大尺寸多頻段應(yīng)用BiLuIG單晶薄膜材料
本項(xiàng)目屬于電子信息功能材料技術(shù)領(lǐng)域。 特色及先進(jìn)性:為了實(shí)現(xiàn)同一種單晶薄膜即可應(yīng)用于磁光器件,又可應(yīng)用于微波器件中,本項(xiàng)目提出了鉍镥鐵石榴石(BiLuIG)薄膜的設(shè)計(jì)體系,為了使其同時(shí)具有良好的磁光和微波特性,本項(xiàng)目很好的根據(jù)晶格匹配原則設(shè)計(jì)了材料配方,并選用無鉛液相外延技術(shù),大大提高了薄膜的性能。本項(xiàng)目提出了在釓鎵石榴石(GGG)襯底上直接外延大口徑磁光BiLuIG單晶體的思路,解決我國(guó)無大晶格常數(shù)摻雜釓鎵石榴石(SGGG)晶圓片技術(shù)、無鉛液相外延大尺寸BiLuIG晶體圓片的不足,突破純GGG基片上外延超厚(1-20μm)磁光晶體這一難點(diǎn)科學(xué)問題。研究?jī)?nèi)容包括:(1)BiLuIG薄膜材料的配方設(shè)計(jì)研究:基于四能級(jí)躍遷模型,并結(jié)合離子替代規(guī)律和多離子摻雜技術(shù),尋找最佳配方;(2)液相外延單晶薄膜材料的工藝技術(shù)研究:包括薄膜均勻性、缺陷控制、無鉛配方、生長(zhǎng)速率和薄膜鏡面條件控制等;(3)材料在器件中的驗(yàn)證研究,設(shè)計(jì)制備平面波導(dǎo)型磁光開關(guān)對(duì)材料磁光性能的驗(yàn)證。 技術(shù)指標(biāo):(1)建成了我國(guó)第一條大尺寸磁光單晶薄膜液相外延的生產(chǎn)線,最大尺寸達(dá)到3英寸,單面薄膜厚度達(dá)到1μm-20μm。(2)單晶薄膜具體微波和磁光參數(shù):4πMs=1500-1750Gs,△H=0.6-2.0Oe,Θf≥1.6-2.1度/μm@633nm。(3) 掌握了進(jìn)行單晶薄膜材料在磁光和微波器件中的設(shè)計(jì)、制備和測(cè)試工作。 促進(jìn)科技進(jìn)步作用意義:本項(xiàng)目突破了我國(guó)在3英寸石榴石系列單晶體材料以及相關(guān)器件研究上的瓶頸技術(shù),獲得了高法拉第效應(yīng)和低鐵磁共振線寬的大尺寸高質(zhì)量石榴石單晶薄膜材料。滿足了國(guó)內(nèi)在磁光、微波及毫米波集成器件方面對(duì)石榴石系晶體材料的需求,擺脫了完全依賴進(jìn)口、受制于人的不利局面。該項(xiàng)目研制的材料已提供給中電集團(tuán)41所、美國(guó)Delaware大學(xué)、天津大學(xué)、中國(guó)工程物理研究院、深圳市通能達(dá)電子科技有限公司(中電九所下屬)、陜西金山電器有限公司(4390廠)等單位使用,并為中電集團(tuán)9所、33所等單位提供批量樣品,用于制備磁光和微波器件,受到好評(píng)。
電子科技大學(xué)
2021-04-10