(钆镓石榴石,略作GGG)单晶基片上用LPE法制作磁性石榴石薄膜,此膜中存在有直径几微米以下的磁泡畴,用这样磁泡畴代表信息,以此来作成大容量存贮器,这种工作正在努力研究。     

稀土铁石榴石的磁光性质

我们研究了(GdPrBi)_3(FeGaIn)_5O_(12)和(YLaBi)_3(FeCa)_5O_(12)两种石榴石系列的光吸收和法拉第旋转。在室温之下,使用助熔剂法生长的块状单晶,在近红外范围完成了测量。本工作的主要目的是发展一种具有高磁光优值和低饱和磁化强度的材料。实验证明,“掺铟”的混合稀土镓铁石榴石有希望用于工作波长1.064微米的室温磁光器件。     

退火控制调整外延石榴石膜的泡畴参数

用退火技术使石榴石四面体和八面体间的镓离子重新分布的办法进行了标称成份Y_(2.6)Sm_(0.4)Ga_(1.2)Fe_(3.8)O_(12)外延石榴石膜泡畴破灭场的控制调整。这个技术包括在两个不同温度来使每个膜退火,其中之一是在一个已知温度下建立平衡。根据泡畴理论的分析表明,热平衡后所测参数可以用来计算产生希望泡畴破灭场的饱和磁化强度的变化。由导数d(4πMs)/dT_α可以建立磁化强度变化与所需平衡退火温度T_α可以建立变化的关系。已经得到,在900℃(?)T_α(?)1200℃时,值d(4πMs)/dT_α接近恒定。等于0.35(?)G/°C。用这个技术能使泡畴破灭场变化大于10Oe,如果退火温度控制到零点几     

磁泡材料参数测量

本文叙述了用于泡径3～6μm YSmGaIG、YSmLuCaGeIG和YSmLuCaGeGaIG磁泡石榴石膜系特性参数的测试原理和实验装置。测量参数包括外延慎厚度h、退磁条畴周期p_o、特性长度l、磁泡缩灭场H_o、饱和磁化强度4πM;单轴各向异性场H_K、畴壁矫顽力H_c、磁缺陷密度d、居里温度T_c以及p_o、l、H_o、4πM_s和H_K的温度系数α_o。文中给出了各参数的测试误差,并与国外样品数据作了比较,结果是一致的。测量方法和实验装置系本文重点。     

契赫拉尔斯基法生长稀土镓柘榴石

以铱坩埚作容器,用契赫拉尔斯基法生长了Gd_3Ga_5O_(12),Nb_3-Ga_5O_(12)和其它稀土镓柘榴石,发现这类材料的最佳生长速度在每分45转时为每小时6毫米,转速显著地影响到晶体质量。为了消除由于在生长界面上形成(211)小平面的“岩芯”,需要高的转速。除纯稀土镓柘榴石外,还生长了固溶体Gd_3Ga_5O_(12)-Dy_3Ga_5O_(12),Sm_3Ga_5O_(12)-Nd_3Ga_5O_(12)和Sm_3Ga_5O_(12)-Gd_3Ga_5O_(12)等单晶。所有固溶体的分布系数均近于一。故在此晶体中仅能看到点阵常数微小的变化。在所考虑的固溶体生长过程中,组份过冷是一严重问题。但调整晶体生长速度已相当地改进了固溶体单晶。     

Sm_2(Co、Cu、Fe、M)_(17)系永磁

近年来,对稀土钴金属间化合物进行了研究,并研制出了以RCo_5系化合物为中心的永磁材料。这种永磁材料与以往的永磁材料相比,具有极高的性能。目前,最大磁能积(BH)_(max)为10-26兆高奥的稀土钴永磁材料已在市场上出售。要研制具有更高性能的永磁体,就需要饱和磁化强度(4πM_s)更高的材料。在稀土钴化合物当中,比目前占主流地位的RCo_5系化合物具有更高4πM_s的化合物,有R_2Co_(17)系。例如,Sm_2Co_(17)就具有比SmCo_5更高的饱和磁化强度(4πM_s=12KG)和居里温度(T_c(?)920℃),而且,磁晶各向异性常数(Ku)也高达5×10～7尔格/cm～3,因此,人们认为,它作为更高性能的稀土钴永磁材料是有希望的。根据这种观点,主要在二个方面对Sm_2Co_(17)系永磁进行了研究。一是发展SmCo_5系永     

漫话磁泡进展

随着计算机和集成电路的发展,基于半导体集成工艺的集成磁学——磁泡技术也应运而生。磁泡技术的问世给古老的磁学带来了新的生气,赋予新的内容,无怪乎国外一些人把磁泡技术的出现看做“挽救了磁学的危机”。十年来,磁泡理论、材料、工艺、器件和应用,突飞猛进,日新月异。与存贮密度密切相关的泡径大小已从早期的100微米降到现在的0.4微米,芯片容量已从1971年的1024位样件发展到现在的10~6位/片,八年间容量增大1000倍。1977年德克萨斯仪器公司(TI)92K位芯片(现月产5000片)上市后,充分显示了磁泡的优点,加速了磁泡的发展,采用磁泡存贮器的计算机、微处理     

