掺铋钇铁石榴石磁光陶瓷的热压烧结及其性能研究

TM284; 钇铁石榴石(Y3Fe5O12,YIG)材料因其优异的磁性能和磁光性能在微波通信、激光技术和光纤通讯等领域具有重要应用.离子掺杂是提高YIG材料磁光性能的有效途径之一,本研究选择离子半径适配的Bi3+掺杂改性YIG陶瓷以提高材料的磁光性能.本工作采用固相法热压烧结制备BixY3–xFe5O12(x=0、0.3、0.6、0.9)陶瓷,并研究Bi3+掺杂对YIG陶瓷材料相结构、微观形貌、红外透过性、磁性能以及磁光性能的影响.结果表明:陶瓷样品均呈石榴石立方相结构;显微结构致密,Bi3+掺杂后晶粒尺寸不同程度增大;样品红外透过率良好,随Bi3+掺杂量增大而降低;陶瓷样品的法拉第旋转角随Bi3+掺杂量增加呈线性变化,Bi3+掺杂量每增加1％(原子分数),在波长1064 nm和1550 nm处变化量分别约为–49.0(°)/cm和–30.2(°)/cm.Bi0.6Y2.4Fe5O12陶瓷样品在1064 nm和1550 nm波长下法拉第旋转角分别达到–703.3(°)/cm和–461.5(°)/cm,绝对值远高于未掺杂YIG陶瓷的277.6(°)/cm和172.0(°)/cm.由此可见,掺杂适量Bi3+可以显著增强YIG陶瓷材料的磁光性能.