[发明专利]静磁波器件及其原材料

说明书

本发明涉及一种静磁波器件以及制造这种器件的材料。

含Fe的磁石榴石单晶历来都用作静磁波器件的材料。具体地说，Y₃Fe₅O₁₂(以下简称“YIG”)单晶，其铁磁半幅值(ΔH)小，因而用YIG制造静磁波器件时能使输入信号与输出信号之间的信号差变小，所以YIG历来得到广泛的应用。

这种石榴石单晶是用例如液相外延生长法作为外延生长在诸如Gd₃Ga₅O₁₂(以下简称“GGG”)之类的衬底上的薄膜制取的。

采用YIG单晶的静磁波器件，其工作频率约为20亿赫兹。但静磁波器件用作广播卫星(BS)调谐器的杂波滤波器时，其工作频率要求在数百兆赫至数十万兆赫的范围。

在静磁波(MSW)模式下选用静磁体积前进波(MSFVW)模式时，器件的工作频率可用(1)式表示：

ω＝γ(H_ex-N·4πMs)    (1)其中，ω为频率；

  γ为回转磁比；

  H_ex为所加的磁场；

  N为去磁系数；

  4πMs为饱和磁化强度。

采用静磁表面波(MSSW)模式时，器件的工作频率可用(2)式和(3)式表示。

ω＝Y{H_i(H_j+4πMs)}^1/2    (2)

H_i＝H_ex-N·4πMs+Ha       (3)其中，H_i为内部磁场；

  H_ex为所加的磁场；

  N为去磁系数；

  4πMs为饱和磁化强度；

  Ha为各向异性磁场。

因此，为降低静磁波器件的工作频率，须要减小外部磁场或饱和磁化强度。

因此，本发明的目的是提供一种能在较低的频率(例如数百兆赫至数十万兆赫范围的频率)下工作的静磁波器件以及用以制造该器件的材料。

本发明的静磁波器件由通式为R_3-xCa_xMa_5-2y+xZr_yMb_y-xO₁₂的磁石榴石单晶薄膜组成，其中R为Y、La、Bi、Gd、Lu和Sc的起码其中之一元素，Ma为Fe、Ga和Al的起码其中之一元素，Fe为必不可少的成分，Mb为Mg和Mn的起码其中之一元素，同时满足以下不等式条件0≤x≤1，0.1≤y≤1，且x＜y。

在一个实施例中，磁石榴石单晶薄膜在以下任一个衬底上形成：Gd₃Ga₅O₁₂衬底、Sm₃Ga₅O₁₂衬底和Nd₃Ga₅O₁₂衬底。

规定磁石榴石单晶薄膜按上式配方组成可以制取饱和磁化强度值和铁磁半幅值都小的磁石榴石单晶薄膜。此外，在GGG衬底、Sm₃Ga₅O₁₂(以下简称SGG)衬底或Nd₃Ga₅O₁₂(以下简称NGG)衬底上也可以制取饱和磁化强度值和铁磁半幅值都小的磁石榴石单晶。

因此，采用磁石榴石单晶薄膜可以制取工作频率低或通带比采用一般磁石榴石薄膜的器件的低的静磁波器件。

图1是本发明一个实施例的杂波滤波器的透视图。

下面就一些实施例进一步说明本发明的静磁波器件。在这些实施例中，磁石榴石单晶薄膜用液相外延生长法形成，并用如此形成的薄膜制造静磁波器件。实施例1