УСТРОЙСТВО НА ПОВЕРХНОСТНОЙ МАГНИТОСТАТИЧЕСКОЙ ВОЛНЕ Советский патент 1995 года по МПК H01P1/215 H03H2/00 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при спектральном анализе и обработке информации в радиолокации, в измерительной и приемной аппаратуре широкого назначения.

Известно интегральное устройство, содержащее установленную в постоянном магнитном поле подложку GaAs, выращенную в кристаллографическом направлении (100), на которой формируется полупроводниковая интегральная схема, слой ферромагнитного материала, выращенного в плоскости (100) и имеющего в ней две оси легкого намагничивания, микрополосковую линию передачи сигнала и проводящий слой немагнитного материала. Рабочая частота устройства зависит от величины и направления приложенного постоянного магнитного поля, поля анизотропии и намагниченности насыщения ферромагнитного материала. Слой ферромагнитного материала исполняет функции режекторного фильтра в зависимости от ориентации приложенного внешнего магнитного поля по отношению к направлению распространения сигнала. Формирование частотной характеристики устройства осуществляется путем ориентации микрополосков различной конфигурации относительно легких осей намагничивания ферромагнитного материала.

Наиболее близко к предлагаемому термостабильное устройство для обработки СВЧ-сигнала в дециметровом диапазоне длин волн, содержащее металлизированную с одной стороны подложку из гадолиний-галлиевого граната (ГГГ), на другой стороне которой размещена монокристаллическая пленка иттрий-железного граната (ИЖГ), входной и выходной преобразователи и магнитную систему. Улучшение температурной стабильности рабочей частоты устройства достигается использованием пленки ИЖГ с частичным замещением ионов Fe(III) немагнитными ионами, подбором материала и геометрии магнитной системы.

К недостаткам устройства можно отнести невозможность использования устройства в диапазоне частот без конструктивных изменений магнитной системы и выращивания ряда пленок, поскольку для каждой точки частотного диапазона необходимо проводить расчет степени легирования слоя ИЖГ и подбор материалов и геометрии постоянного магнита и полюсных наконечников. Кроме того, конфигурация магнитной системы такова, что без существенного увеличения ее размеров невозможно получить высокую однородность внешнего магнитного поля, что необходимо для качественной передачи сигнала по магнитодиэлектрическому волноводу.

Целью изобретения является улучшение температурной стабильности рабочей частоты устройства в дециметровом диапазоне длин волн, работающего на поверхностных магнитостатических волнах (ПМСВ).

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем установленную в магнитном поле металлизированную подложку из ГГГ, на которой расположена монокристаллическая пленка ИЖГ с частичным замещением ионов железа немагнитными ионами, а также установленные параллельно вектору магнитного поля входной и выходной преобразователи волны СВЧ в магнитостатическую и наоборот, подложка из ГГГ выполнена с ориентацией (001), при этом продольная ось монокристаллической пленки ИЖГ, перпендикулярная входному и выходному преобразователям, расположена под углом α 7-12^о относительно кристаллографической оси [100] этой пленки.

На фиг. 1 приведено схематическое изображение устройства на ПМСВ; на фиг. 2 температурная зависимость АЧХ устройства на ПМСВ.

Устройство на ПМСВ представляет собой металлизированную с одной стороны подложку 1 из ГГГ с расположенной на ней монокристаллической пленкой 2 ИЖГ. В контакте со слоем ИЖГ находятся входной 3 и выходной 4 преобразователи, установленные параллельно вектору магнитного поля.

Для пояснения конструкции устройства вектором показана нормаль к плоскости пленки ИЖГ. [001] [100] кристаллографические оси. Вектор соответствует направлению распространения МСВ. α угол между кристаллографической осью [100] и направлением распространения МСВ.

Устройство работает следующим образом.

Поданный на входной преобразователь спектр анализируемых электромагнитных сигналов возбуждает поверхностную магнитостатическую спиновую волну в пленке ИЖГ. Волна распространяется от входного к выходному преобразователю. Частота ПМСВ, распространяющейся по монокристаллической пленке, определяется величиной намагниченности насыщения пленки ИЖГ и внешним полем смещения. При этом температурный коэффициент намагниченности насыщения
ТКМs , где 4ПМs намагниченность насыщения пленки ИЖГ;
Δ Т диапазон температур, зависит от состава пленки и уменьшается при разбавлении магнитных подрешеток диамагнитными ионами.

Для улучшения термостабилизации предложено использовать подложку ГГГ с ориентацией (001). Такая ориентация подложки позволяет, не ухудшив качество пленки, получить структуру, в плоскости которой кристаллографическая анизотропия в направлении оси [100] достигает величины, достаточной для компенсации температурной зависимости намагниченности насыщения, причем лучший результат получается, когда ось температурной компенсации отклонена от кристаллографической оси [100] на угол α= 7-12^о.

Дополнительным преимуществом устройства по сравнению с прототипом является возможность использования любой стандартной магнитной системы.

Использование: обработка информации в радиолокации, в измерительной и приемной аппаратуре широкого назначения. Сущность изобретения: устройство содержит металлизированную подложку из гадолиний-галлиевого граната с ориентацией (001) и пленку иттрий-железного граната, на которой установлены преобразователи СВЧ-волны и волну МСВ и наоборот. Вектор внешнего магнитного поля параллелен преобразователям, а продольная ось устройства составляет угол α 7 12° с кристаллографической осью [100] пленки иттрий-железного граната. 2 ил.

УСТРОЙСТВО НА ПОВЕРХНОСТНОЙ МАГНИТОСТАТИЧЕСКОЙ ВОЛНЕ, содержащее установленную в магнитном поле металлизированную подложку из гадолиний-галлиевого граната, на которой расположена монокристаллическая пленка иттрий-железного граната с частичным замещением ионов железа немагнитными ионами, установленные параллельно вектору магнитного поля входной и выходной преобразователи волны СВЧ в магнитостатическую и наоборот, отличающееся тем, что, с целью улучшения температурной стабильности рабочей частоты в дециметровом диапазоне длин волн, подложка из гадолиний-галлиевого граната выполнена с ориентацией (001), при этом продольная ось монокристаллической пленки иттрий-железного граната, перпендикулярная входному и выходному преобразователям, расположена под углом α = 7-12^° относительно кристаллографической оси [100] этой пленки.