[发明专利]非互易自旋波波导材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种非互易自旋波波导材料，其特征在于，包括GGG单晶基片，以及依次形成于基片之上的钇铁石榴石单晶薄膜和稀土薄膜；所述稀土薄膜为Dy、Tm、Lu或Nd，厚度为1nm～50nm；所述钇铁石榴石单晶薄膜的厚度为100nm～10μm。

2.根据权利要求1所述的非互易自旋波波导材料，其特征在于，所述非互易自旋波波导材料是通过在钇铁石榴石单晶薄膜表面生长纳米厚度的稀土薄膜，并在500～800℃下退火形成的。

3.根据权利要求1所述的非互易自旋波波导材料，其特征在于，所述钇铁石榴石单晶薄膜采用液相外延或者真空气相沉积方法生长于所述GGG单晶基片表面；所述稀土薄膜采用磁控溅射法生长于所述钇铁石榴石单晶薄膜表面。

4.一种权利要求1所述非互易自旋波波导材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、以Fe₂O₃和Y₂O₃为原料，采用液相外延法或真空气相沉积方法，在GGG单晶基片上生长钇铁石榴石单晶薄膜，得到钇铁石榴石单晶基片；

步骤2、采用磁控溅射法在步骤1得到的钇铁石榴石单晶基片上生长厚度为1nm～50nm的稀土薄膜；

步骤3、将步骤2得到的带稀土薄膜的钇铁石榴石单晶基片在500～800℃下退火，即可得到所述非互易自旋波波导材料。

5.根据权利要求4所述的非互易自旋波波导材料的制备方法，其特征在于，步骤1采用液相外延法生长YIG薄膜的过程为：将高纯度Fe₂O₃、Y₂O₃和Bi₂O₃在1000～1100℃下熔融，Bi₂O₃作为熔剂，充分搅拌，得到液相生长熔体；采用重铬酸钾和浓硫酸的混合液、去离子水、NaOH和NaHCO₃混合液、去离子水、异丙醇依次清洗GGG单晶基片；将清洗后的GGG单晶基片放入液相生长熔体中，在900～980℃温度下生长薄膜，生长完成后，清洗去除残留，即可得到YIG单晶薄膜。

6.根据权利要求4所述的非互易自旋波波导材料的制备方法，其特征在于，步骤2具体过程为：以步骤1得到的钇铁石榴石单晶基片作为生长基片，在温度为500～800℃、Ar气流量为10～15sccm、背底真空度为4.1×10^-4P_a、溅射功率为20～30W的条件下，采用磁控溅射法得到稀土薄膜。