稀土-铁石榴石(RIG)是磁光非互易器件关键结构元件——法拉第转子用材料。1980年代早期,用掺Ga或Gd、Tb、Al等元素的YIG,或纯YIG块状单晶作法拉第转子,与激光二极管构成依赖偏振光的磁光隔离器,用以保护光源。这种器件体积大,性能差,工作波长受限。1980年代中期,运用LPE单晶薄膜生长工艺,经改进,生长出厚度达300μm的铋置换铁石榴石(BiIG)膜,并开发成功不依赖偏光的掺铒光纤放大器用在线型光隔离器、光环行器。之后,对这种膜的成份多方调整,找到了适合不同工作波长的多种磁光非互易器件用优质法拉第转子材料,如TbLuBiIG(λ=633nm)、TbBiIG(=1.55μm)、LaSmBiIG(λ=1.31μm)等磁膜。除用作光隔离器、环行器外,使用RIG膜的可调光衰减器、有源增益均衡器、光开关等产品也于20世纪末实用化,在光纤通信等领域得到广泛的应用。
3 新型磁膜材料的开发
3.1 高频金属软磁膜[12]
为射频(800MHz~6GHz)平面电感器、变压器和抗EMI元件开发具有高Bs、高ρ和适当高Hk的磁膜材料,可实用的多为非晶或纳米晶金属软磁膜,如CoNbZr,CoFeB,NiFe/FeCo/NiFe,FeCoN等合金单层、多层膜。同时,正在研制射频/微波单片集成传输线器件用单晶Fe/GaAs、Fe/GaAs/Fe、Fe/SiO2,NiFe/SiO2等多层膜。
3.2 永磁薄膜[13]
永磁薄膜研制的重点对象是Nd-Fe-B系、Sm-Co系和高HkL1o有序FePt系合金,制备工艺有溅射、脉冲激光沉积(PLD)。Nd-Fe-B合金膜已达到如下磁性能:Br=1.06T,Hc=1.52MA/m,(BH)max=216kJ/m3, 矩形比~1;磁控溅射在SiN/Si基片上的Sm-Co永磁膜,有Hc=2T。纳米晶FePt膜的Hk高达7×107尔格/厘米3,用PLD法沉积到(001)取向单晶MgO等基片上的膜,Hc=5.6T,格外引人注目。