泡畴存貯材料

根据泡畴存貯器对材料的要求,讨论了泡畸材料的选择和制备。概括地论述了泡畸材料的研究历史;着重描述了两种类型材料——磁性石榴石和非晶磁合金的发现和应用。本文论述了石榴石系统大的成分灵活性使得材料研究人员和制备者在不很困难的情况下,可选择许多种供器件用的石榴石;以及液相外延生长石榴石膜是一种生产满足器件要求的重复膜的简单方法。非晶磁性合金着重描述了Gd—C_o—M_o化合物。在小泡径材料的研究中,应该指出:石榴石与非晶合金两者均有缺点,前者的Q通常非常低;而后者性能随温度变化是非常不中意的。     

Bi~(3+)取代对多晶石榴石铁氧体材料性能的影响

采用普通陶瓷工艺制备Bi_xCa_(a+2b)Y_(3–x–(a+2b))Zr_aV_bFe_(5–a–b)O_(12)(x=1.2,1.4,1.5,1.6)多晶石榴石铁氧体材料,研究了Bi~(3+)取代对材料显微结构、介电常数e'及饱和磁化强度、铁磁共振线宽等磁性能的影响。研究表明,随着Bi~(3+)取代量增加,材料饱和磁化强度降低,密度和介电常数ε'均增高,而铁磁共振线宽ΔH显著增大。当Bi~(3+)取代量x=1.4时,介电常数超过30,x=1.6时,ε'达到35以上,比普通石榴石的e'高出20,大幅提升了材料的介电常数,但却因其ΔH高达9 k A/m(113 Oe)不具应用价值。     

适合做磁泡畴器件的石榴石中的缺陷

对影响磁泡畴运动的某些缺陷做了评论。列举了缺陷的类型,对缺陷的由来及缺陷的控制进行了简单的讨论。叙述了使用磁泡显现缺陷的技术。列出了这种技术比用带状畴方法的优越性。举出了用泡筏技术显现缺陷的例子。使用石榴石做磁泡材料已促使许多人在了解和消除磁工作区域的缺陷方面做出了当相大量的努力。近来,本实验室及其它实验室制成的磁泡材料薄膜的缺陷为每平方厘米几个到100个。在这篇简短的文章中我们评论并列举了缺陷的特性以及我们对石榴石基片和薄膜缺陷由来了解的状况。我们还考虑磁畴技术用于显现这些材料中的缺陷。本评论仅限于膜形成期间及导致膜形成的步骤所产生的缺陷,这些缺陷在各种膜生长技术中是普遍存在的。本评论不包括特殊技术的独特性所产生的缺陷。本评论也设有考虑器件制备期间所产生的缺陷,诸如复盖层的冶金学或不合适的驱动图形的设计。     

钆铝铁石榴石的固相反应研究

本文研究了不同球磨时问的Y_3Al_(0.9)Fe_(4.1)O_(12)的预烧料在不同预烧温度下的石榴石相百分含量W_t、石榴石相的品格常数α_p、磁矩σ_(sp)和居里温度T_(cp)以及它们与烧结样品的品格常数α_s、磁矩σ_(ss)和居里温度T_(cs)之间的差值△α、△σ_s和△T_c,得出在较低的预烧温度下Al~(3+)离子难于进入石榴石晶位的结论。由这种方法所推算出的σ_(sp)和T_(cp)的计算值与实验结果有相当好的一致性。     

掺Er 的2:17型温度补偿永磁材料的研究

本文就 Sm_(1-x)Er_x(Co_(0.76-y)Cu_yFe_(0.214)Zr_(0.026)_(7.42)温度补偿型永磁中 E_r 的掺入,Cu含量变化以及工艺条件(烧结温度,800℃等温时效时间)的改变对永磁磁特性,剩磁可逆温度系数的影响进行了初步的探讨。实验表明,Er 掺入2:17型 Sm-Co 永磁中引起了明显的温度补偿效应。当 x=0.3时,Sm_(0.7)Er_(0.3)(Co_(0.704)Cu_(0.056)Fe_(0.214)Zr_(0.026))_(7.42)永磁在-50～+50℃,+25～+100℃和-50～+100℃温度范围内的平均剩磁可逆温度系数αB_r 分别为+0.0027%/℃、-0.017%/℃和0.0068%/℃,其在室温下的磁性能是:B_r≥0.96T,H_(CJ)≥974.5kA/m,H_(CB)≥587.3kA/m,(BH)_(max)≥151.3kJ/m~3。     

金属粘结Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)磁体

Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)是一种很有希望的永磁材料,但它在温度超过650℃时产生的歧化现象限制了其加工温度的提高。本文研究了加入低熔点软金属如 Zn、Bi、Sn、Al 等以便烧结制备微米级 Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)粉末,其中以加入 Zn 后的效果为最好,所制磁体的矫顽力为0.6T,最大磁能积为84KJ/m~3(10.5MGOe),磁体形成的第二相为 Zn_7Fe_3。     

