[发明专利]一种磁光晶体材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种磁光晶体材料及其制备方法，所述磁光晶体材料的组成化学式为Sm_1‑xR_xFeO₃，其中，R包括Gd、Tb、Yb、Er中至少一种，x的取值范围为0.2‑0.8。

技术领域

本发明涉及在RFeO₃(R为稀土元素)掺杂Sm获得具有室温自旋重取向转变温度的Sm_1-xR_xFeO₃磁光单晶体材料，属于材料设计领域。

背景技术

RFeO₃正铁氧体(R为稀土元素)是具有独特的磁性质的磁光晶体材料。磁光晶体主要应用于制作光隔离器、磁光存储器及磁光调制器、光纤通信与集成光学器件、计算机存储、逻辑运算和传输功能、磁光显示、磁光记录等。RFeO₃正铁氧体这一系列材料在快速磁光开关、磁光传感器、磁存储等器件的开发上，显示出巨大的应用潜力，受到国内外物理和材料研究工作者的广泛关注。

但是，一般稀土铁酸盐RFeO₃的自旋重取向温度均在10¹K量级，如TmFeO₃和HoFeO₃自旋重取向温度分别为80K、38～52K(参见Nature.2004,429：6994；Nature Physics 2009,5：10)，所以目前基于稀土铁氧体单晶材料的研究成果都是在低温下获得的，从而阻碍了该系列材料的应用研究。

发明内容

本发明旨在克服现有稀土铁酸盐RFeO₃在自旋重取向温度方面的性能缺陷，本发明提供了一种磁光晶体材料及其制备方法。

本发明提供了一种磁光晶体材料，所述磁光晶体材料的组成化学式为Sm_1-xR_xFeO₃，其中，所述磁光晶体材料为单晶体，R包括Gd、Tb、Yb、Er中至少一种，x的取值范围为0.2-0.8。

较佳地，当R为Tb时，所述磁光晶体材料的单晶体自旋重取向温度范围在300-450K之间。

较佳地，当R为Gd时，所述磁光晶体材料的单晶体自旋重取向温度范围在240-400K之间。

较佳地，当R为Yb时，所述磁光晶体材料的单晶体自旋重取向温度范围在140-440K之间。

较佳地，当R为Er时，所述磁光晶体材料的单晶体自旋重取向温度范围在200-460K之间。

又，本发明还提供了一种上述磁光晶体材料的制备方法，所述方法包括：

1)根据所述磁光晶体材料的组成化学式，称量Sm₂O₃粉体、R₂O₃粉体和Fe₂O₃粉体，混合后在1000-1200℃下预烧，然后研磨得到原料粉体；

2)将步骤1)制备的原料粉体，先压制成圆柱体，再在垂直烧结炉中、1400-1560℃下烧结得到多晶料棒；

3)采用光学浮区法将步骤2)制备的多晶料棒用于生长晶体，籽晶为SmFeO₃或RFeO₃。

较佳地，步骤1)中将Sm₂O₃、R₂O₃和Fe₂O₃混合后压制成块体再预烧，预烧的时间为10-15小时。

较佳地，步骤2)中，采用水等静压力机在60-100MPa下等静压，将原料粉体压制成圆柱体；烧结的时间为15-20小时。