close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12462

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 30B 19/00
C 30B 29/10
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ
ПЛЕНОК ВИСМУТЗАМЕЩЕННОГО ЖЕЛЕЗО-ИТТРИЕВОГО
ФЕРРИТА ГРАНАТА
(21) Номер заявки: a 20080698
(22) 2008.05.30
(71) Заявитель: Государственное научнопроизводственное объединение "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по
материаловедению" (BY)
(72) Авторы: Гесь Александр Петрович;
Гурский Леонид Ильич; Каланда
Николай Александрович; Волчик
Татьяна Владимировна; Телеш Евгений Владимирович; Климза Алексей Антонович (BY)
BY 12462 C1 2009.10.30
BY (11) 12462
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научно-производственное объединение "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси
по материаловедению" (BY)
(56) YOON S.-G. et al // J. of the Korean Ceramic Society. - 2003. - V. 40, № 7. P. 672-676.
RU 2061112 C1, 1996.
RU 2038432 C1, 1995.
EP 0684325 A1, 1995.
EP 0768393 A1, 1997.
(57)
Способ получения монокристаллической пленки висмутзамещенного железоиттриевого феррита граната состава Y3-xBixFe5O12-δ, где х составляет 0,5-2,0, при котором в
платиновом тигле смешивают исходные компоненты железо-иттриевого граната и борбариевого растворителя, нагревают до температуры 1200-1250 °С, осуществляют гомогенизацию, в полученный раствор-расплав погружают немагнитную монокристаллическую
подложку из галлий-гадолиниевого граната и при температуре 1120 °С выращивают на
ней монокристаллическую пленку железо-иттриевого граната, напыляют на нее пленку
висмута и проводят диффузионный отжиг при температуре 600-800 °С в течение 10-30 часов с последующим охлаждением в режиме выключенной печи.
Изобретение относится к электроннооптической, лазерной технике и может быть использовано в оптических модуляторах, вентилях, затворах, устройствах коммутации и
управления параметрами светового пучка видимого и инфракрасного диапазона длин
волн.
Известен способ получения монокристаллических пленок висмутзамещенного железоиттриевого феррита граната Y3-xBaxFe5O12-δ на магнитной подложке из железо-иттриевого
граната (ЖИГ) толщиной 200 мкм, вырезанной вдоль плоскости (111), заключающийся в
использовании висмут-боратного растворителя Bi2O3-В2О3. Шихта (смесь исходных компонентов) насыпалась в платиновый тигель и выдерживалась при температуре 1150 °С в
течение 8 часов до полного смешения компонентов. Затем в раствор-расплав погружали
предварительно нагретую подложку, и процесс роста происходил при температуре 880-
BY 12462 C1 2009.10.30
900 °С со скоростью вращения подложки 8-10 об/мин. Направление вращения изменялось
каждые 15 с, а скорость роста пленки составила 0,3-0,5 мкм/мин. После выращивания
пленки подложку извлекали из раствора-расплава и вращали со скоростью 600 об/мин для
удаления остаточных капелек раствора расплава. Окончательно пленка Y3-xBaxFe5O12-δ
очищалась смесью азотной и уксусной кислот [1].
Недостатками данного способа являются: термодинамическая неустойчивость в переохлажденном состоянии раствора-расплава, что затрудняет контроль над процессом кристаллизации пленки; высокая химическая агрессивность висмутсодержащего растворарасплава к технологической оснастке, что приводит к необходимости использования платиновых тиглей и соответственно к потере дорогостоящего металла при их коррозии.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является
способ получения монокристаллических пленок висмутзамещенного железоиттриевого
феррита граната Y3-xBaxFe5O12-δ из свинецсодержащего раствора-расплава PbO-В2О3-Bi2O3
[2]. Выращивание монокристаллических пленок Y3-xBaxFe5O12-δ осуществляли на немагнитной монокристаллической подложке (GdCa)3(CaMgZr)5O12 (SGGG), вращающейся в
приповерхностном слое свинцово-боратного раствора-расплава при его медленном охлаждении. Температура роста пленки составляла 830-860 °С. Шихта, представляющая смесь
указанных окислов в стехиометрическом соотношении, наплавлялась в платиновый тигель, в котором проводился весь технологический процесс от гомогенизации растворарасплава до извлечения готовых эпитаксиальных пленок Y3-xBaxFe5O12-δ заданной толщины.
Недостатками указанного способа являются: высокая летучесть свинца, приводящая
к изменению состава раствора-расплава и затрудняющая контроль над процессом кристаллизации, что приводит к термодинамической неустойчивости раствора-расплава;
присутствие свинца в растворе расплаве приводит к снижению прозрачности монокристаллических пленок феррита граната в видимом диапазоне, а высокая химическая агрессивность свинецсодержащего раствора-расплава к технологической оснастке является
причиной необходимости использования платиновых тиглей и соответственно потери дорогостоящего металла при их коррозии.
