【摘 要】
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光通信系统是现代通讯技术的重要手段,其基本元器件之一是光隔离器。实现光隔离器非互易性的核心材料为法拉第磁光材料,而目前我国应用的磁光材料全部来源于美国和日本,严重危害中国信息领域安全。本文基于上述背景,针对红外L波段应用的磁光隔离器核心材料——稀土取代石榴石（RIG）展开研究,从熔体配方入手进行探索,找出最佳熔体配方,并优化工艺参数,最终实现实用化的厚膜制备。本文生长RIG的实验手段为液相外延（L
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光通信系统是现代通讯技术的重要手段,其基本元器件之一是光隔离器。实现光隔离器非互易性的核心材料为法拉第磁光材料,而目前我国应用的磁光材料全部来源于美国和日本,严重危害中国信息领域安全。本文基于上述背景,针对红外L波段应用的磁光隔离器核心材料——稀土取代石榴石（RIG）展开研究,从熔体配方入手进行探索,找出最佳熔体配方,并优化工艺参数,最终实现实用化的厚膜制备。本文生长RIG的实验手段为液相外延（LPE）技术,其原理是在过饱和溶液中在异质的钙镁锆取代石榴石（SGGG）衬底上析出RIG。所以过饱和溶液成分配比和RIG与衬底的晶格匹配是成功生长材料的两个关键控制因素。RIG的具体成分依据应用波段选择为（GdYbBi）3Fe5O12。首先,对熔体中各氧化物的配比进行调控。实验发现:在Pb O-Bi2O3-B2O3助熔剂体系中,（GdYbBi）3Fe5O12单晶在液相外延生长过程中随着过冷度的增大,应力由张应力向压应力过渡,同时外延膜内Bi3+含量也在不断增加;助熔剂体系的改变引起的粘度变化对（GdYbBi）3Fe5O12单晶的生长过程影响最大,其中B2O3含量的增加会使饱和温度显著减小,同时也对生长速率有着显著的限制作用;Fe2O3或稀土氧化物Gd2O3和Yb2O3均可以有效提高生长温度;稀土氧化物Gd2O3、Yb2O3含量的变化与生长速率的变化呈正相关。其次,（GdYbBi）3Fe5O12单晶的晶体质量主要受到来自助熔剂体系变化的影响。当溶液的各氧化物摩尔比存在以下关系,即R1≤25,R3=2.5,R6≥2.9,R7=55时,生长的外延膜表面晶体质量较好。最后,本文利用优化的最佳生长参数进行了（GdYbBi）3Fe5O12单晶厚膜生长,得到的外延膜具有良好的镜面效果,在1540 nm波长下比法拉第旋转角可达0.12deg/μm,同时在L波段的光吸收系数仅为4cm-1,这表明该单晶膜是应用于L波段的良好材料。
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