專(zhuān)利名稱(chēng)：靜磁波器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含磁性石榴石單晶薄膜的靜磁波器件。
通常情況下Y3Fe5O12(簡(jiǎn)寫(xiě)為YIG)單晶(一種磁性石榴石單晶)是制備靜磁波器件的重要物質(zhì)。YIG具有各種有用的性質(zhì)；最引人注目的是非常窄的鐵磁性半峰寬(DH)。當(dāng)用YIG晶體制備靜磁波器件時(shí)，輸入信號(hào)強(qiáng)度與以預(yù)設(shè)頻率發(fā)送的輸出信號(hào)強(qiáng)度之差最小。YIG晶體的另一性質(zhì)是在相對(duì)輸入信號(hào)較低的電功率水平上飽和。由于這種性質(zhì)，YIG單晶薄膜被廣泛用于諸如限制器和噪聲濾波器之類(lèi)的靜磁波器件。
同樣，靜磁波器件也廣泛采用除YIG單晶薄膜以外的磁性石榴石單晶薄膜(例如含F(xiàn)e石榴石單晶薄膜)。
但是由于普通靜磁波器件采用諸如YIG薄膜之類(lèi)的單層磁性石榴石單晶薄膜，工作頻率唯一地限定在任一頻率區(qū)域內(nèi)。為了使這種器件能夠工作在多個(gè)頻帶下，需要多個(gè)靜磁波器件，這帶來(lái)了不便。
由上可見(jiàn)，需要一種靜磁波器件，它可以在施加一種恒定的外磁場(chǎng)下同時(shí)工作于多個(gè)頻帶。
因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種靜磁波器件，它包含襯底；以及位于襯底上的第一和第二磁性石榴石單晶薄膜，第一和第二層具有不同的磁飽和。
比較好的是，構(gòu)成磁性石榴石單晶薄膜的其中一層的厚度小于靠近襯底的另一層的厚度。
因此磁性石榴石單晶薄膜由包含至少兩層飽和磁化強(qiáng)度不同的堆疊薄膜構(gòu)成，從而制造出在施加一種恒定的外磁場(chǎng)下同時(shí)工作于多個(gè)頻帶的靜磁波器件。
而且由于構(gòu)成磁性石榴石單晶薄膜的其中一層的厚度小于靠近襯底的另一層的厚度，所以各種因素的影響(例如外部磁場(chǎng)施加影響的差異或者沿厚度方向靜磁波傳播程度的不同)得到了補(bǔ)償，從而在任一工作頻率下每個(gè)單元層都具有均勻的性能(例如插入損耗)。
通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的描述可進(jìn)一步理解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。
通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述可更容易理解本發(fā)明的各種其他目標(biāo)、特征和許多附加優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的靜磁波器件實(shí)例的透視圖；圖2為普通靜磁波器件的透視圖；圖3為本發(fā)明靜磁波器件微波傳輸特性的曲線(xiàn)圖；圖4為普通靜磁波器件微波傳輸特性的曲線(xiàn)圖；以及圖5為另一普通靜磁波器件微波傳輸特性的曲線(xiàn)圖。
以下借助實(shí)例描述本發(fā)明。但是本發(fā)明的范圍比該實(shí)施例更寬并且不應(yīng)局限于實(shí)例。
實(shí)例將Gd3Ga5O12(簡(jiǎn)寫(xiě)為GGG)作為通過(guò)液相外延(LPE)形成磁性石榴石單晶薄膜的襯底。
純度為99.99％的化合物Fe2O3(7.5wt％)、Y2O3(0.5wt％)、La2O3(0.1wt％)、Ga2O3(0.4wt％)、B2O3(2.0wt％)和PbO(89.5wt％)經(jīng)過(guò)稱(chēng)量并混合在一起?；旌衔锾畛淙敕胖迷谥绷⒌碾姞t內(nèi)的鉑坩堝，并且在大約1200℃下熔化從而均化液體混合物。熔融的液體保持在890℃下從而使其在石榴石材料成分下處于超飽和狀態(tài)。接著將GGG襯底浸入熔融的液體內(nèi)并且旋轉(zhuǎn)約10分鐘以進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。待完成晶體生長(zhǎng)之后，從熔融的液體中拉出GGG襯底并以500rpm旋轉(zhuǎn)，從而利用離心力去除粘附在最終磁性石榴石薄膜上的液體。這樣在GGG襯底上就形成了厚度約為5微米的一種磁性石榴石單晶薄膜，即Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12單晶薄膜。