Задачей настоящего изобретения является: обеспечение возможности проведения
синтеза в условиях контроля процесса выращивания монокристаллических пленок
Y3-xBaxFe5O12-δ, увеличение прозрачности монокристаллических пленок феррита граната в
видимом диапазоне, уменьшение экономических затрат (расхода платиновых тиглей) и
экологически вредных выбросов при выращивании монокристаллических пленок висмутзамещенного железоиттриевого феррита граната.
Поставленная задача решается за счет того, что используется способ получения
монокристаллической пленки висмутзамещенного железоиттриевого граната состава
Y3-xBaxFe5O12-δ, где х составляет 0,5-2,0, при котором в платиновом тигле смешивают исходные компоненты железоиттриевого граната и бор-бариевого растворителя, нагревают
до температуры 1200-1250 °С, осуществляют гомогенизацию, в полученный растворрасплав погружают немагнитную монокристаллическую подложку из галлийгадолиниевого граната и при температуре 1120 °С выращивают на ней монокристаллическую пленку железоиттриевого граната, напыляют на нее пленку висмута и проводят
диффузионный обжиг при температуре 600-800 °С в течение 10-30 часов с последующим
охлаждением в режиме выключенной печи.
Сущность изобретения заключается в проведении синтеза в условиях контроля процесса выращивания монокристаллических пленок Y3-xBaxFe5O12-δ, в воспроизводимости
физико-химических свойств пленок Y3-xBaxFe5O12-δ, в использовании экологически чистого, химически неагрессивного к платиновой технологической оснастке, термодинамически устойчивого бор-бариевого раствора-расплава.
2
BY 12462 C1 2009.10.30
Пример выполнения способа получения монокристаллических пленок висмутзамещенного железоиттриевого феррита граната.
Раствор-расплав готовился в отдельной печи последовательным наплавлением В2О3,
ВаО и кристаллообразующих окислов квалификации ОСЧ (особо чистый) при температурах 1200-1250 °С, в котором отношение ВаО к В2О3 соответствует низкотемпературной
эвтектике системы ВаО-В2О3 (таблица). После полного смешения всех компонентов путем
принудительного перемешивания платиновой мешалкой раствор расплав охлаждали до
ростовой температуры, которую определяли заранее. Пленки ЖИГ выращивались на монокристаллических подложках немагнитного галлий-гадолиниевого граната, вырезанных
вдоль плоскости (111) диаметром до 76 мм и вращающихся в расплаве вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости и проходящей через центр.
№
1
2
3
4
5
6
Последовательность наплавления раствора-расплава.
Наплавляемые Температура наВремя выдержки после добавВес порции
реактивы
плавления, °С
ления очередной порции, мин
В2O3
1200-1250
100-120
20-30
ВаО
1200-1250
150-200
40-60
ВаО + Fe2O3
1200-1250
150-200 + 10-20
40-60
ВаО
1200-1250
150-200
40-60
Fe2O3
1200-1250
100-150
20-30
Y2O3
1200-1250
100-150
20-30
Весь технологический процесс проводился в платиновом тигле объемом 1000 см3 от
гомогенизации до извлечения готовых эпитаксиальных пленок ЖИГ заданной толщины от
5 до 20 мкм. Затем на монокристаллические пленки ЖИГ напыляли пленки металлического висмута марки ОСЧ заданной толщины. После чего проводили диффузионный отжиг
при температуре Т = 800 °С в течение 10 часов и охлаждали в режиме выключенной печи.
В результате были получены монокристаллические пленки висмутзамещенного железоиттриевого феррита граната состава Y3-xBaxFe5O12-δ, где х = 0,5÷2.
Преимуществом заявляемого изобретения по сравнению с известными является обеспечение возможности проведения синтеза в условиях контроля процесса выращивания
монокристаллических пленок Y3-xBaxFe5O12-δ, увеличение прозрачности монокристаллических пленок феррита граната в видимом диапазоне, уменьшение экономических затрат
(расхода платиновых тиглей) и экологически вредных выбросов при выращивании монокристаллических пленок висмутзамещенного железоиттриевого феррита граната.
Источники информации:
1. Min Huang, Zhi-Chun Xu. Liquid phase epitaxy growth of bismuth-substituted yttrium
iron garnet thin films for magneto-optical applications // Thin Solid Films. - 450 (2004). P. 324-328.
2. Seok-Gyu Yoon, Geun-Young Kim, Myoung-Jin Kim, Hyung-Man Lee, Whe-Kyung
Kim, and Dae-Ho Yoon. Growth and Characteristics of YIG, Bi:YIG, TbBi:YIG Single Crystal
Thick Films // Journal of the Korean Ceramic Society. - 2003. - Vol. 40, № 7. - P. 672-676.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
87 Кб
Теги
by12462, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа