脈沖激光沉積多層鐵石榴石磁光薄膜微觀組織與性能研究.pdf

1、本文以YIG（Y3Fe5O12）、Ce:YIG（Ce0.6Y2.4Fe5O12）、Bi:YIG（Bi1Y2Fe5O12）為沉積對象，在Si基體上利用一步脈沖激光沉積加快速退火的方式制備了多層石榴石磁光薄膜。采用XRD、XPS、AFM、SEM和TEM等手段對不同工藝條件下薄膜的物相成分、表面形貌以及界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對薄膜的室溫磁性能、光透過性能以及法拉第旋光性能進(jìn)行了研究。獲得了不同工藝條件下薄膜組織與性能的變化規(guī)律。
　　研

2、究結(jié)果表明，在室溫或650℃下沉積的Ce:YIG/YIG/Si薄膜（其膜厚比為2:1）經(jīng)800℃×5min的快速退火后，均能獲得單一石榴石相結(jié)構(gòu)的多晶薄膜，其表面質(zhì)量良好，20μm×20μm范圍內(nèi)的表面粗糙度小于1nm，室溫飽和磁化強(qiáng)度Ms在135emu/cm3左右，矯頑力Hc為20Oe左右。薄膜的沉積次序為YIG/Ce:YIG/Si時，薄膜獲得相似的表面形貌、物相結(jié)構(gòu)以及磁性能。
　　XRD分析結(jié)果表明，在650℃下沉積不同膜厚

3、比的Ce:YIG/YIG/Si薄膜，經(jīng)800℃×5min的快速退火后，當(dāng)膜厚比不超過4:1時，薄膜能獲得完全晶化的單一石榴石相薄膜；當(dāng)膜厚比超過6:1時，薄膜不能完全晶化，導(dǎo)致薄膜的飽和磁化強(qiáng)度下降，膜厚比越大，薄膜的Ms越小。通過TEM組織觀察表明，膜厚比為8:1的Ce:YIG/YIG/Si薄膜，其非晶并非均勻分布在薄膜的表面層，而是不均勻的分布于薄膜之中。
　　在室溫下沉積不同膜厚比的Bi:YIG/YIG/Si薄膜，經(jīng)800℃