微量阳离子取代对石榴石多晶铁氧体性能的影响

采用普通陶瓷工艺制备Y_(3-x)Ca_xM_xFe_(5-x)O_(12)(M为4价离子Sn~(4+)、Zr~(4+))和Y_3M_xFe_(5-x)O_(12)(M为3价离子In~(3+)、Mn~(3+))的复合钇铁石榴石多晶铁氧体材料。研究了不同微量阳离子取代对YIG多晶材料电磁性能的影响。结果表明,微量Sn~(4+)、In~(3+)、Zr~(4+)取代可降低石榴石铁氧体材料的铁磁共振线宽。通过优化取代,获得了高密度、低铁磁共振线宽、高居里温度的改性石榴石多晶铁氧体材料。     

控制磁性石榴石膜特性的技术

讨论了有关液相外延石榴石薄膜生长的实验程序,包括基片腐蚀和清洁以及获得低密度磁性缺陷的均匀膜的技术。用Sm_(0.4)Y_(2.6)Ga_(1.2)Fe_(3.8)O_(12)生长列表说明了为避免正铁氧体或磁铅石发生而设计的一种熔料组分以及描述了新熔料的制备技术。介绍了熔料组分“漂移”现象,并解释了出现“漂移”的机理。熔料漂移引起从单一熔料中逐次生长膜的特性有规律的变化。为了抵消这种漂移效应,研究出了一种经验熔料的控制方法,结果在单一熔料中生长出50个膜,它们的特性都符合器件要求。从这种熔料控制法生长的1250个膜中收集和分析了数据。     

添加元素对Sm_2Fe_(17)C_x熔淬带材磁性能的改善

经过对熔淬前合金铸锭显微组织的研究,确认了在Sm_2(Fe_(0.9)Cr_(0.1))_(17)C_(1.6)合金中,Sm_2Fe_(17)相的构成,具有Th_2Zn_(17)类型的结构。Sm_2(Fe_(0.9)Cr_(0.1))_(17)C_(1.6)熔淬带材经温度为750℃退火30分钟后,显示出了672KAm~(-1)(8.4KOe)的矫顽力。对显微结构的研究表明,该带材的晶粒直径为50～150nm。使用X-射线衍射分析,并研究了各种材料的磁滞回线之后,发现随着退火温度的增加,导致相结构从TbCu_(17)类型向Th_2Zn_(17)类型转变。含Ga的Sm_2(Fe_(0.9)Ga_(0.1))_(17)C_(1.6)带材,在退火之后获得了680KAm~(-1)(8.5KOe)的矫顽力。进一步在Sm_2(Fe,Cr)_(17)C_(1.6)和Sm_2(Fe,Ga)_(17)C_(1.6)合金中添加Co、Mn等,也使其磁性能得到了改善.特别是合金Sm_2(Fe_(0.85)Ga_(0.1)Co_(0.05))_(17)C_(1.6)带材,经650℃、30分钟的退火处理后,获得了高达1008KAm~(-1)(12.6KOe)的矫顽力以及(BH)_(max)为62.4KJm~(-3)(7.8MGOe)的磁能积。这是到目前为止所报导过的、Sm_2Fe_(17)C_x熔淬带材获得的最高磁性能。     

带有YSZ保护膜的Bi_2O_3基固体电解质燃料电池的制备及其性能分析

用带(ZrO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.08)(YSZ)保护膜的Bi_2O_3基固体电解质(Bi_20_3)_(0.75)(Y_2O_3)_(0.25)、(Bi_2O_3)_(0.75)-(Gd_2O_3)_(0.25)、(Bi_2O_3)_(0.08)_(0.25)和(MoO_3)_(0.25)做成燃料电池.在600～800℃,将其输出特性与用纯的(ZrO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.08)做电解质的燃料电池进行比较.Bi_2O_3基电解质燃料电池的输出功率高于YSZ电解质的,这是由于Bi_20_3基固体电解质具有较高的氧离子导电率;Bi_20_3基电解质燃料电池的开路电压比YSZ的低,是由于Bi_20_3基电解质中存在着一定的电子导电率.从材料的结构、机理上对所得结果进行了分析.     

钇铝石榴石荧光粉用α-Al_2O_3粉体的合成及性能研究

利用Al_2(SO_4)_3为铝源,尿素为沉淀剂,采用水热-热解法制备出球形α-Al_2O_3。考察了水热反应时间、反应温度及铝源浓度等反应条件对α-Al_2O_3粉体结晶状况、晶粒尺寸、晶体形貌的影响,分析了合成反应机理。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征了α-Al_2O_3的物相结构和表观形貌,以自制的球形氧化铝及市售Y_2O_3、Ce_2O_3为原料,采用高温固相法合成钇铝石榴石(YAG∶Ce~(3+))黄色荧光粉,结果表明:通过水热-热解法可控制合成出高分散球形α-Al_2O_3粉体。该α-Al_2O_3是白光LED用钇铝石榴石荧光粉的良好基材。