低維Bi-YIG磁光材料的制備及研究.pdf

1、隨著光通信技術(shù)和光信息處理技術(shù)的發(fā)展,磁光材料將在光通訊、信息存儲和電磁波的吸波隱身等方面擁有越來越廣泛的應(yīng)用.在目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的磁光材料中,研究最透徹,最具有發(fā)展前景的是稀土鐵石榴石(Re3Fe5012,式中Re為稀土元素),其中Bi<'3+>摻雜釔鐵石榴石材料(Bi-YIG)以其優(yōu)異的磁光性能而倍受關(guān)注.低維磁光材料更是有著廣泛的發(fā)展和應(yīng)用前景,其中納米磁性微粒被廣泛的應(yīng)用于高密度磁光存儲和電磁波的吸波隱身中;磁光薄膜在集成光學(xué)技術(shù)方

2、面有著不可替代的作用;磁光纖維之間有很大的空隙,進(jìn)入空隙的電磁波會被纖維表面多次反射吸收,從而它在電磁波的吸收隱身上會有較大的應(yīng)用前景. 基于Bi-YIG優(yōu)異的磁光性能和低維磁光材料的以上應(yīng)用,在本論文中我們用共沉淀法制備了Bi-YIG納米顆粒,并研究了PH值對納米顆粒尺寸的影響;用磁控濺射法在石英玻璃基板上沉積了Bi-YIG磁光薄膜,然后用化學(xué)氣相沉積法在磁光薄膜的表面沉積了一層類金剛石(DLC)薄膜,成功的用DLC對磁光薄膜實現(xiàn)了增

3、透效果;用靜電紡絲的方法制備了Y1G超細(xì)纖維,并研究了空氣濕度和注射泵的推進(jìn)速度對紡絲過程影響.分述如下: 1. 用共沉淀法制備了Bi-YIG的氫氧化物前驅(qū)體,并在不同溫度下對前驅(qū)體進(jìn)行熱處理,對不同熱處理溫度和PH值下制備的樣品做了X射線衍射(XRD)測試,測試結(jié)果顯示樣品的熱處理溫度越高結(jié)晶越好,在650℃就能合成出單一的結(jié)晶較好的石榴石相.對于650℃下熱處理的樣品,當(dāng)PH=11時制備的Bi-YIG顆粒結(jié)晶最好.通過透射電

4、鏡(TEM)對其前驅(qū)體和Bi-YIG顆粒的觀察,我們分析了.PH值對Bi-YIG納米顆粒尺寸的影響,發(fā)現(xiàn)用共沉淀法制備Bi-YIG時納米顆粒時,PH值是一個重要控制因素,在很大程度上影響了納米顆粒的大小和分布,隨著PH值的增大粒徑逐漸變小,分布逐漸均勻,PH=12時納米顆粒最小,為10nm左右.除此之外,我們還用氧化物直接合成了Bi-YIG粉體,并做了XRD測試,發(fā)現(xiàn)用共沉淀法合成Bi-YIG時,合成溫度最少可以降低500℃.

5、2. 用磁控濺射法在石英玻璃基板上沉積了Bi-YIG薄膜,并在600℃-700℃進(jìn)行了熱處理.我們用原子力顯微鏡(AFM)表征了薄膜的形貌,從照片中可以看出Bi-YIG薄膜表面不是很平整,呈凹坑狀,凹坑的邊緣為脊?fàn)?凹坑的大小在10μm左右,在脊?fàn)畈课挥?40nm左右的裂痕.XRD測試結(jié)果表明制備的薄膜為單一的石榴石相,隨著熱處理溫度的升高樣品的結(jié)晶越來越好.我們根據(jù)XRD的測試結(jié)果計算了磁光薄膜的晶粒尺寸,大小為幾十納米,計算結(jié)果和A

6、FM的測試結(jié)果比較吻合.然后我們用DBD-CVD在磁光薄膜的表面沉積了一層DLC薄膜,并對DLC薄膜做了喇曼光譜測試,光譜上顯示出典型的DLC特征.最后我們對雙層薄膜的樣品做了紅外可見光的透射光譜,從結(jié)果看,我們成功的利用DLC優(yōu)異的光學(xué)增透性改善了多晶鐵氧體薄膜的透光性. 3. 把合成YIG所需金屬元素的醇鹽融解于有機(jī)溶劑,用這種溶液我們通過靜電紡絲的方法制備出了復(fù)合超細(xì)纖維,然后進(jìn)行熱處理,得到結(jié)晶很好的磁光超細(xì)纖維.我們對