接著在已經(jīng)形成Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12單晶薄膜的GGG襯底上通過(guò)LPE形成另一磁性石榴石單晶薄膜。
純度為99.99％的化合物Fe2O3(7.5wt％)、Y2O3(0.5wt％)、B2O3(2.0wt％)和PbO(90.0wt％)經(jīng)過(guò)稱(chēng)量并混合在一起?；旌衔锾畛淙敕胖迷谥绷⒌碾姞t內(nèi)的鉑坩堝，并且在大約1200℃下熔化從而均化液體混合物。熔融的液體保持在大約900℃的恒溫下從而使其在石榴石材料成分下處于超飽和狀態(tài)。接著將已經(jīng)形成Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12單晶薄膜的GGG襯底浸入熔融的液體內(nèi)并且旋轉(zhuǎn)約10分鐘以進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。待完成晶體生長(zhǎng)之后，從熔融的液體中拉出GGG襯底并以500rpm旋轉(zhuǎn)，從而利用離心力去除粘附在最終磁性石榴石薄膜上的液體。這樣在已經(jīng)形成Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12單晶薄膜的GGG襯底上就形成了厚度約為5微米的一種磁性石榴石單晶薄膜，即Y3Fe5O12單晶薄膜。
隨后利用所獲得的磁性石榴石單晶堆疊薄膜制備圖1所示靜磁波器件。沿垂直于磁性石榴石單晶薄膜平面的方向施加240mT的外磁場(chǎng)，并且測(cè)量了1.5-3.5GHz范圍內(nèi)的微波傳輸特性。
圖1為靜磁波器件的透視圖。在圖1中，標(biāo)號(hào)1表示GGG襯底；2表示第一磁性石榴石單晶薄膜Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12；3表示第二石榴石單晶薄膜Y3Fe5O12(比較好的是比第一薄膜薄)；5表示微帶線(xiàn)；6表示輸入端；而7表示輸出端。
圖3示出了本實(shí)例靜磁波器件的傳輸特性。如圖3所示，大約在1.7GHz和3.3GHz附近觀(guān)察到兩個(gè)吸收峰，這表明器件可以工作在兩個(gè)頻帶上。本實(shí)例的磁性石榴石單晶薄膜由兩層組成，一層的成分為Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12而另一層的成分為Y3Fe5O12，并且兩層具有不同的飽和磁化強(qiáng)度。
比較實(shí)例1將GGG作為通過(guò)液相外延(LPE)形成磁性石榴石單晶薄膜的襯底。
純度為99.99％的化合物Fe2O3(7.5wt％)、Y2O3(0.5wt％)、B2O3(2.0wt％)和PbO(90.0wt％)經(jīng)過(guò)稱(chēng)量并混合在一起?；旌衔锾畛淙敕胖迷谥绷⒌碾姞t內(nèi)的鉑坩堝，并且在大約1200℃下熔化從而均化液體混合物。熔融的液體保持在900℃的恒溫下從而使其在石榴石材料成分下處于超飽和狀態(tài)。接著將GGG襯底浸入熔融的液體內(nèi)并且旋轉(zhuǎn)約20分鐘以進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。待完成晶體生長(zhǎng)之后，從熔融的液體中拉出GGG襯底并以500rpm旋轉(zhuǎn)，從而利用離心力去除粘附在最終磁性石榴石薄膜上的液體。這樣在GGG襯底上就形成了厚度約為10微米的一種磁性石榴石單晶薄膜，即Y3Fe5O12單晶薄膜。
隨后利用所獲得的Y3Fe5O12制備圖2所示靜磁波器件。與實(shí)例中一樣，沿垂直于磁性石榴石單晶薄膜平面的方向施加240mT的外磁場(chǎng)，并且測(cè)量了1.5-3.5GHz范圍內(nèi)的微波傳輸特性。
