بررسی چرخش فاراده در لایه های نازک گارنت های ایتریوم آهن جانشانی شده با سریوم

گارنت های مغناطیسی مواد فری مغناطیسی هستند که مهمترین برتری آن ها مقاومت بالاست، بدین ترتیب برای کاربرد در ناحیه ریزموج نامزد مناسبی هستند. مهمترین آن ها گارنت ایتریوم آهن yig است. در بیشتر طول موج های کاربردی، yig دارای نسبت اثر مغناطونوری به جذب پایین است و به همین دلیل جانشانی عناصر گوناگون برای افزایش این نسبت بررسی شده است، برخی از این عناصر عبارت از pr، nd، bi اند. که در بین آن ها bi بیشترین چرخش فارادی را دارد ولی این چرخش وابستگی شدیدی به دما نشان می دهد. به همین دلیل جانشانی سریوم بررسی شده است که افزون بر جرخش فارادی بالا وابستگی آن به دما نیز کوچک است. در این پایان نامه ویژگی های مغناطونوری گارنت ایتریوم آهن جانشانی شده با سریوم ce:yig بررسی شد. هدف های مورد نظر با فرمول شیمیایی 12o5fe x-3y cex به روش سرامیکی متداول تهیه شدند. بدین منظور نخست پودرهای اکسیدهای آهن ، ایتریوم و سریوم سه ظرفیتی به دقت وزن و سپس در یک هاون به خوبی مخلوط شدند. از پودرهای مورد نظر با یک دستگاه پرس هیدرولیکی قرص هایی با قطر mm 10 تهیه و سپس برای دستیابی به نمونه تک فاز در دماهای گوناکون با توجه به مقدار جانشانی x برشته شدند. نتایج نشان دادند که حد جانشانی سریوم در شبکه یک مقدار مشخص است و با افزایش x همواره مقداری اکسید سریوم در نمونه باقی می ماند و افزایش دما تاثیری بر آن ندارد. دلیل آن شعاع یونی بزرگ تر سریوم نسبت به ایتریوم است. چون نقطه ذوب اکسید سریوم پایین تر از نقطه ذوب اکسید ایتریوم است جانشانی سریوم در شبکه منجر به کاهش دمای برشتن می شود. برای مقایسه بین جانشانی سریوم و بیسموت به جای ایتریوم گارنت های ایتریوم آهن جانشانی شده با بیسموت با فرمول شیمیایی 12o5fe x-3y bix نیز ساخته شدند. با روش سرامیکی متداول موفق به ساخت گارنت های تک فاز bi:yig شدیم. دمای تشکیل فاز نمونه های bi:yig کمتر از نمونه های ce:yig مورد نظر و جانشانی ایتریوم با بیسموت راحت تر از جانشانی آن با سریوم است، که دلایل آن به-ترتیب نقطه ذوب پایین تر و شعاع یونی کوچک تر بیسموت نسبت به سریوم است. هدف های ce:yigساخته شده برای تهیه لایه نازک به روش لایه نشانی لیزری پالسی به کار رفتند. در این روش توسط لیزر nd:yag در طول موج nm 355 در مدت پالس ns 6 و با بسامد hz 10 و آهنگ تکرار mj/puls 180 لایه نشانی ها انجام شدند. باتوجه به سازگاری خوب شبکه ای ggg (12o5ga3gd) با yig، ggg به عنوان بستره به کار رفت. تمامی لایه ها یک رشد مرجح در جهت (444) نشان دادند. ثابت شبکه لایه های نازک ساخته شده با افزایش x رشدی خطی نشان داد، که نشان دهنده جانشانی بیشتر سریوم در شبکه با افزایش x است. با افزایش x چرخش فارادی نیز افزایش یافته است. با افزایش x مقدار ناهمواری سطح کاهش یافته یعنی جانشانی سریوم منجر به هموارتر شدن سطح لایه می شود. لایه های ساخته شده در این پایان نامه با روش لیزری پالسی سطحی هموارتر از مقادیر گزارش شده باروش های دیگر نشان دادند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که با افزایش x مقدار ترک ها در سطح لایه افزایش یافت که این ترک ها به کم شدن توافق شبکه ای گارنت ce:yig با بستره گارنتی ggg اشاره دارند. چون ثابت شبکه گارنت ce:yig بزرگ تر از گارنت yigاست با افزایش x توافق شبکه ای آن با بستره ggg کمتر می شود که این باعث به وجوآمدن ترک هایی در سطح لایه می شود. با افزایش x همچنین جذب در ناحیه فروسرخ کاهش و نمونه شفاف تر شد.