Доменсодержащий магнитооптический монокристалл со структурой граната Советский патент 1993 года по МПК C30B29/28 C30B19/02 

(Л

с

Использование: прикладная магнитооптика. Монокристалл имеет следующий состав: Bix Ry Fe и (Ga. Alt)0i2. где R-Yb.Tm. Er, Ho, Dy, Tb и/или Eu, 0,4 Sx 2,3; 0,7 ,7;3, 3,60; 1.40 t 1.75 при соблюдении следующего условия /Ms /Мре/ 1, где Ms-намагниченность насыщения монокристалла, Мре - суммарный магнитный момент ионов железа. Обеспечено расширение диапазона рабочих температур (Д). в ктором скорость доменных стенок (ДС) уменьшается от максимального значения до 200 м/с - AT (200), в итервале 43-100, и (Д) в котором (ДС) уменьшается от максимального значения 400 м/с - AT (400) в интервале 31-57. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области прикладной магнитооптики и может быть использовано при производстве монокристаллических пленок феррит-гранатов (МПФГ) для магнитооптических устройств.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих температур.

Поставленная цель достигается тем, что в известном доменосодержащем магнитооптическом монокристалле со структурой граната, содержащем висмут, быстрорелак- сирующий редкоземельный элемент, железо, галлий и/или алюминий, компоненты содержатся в соответствии со следующей химической формулой BlxRyFeu (Ga. AI)tOi2, где R ± Yb. Tm. Er, Ho, Dy, Tb и/или Eu. 0,4 x 2,3,0,7 у 2,7,3.25 u Ј3.60. 1,40 :Ј t 1,75, при соблюдении следующего условия Ms/Mpe 1. где Ms - намагниченность насыщения монокристалла, Мре - суммарный магнитный момент ионов железа.

Сущность изобретения состоит в получении магнитооптического монокристалла с компенсацией момента импульса- КМИ и, как следствие, с повышенным гидромагнитным отношением у и высокой скоростью ДС. Значение у в заявляемом монокристалле определяется формулой Киттеля

1Мя-Мрв|/Мре,

0)

где уь - гидромагнитное отношение ионой Fe3, MR-магнитный момент додекаэдриче- ской подрешетки, обусловленный быстро- релаксирующими магнитными ионами. В точке КМИ Мре , у- со . a Ms . Вблизи точки КМИ 1М$/Мре1 1.

со со о

СП

о

ю

СА)

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведены рассчитанные с помощью теории молекулярного поля типичные зависимости у у0 и 4 пМ от t.

На фиг. 2 приведены типичные зависимости скорости ДС от v от продвигающего поля Н для нескольких Тт-, Ей- и Ег-содер- жащих МПФГ вблизитрчки КМИ.

Опыт показал, что в зависимости от уровня вхождения ионов Ga3 и AI3+ в окта- эдрическую подрешетку условие I MS/MR I 1выполняется при 1,4 t : 1,75, что соответствует 3,25 и 3,60. При х 0,4 резко ухудшается магнитооптическая добротность монокристалла. При х 2,3 не удается получить монокристалл достаточно высокого качества. При содержании висмута 0,4 х 2,3 в состав монокристалла необходимо вводить быстрорелаксирую- щие редкоземельные ионы с 0,7 у 2,7.

Как следует из соотношения (1) и фиг. 1 в прототипе у у0 , в то время как в заявляемом изобретении у у0. Быстродействие доменосодержащего монокристалла определяется скоростью насыщения при движении ДС

vs (y/2XA/Q)1/2(2)

где А - обменная константа, Q - фактор качества, причем А и Q должны иметь оптимальные значения. Как показывает опыт, для прототипа vs 10 м/с. Как следует из фиг. 2 при использовании заявляемого монокристалла можно получить v 10 м/с.

МПФГ выращивали на установке эпи- таксиального роста УЭР-3 методом жидко- фазной эпитаксии из переохлажденного раствора-расплава на подложках гадолиний-, самарий- или неодим-галлиевых гранатов (ГГГ, СГГ, НГГ соответственно). Содержание элементов в МПФГ варьировали изменением соотношения гранатообра- зующих окислов в расплаве и условий выращивания. Согласование параметров решеток пленки и подложки обеспечивали путем выбора соотношения.

0

Примеры конкретного выполнения, приведенные в таблице, свидетельствуют о достижении положительного эффекта.

Использование заявляемого изобретения по сравнению с известными монокристаллами обеспечивает следующие преимущества

5 сравнению с аналогом (1), поскольку температурные зависимости магнитных моментов ионов железа в тетраэдрической и октаэд- рической подрешетках близки между собой и сильно отличаются от температурной зависимости магнитного момента ионов гадолиния, поэтому условие iMs/Mpcil 1 выполняется в более широком интервале температур, чем условие Ms/ Mcd-Mpe I 1 в известном техническом решении (1).

Указанные преимущества позволяют сделать вывод, что заявляемый монокристалл обладает качественно новыми основными техническими характеристиками. Формула изобретения Доме и осо держащий магнитооптический монокристалл со структурой граната, содержащий висмут, быстрорелаксирую- щий редкоземельный элемент, железо, галлий и и/или алюминий, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих температур, материал содержит компоненты в соответствии со следующей химической формулой: BixRyFeu (Ga, AI)tOi2, где R - Yb, Tm, Er, Ho, Dy, Tb и/или Eu;.0,4 x 2,3; 0,7 у 2,7;

3,25 ,60;1,40 t 1,75 при соблюдении следующего условия lMs/Mpel . где Ms - намагниченность насыщения монокристалла, Мре - суммарный магнитный момент

5 ионов железа.

0

5

0

5

0

Д Т (200) - ширина диапазона рабочих температур, в котором скорость ДС уменьшается от максимального значения до 200 м/с

Д Т (400) - ширина диапазона рабочих температур, в котором скорость ДС уменьшается от максимального значения до 400 м/с

(Tn,UO3fe5-1 2-.

Фиг.1

Продолжение таблицы

-$00

f r (в1)3€М)

Км Гn т

E,

ftФит.2