圖2為比較實(shí)例1的靜磁波器件的透視圖。在圖2中，標(biāo)號(hào)1表示GGG襯底；4表示石榴石單晶薄膜Y3Fe5O12；5表示微帶線(xiàn)；6表示輸入端；而7表示輸出端。
圖4示出了比較實(shí)例1靜磁波器件的傳輸特性。如圖4所示，大約在1.7GHz附近觀(guān)察到一個(gè)吸收峰，這表明器件只能工作在一個(gè)頻帶上。利用取樣振動(dòng)型磁力計(jì)測(cè)得的Y3Fe5O12單晶薄膜的飽和磁化強(qiáng)度為176mT。
比較實(shí)例2將GGG作為通過(guò)液相外延(LPE)形成磁性石榴石單晶薄膜的襯底。
純度為99.99％的化合物Fe2O3(7.5wt％)、Y2O3(0.5wt％)、La2O3(0.1wt％)、Ga2O3(0.4wt％)、B2O3(2.0wt％)和PbO(89.5wt％)經(jīng)過(guò)稱(chēng)量并混合在一起?；旌衔锾畛淙敕胖迷谥绷⒌碾姞t內(nèi)的鉑坩堝，并且在大約1200℃下熔化從而均化液體混合物。熔融的液體保持在890℃下從而使其在石榴石材料成分下處于超飽和狀態(tài)。接著將GGG襯底浸入熔融的液體內(nèi)并且旋轉(zhuǎn)約10分鐘以進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。待完成晶體生長(zhǎng)之后，從熔融的液體中拉出GGG襯底并以500rpm旋轉(zhuǎn)，從而利用離心力去除粘附在最終磁性石榴石薄膜上的液體。這樣在GGG襯底上就形成了厚度約為10微米的一種磁性石榴石單晶薄膜，即Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12單晶薄膜。
隨后利用所獲得的Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.3O12并在與比較實(shí)例1同樣的條件下制備靜磁波器件。與實(shí)例中一樣，沿垂直于磁性石榴石單晶薄膜平面的方向施加240mT的外磁場(chǎng)，并且測(cè)量了1.5-3.5GHz范圍內(nèi)的微波傳輸特性。
圖5示出了比較實(shí)例2靜磁波器件的傳輸特性。如圖5所示，大約在3.3GHz附近觀(guān)察到一個(gè)吸收峰，這表明器件只能唯一地工作在一個(gè)頻帶上。利用取樣振動(dòng)型磁力計(jì)測(cè)得的Y3Fe5O12單晶薄膜的飽和磁化強(qiáng)度為125mT。
雖然以上借助較佳實(shí)施例具體描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以在不偏離本發(fā)明精神的前提下對(duì)本發(fā)明作形式和細(xì)節(jié)上的修改。
權(quán)利要求
1.一種靜磁波器件，其特征在于包含襯底；以及位于襯底上的第一和第二磁性石榴石單晶薄膜，第一和第二層具有不同的磁飽和。
2.如權(quán)利要求1所述的靜磁波器件，其特征在于襯底、第一和第二層以一層放置在另一層頂面上的方式堆疊。
3.如權(quán)利要求2所述的靜磁波器件，其特征在于第一層比第二層更為靠近襯底并且第二層的厚度小于第一層的厚度。
4.如權(quán)利要求2所述的靜磁波器件，其特征在于所述第二層是所述第一和第二層的最頂層并且其上形成有微帶線(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靜磁波器件,它可以在施加一種恒定的外磁場(chǎng)下同時(shí)工作于多個(gè)頻帶。它包含:襯底;以及位于襯底上的第一和第二磁性石榴石單晶薄膜,第一和第二層具有不同的磁飽和。比較好的是,構(gòu)成磁性石榴石單晶薄膜的其中一層的厚度小于靠近襯底的另一層的厚度。
文檔編號(hào)H01F10/32GK1266913SQ00104010
公開(kāi)日2000年9月20日 申請(qǐng)日期2000年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月9日
發(fā)明者藤野優(yōu) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所