RIG型磁光薄膜的研究进展及应用

随着光通信技术与光子集成电路的发展,非互易性器件作为光通信系统中重要的组成部分得到了越来越广泛的研究与应用。基于磁光效应制成的磁光隔离器和环行器是目前应用最为广泛的非互易性器件,为了将非互易性器件整块集成在硅片上,需制备性能与块状磁光材料相当的磁光薄膜。在近红外通信波段(1 550 nm),以钇铁石榴石(Y₃Fe₅O₁₂,YIG)为代表的稀土铁石榴石(RIG)具备优良的磁光效应,是最具应用前景的磁光材料之一。研究发现,使用稀土离子对YIG薄膜进行掺杂可以有效改善其磁光性能,尤其是Bi³⁺和Ce³⁺掺杂的YIG表现出巨法拉第效应。本文首先介绍了法拉第效应原理,介绍了三种常见磁光薄膜的生长方法,回顾了近年来的主要研究成果,介绍了磁光薄膜在光隔离器和环行器中的应用,最后对磁光薄膜的未来发展趋势进行了展望。     

基于磁光晶体的光纤电流传感器磁串扰效应研究

对光学电流传感器测量电流时存在的相邻导线磁串扰问题进行了研究,提出了一种利用传感头的摆放位置和角度来消除磁串扰对电流测量影响的方法.通过理论分析给出了磁串扰的大小与两导线间距以及传感头与主导线的距离和夹角之间的定量关系,从而确定测量条件下的传感头的最佳摆放方案,并以此为依据进行了相应的实验测量和分析,结果表明当传感头处于最佳摆放位置时较好的消除了相邻导线磁串扰的影响,提高了光学电流传感器的测量精度.     

磁子晶体的研究进展

磁子晶体是一种新型周期性排列的人工磁性材料,通过设计可以人为地调控自旋波的传输.本文在回顾磁子晶体研究历程和主要理论的基础上,总结了磁子晶体的研究进展和主要研究方向,分析了当前研究中面临的挑战,并对磁子晶体的发展前景进行了展望.     

Li_(0.067)Na_(0.933)Tb(MoO_4)_2磁光晶体的生长与磁光性能

采用Czochralski法生长了Li_(0.067)Na_(0.933)Tb(MoO_4)_2晶体,并测试了Li~+在NaTb(MoO_4)_2晶体中的有效分凝系数.由粉末X射线衍射数据计算了晶体的晶胞参数.室温下,采用消光法测试了Li_(0.063)Na_(0.933)Tb(MoO_4)_2晶体在532 nm、633 nm和1064 nm处的费尔德常数,分别为-293.6 rad·m~(-1)·T~(-1)、-200.5 rad·m~(-1)·T~(-1)和-68.6 rad·m~(-1)·T~(-1),与纯NaTb(MoO_4)_2相比,其费尔德常数均有所增加.结果表明,在1064 nm处Li_(0.067)Na_(0.933)Tb(MoO_4)_2晶体有较高的磁光优值.     

顶部籽晶法生长磁光晶体硼酸铁

本文首次采用顶部籽晶泡生法在敞开体系中生长了出了磁光晶体硼酸铁单晶。选用Ｂ２Ｏ３作自助溶剂，ＬｉＦ作稀释剂，确定了原料配方。对长出的晶体作了初步的物化性能测试。讨论了晶体生长的结果。     

电磁波在含各向异性材料和磁光材料一维光子晶体中的传输

为研究在含各向异性材料和磁光材料一维光子晶体电磁波传输极化态的变化,把磁光材料作为缺陷层,设计一维光子晶体。利用4×4传输矩阵算法,计算该结构的传输谱。发现在特定的共振波长,输入线性极化电磁波同样输出线性极化电磁波,但输出极化的方向与输入极化方向不同。输出极化的方向决定于输入极化方向,既可以随输入极化同方向变化,也可以反方向变化。研究结果为实现光控制光提供了新的手段。     

Dy、Lu掺杂对TSAG晶体磁光特性影响研究

Tb₃Sc_xAl_5-xO₁₂(TSAG)晶体是一种性能优异的磁光晶体材料,解决大尺寸TSAG晶体生长过程中开裂问题对高功率磁光隔离器的应用有着重要的意义。本文采用提拉法晶体生长技术,考察了稀土离子Dy、Lu在晶体生长过程中的分凝规律,分析了Dy、Lu掺杂对TSAG晶体性能的影响。结果表明,Dy、Lu掺杂有助于解决大尺寸TSAG晶体的开裂问题,生长的TSAG晶体均具有良好的内部质量,且所得晶体消光比均大于33 dB。Lu掺杂对TSAG晶体的维尔德常数有一定提升,而Dy掺杂则对TSAG晶体的维尔德常数提升无明显作用。Dy、Lu共掺的TSAG晶体磁光性能与TSAG基本相近,所制备晶体均满足高功率激光隔离器生产要求。     

二维晶体材料MXenes的合成、性能和应用研究进展

近年来,MXene材料因具有独特的结构和优异的特性越来越受到研究人员的关注,对其研究也不断深入.MXene材料是由Mn+1AXn(n=1,2,3…)相刻蚀得到,目前已有化学液相常压刻蚀法、水热刻蚀法和高温分解等制备方法.研究发现MXene拥有优良的导电性、稳定性、磁性能以及力学性能,被广泛的应用于储能、催化、吸附等应用领域.本文主要综述了MXene的基础理论、制备方法、结构性能以及其在各领域的应用研究进展,并对以后的发展和面临的问题做出了展望.     

