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微波与光通信旋磁集成材料与元器件技术
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TN304.054.4
  • 关键词:
  • 成果简介:
    微波、毫米波和光通信晶圆集成材料仍然是一个挑战。单晶石榴石只能长成石榴籽型小颗粒,不能满足集成化微波与光通信系统对大尺寸单晶薄膜的需求。美国和俄罗斯均采用有铅助熔液相外延方法,在Mg: GGG大晶格常数衬底上外延1-2英寸的单晶薄膜。这种有铅助熔会导致薄膜缺陷密度大、重污染、高晶格失配率等问题。该项目组1995年从俄罗斯引进这一晶体设备与技术,经过近20年的基础探索和技术突破,已在大尺寸无铅助熔液相外延单晶薄膜方面超越美俄技术水平。研究内容包括:(1)首次无铅液相外延出大尺寸光通信BiLuIG磁光单晶薄膜:提出了一种Bi+Lu共掺杂新配方和“缓冲法”技术,克服了无铅液相外延工艺中熔体精度偏高,薄膜均匀性差的难题,成功制备出3英寸的高质量单晶BiLuIG薄膜材料;(2)发明了大尺寸微波单晶旋磁薄膜降低损耗及吸收的新方法,成功研制出厚度在100mn-100μm的低损耗微波单晶膜,解决了国际上自旋波微纳器件和体波集成器件急需的低阻尼系数材料问题;(3)建立集成薄膜器件物理模型,基于研制的单晶薄膜实现了器件及模块的原位集成,在微波段、光波段及太赫兹频段范围成功应用。 该项目共包括40项授权专利,其中微波与光通信旋磁集成材料的制备工艺获得15项专利技术,同时将旋磁材料应用在微波器件/结构、太赫兹结构/器件和磁光器件中等,共获得25项专利技术。 该项目突破了磁光中单晶材料的无铅生长技术的“聚晶”难题、3英寸微波旋磁单晶材料的低损耗瓶颈技术,获得了大法拉第效应和低铁磁共振线宽的大尺寸单晶薄膜。满足了国内在磁光、微波及毫米波/太赫兹集成器件方面对磁光及旋磁微波晶体材料的需求,摆脱了完全依赖进口、受制于人的不利局面。(1)建成了我国第一条大尺寸微波/磁光单晶薄膜液相外延的生产线,最大尺寸达到3英寸,单面薄膜厚度达到100mn-100μm。(2)单晶薄膜具体微波和磁光参数:4πMs=1500-1750Gs,ΔH=0.3-2.00e,Θf≥1.6-2.1度/μm@633nm。(3)掌握了单晶石榴石薄膜在磁光、微波和太赫兹器件中的设计、制备和测试工作。 该项目组批量制备的3英寸微波和磁光系列单晶薄膜已提供国内中电集闭、核九院、航天二院等在微波通信、强激光、航天、航海、图像制导等领域应用,解决了我国强激光“低空卫士”系统的急需,也已提供给美国阿贡国家实验室、麻省理工学院、Delaware大学、美国东北大学、清华大学、北京大学、天津大学、同济大学等多家国内外研究机构,同时提供给锦冠和威频科技公司,用于磁光隔离器件和微波磁调谐器件中,获得了很好的经济效益。
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