钒酸镝晶体生长和磁光性能研究

采用液相沉淀法制备了钒酸镝(DyVO4)粉体,使用提拉法生长了DyVO4磁光晶体,通过XRD确定生长的DyVO4晶体没有杂相,晶体的晶胞参数是a =b =0.71434 nm,c =0.6313 nm,α=β=γ=90°,属于四方晶系.晶体经过定向切割加工成c轴晶向的片状和柱状样品.测试了DyVO4晶体样品的光学性能和磁光性能.结果 显示,样品在500～700 nm波长范围内,具有很高的透过率,在76;～ 79;之间,DyVO4晶体对应于532 nm、633 nm和980 nm的Verdet常数分别为-309 rad/m/T、-167 rad/m/T和-64 rad/m/T,性能优于商用磁光晶体TGG,有望在可见光波段实现应用.     

室温核辐射探测器用碲锌镉晶体生长研究进展

碲锌镉(CdZnTe,CZT)晶体被认为是目前最有前途的室温半导体探测器材料之一,基于该晶体的探测器件具有能量分辨率高、体积小、便携等优点。而大面积CZT像素探测器的快速发展以及对高能、大剂量X射线探测的需求,对CZT材料的质量和尺寸提出了更高的要求。本文从CZT晶体的基本物性参数入手,探讨了大尺寸CZT晶体生长的影响因素,对两种主要的CZT生长方法——布里奇曼法和移动加热器法的研究进展进行了综述。     

Bas晶体生长研究进展

立方砷化硼(BAs)为间接带隙、闪锌矿结构的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料.理论分析预测BAs具有仅次于金刚石的超高热导率,在电子器件散热领域表现出广阔应用前景,成为当前的研究热点.近年来立方BAs单晶材料的制备取得突破性进展,采用化学气相传输法(CVT)合成了毫米尺寸的高质量单晶,室温下热导率高达1300 W·m-1·K-...     

氧化锌晶体的研究进展

基于ZnO的紫外激光器的实现掀起了对于传统的纤锌矿结构的半导体ZnO材料的新的研究热潮.ZnO以其优良的综合性能将成为下一代光电子材料,因此对ZnO单晶的研究有重要的理论和实践意义.目前生长ZnO的方法有助熔剂法、水热法、气相法和坩埚下降法等等,但所生长的ZnO单晶的尺寸和质量都有待于提高.     

氟化钙晶体生长的研究进展

随着深紫外光刻技术的发展,透光范围宽、透过率高的CaF2晶体成了人们关注的焦点,其尺寸和质量得到了不断的提高.结合CaF2的基本性质,综述了CaF2晶体的主要生长方法及存在的问题.从原料的纯化处理到晶体的光学加工,归纳总结了提高紫外级CaF2晶体的尺寸、质量和产率的有效措施.     

钙钛矿结构RFeO3晶体研究进展

稀土正铁氧体RFeO3晶体是一类重要的多功能磁性材料,稳定的正交结构RFeO3晶体具有丰富的磁性,优异的磁光和光磁特性,在磁光和光磁调控方面取得一系列重要研究进展.另外,正交相DyFeO3和GdFeO3等晶体由于R3+与Fe3+交换收缩作用,在极低温度下表现出磁电耦合特性.相比较而言,近年来涌现出的六方相RFeO3晶体被报道具有室温磁电耦合特性,受到国内外广泛关注.由于六方相RFeO3晶体属于亚稳态,晶体生长有一定的难度.本文主要综述了正交相RFeO3晶体和六方相RFeO3晶体的生长、磁光、光磁和磁电耦合特性,为该体系晶体的结构设计、材料制备和性能研究提供参考.     

铁电晶体KNbO3的研究进展

本文评述了近年来国内外对铁电晶体KNbO3在激光倍频和声表面波应用研究方面取得的显著进展,简述了新近生长该晶体的几种方法.最后对KNbO3晶体产业化前景作出了评估.     

氮化镓单晶生长研究进展

氮化镓(GaN)作为第三代宽禁带半导体核心材料之一,具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优良特性,是制作宽波谱、高功率、高效率光电子、电力电子和微电子的理想材料.受制于氮化镓单晶衬底的尺寸、产能及成本的影响,当前的GaN基器件主要基于异质衬底(硅、碳化硅、蓝宝石等)制作而成,GaN单晶衬底的缺乏已成为制约GaN器件发展的瓶颈.近年来,国内外在GaN单晶衬底制备方面取得了较大的进展.本文综述了氮化镓单晶生长的最新进展,包括氢化物气相外延法、氨热法和钠助熔剂法的研究进展,分析了各生长方法面临的挑战与机遇,并对氮化镓单晶材料的发展趋势讲行了展望.