sjt 11207-1999 钇铁石榴石单晶磁性薄膜磁特性的测量方法

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1、SJ中华人民共和国电子行业标准SJ/T11207一1999纪铁石榴石单晶磁性薄膜磁特性的测量方法MeasurementofmagneticpropertiesofYIG如沙ecrystalmagnetic一川.，1999一08一26发布1999一12一01实施中华人民共和国信息产业部发布免费标准下载WWW.PV265.COM前言本标准是根据中华人民共和国国家标准GB/'r1.1-1993(标准化工作导则，第一单元:标准的起草与表述规则，第一部分:标准编写的基本规定)而编制的电子行业标准。近年来，静磁波器件和磁光器件作为一种

2、新型信号处理器件在信息技术领域应用越来越广泛，本标准是为了准确评价上述器件所使用的单晶薄膜磁性材料的质量，以促进我国这类新型电子产品的发展。本标准主要规定了YIG单晶薄膜磁性材料五个重要参数即铁磁共振线度dH、立方磁各向异性常数KI、单轴磁各向异性常数K=、旋磁比Y和饱和磁化强度M.的测量方法。本标准的附录A为标准的附录。本标准由全国磁性元件与铁氧体材料标准化技术委员会归口。本标准起草单位:华中理工大学。本标准主要起草人:周世昌、攀林慧、刘耽衍.贺洪波、赵振声。本标准于1999年8月首次发布。免费标准下载WWW.PV265

3、.COM中华人民共和国电子行业标准忆铁石榴石单晶磁性SVT11207一1999薄膜磁特性的测里方法MeasurementofmagneticpropertiesofYIGsi卿ecrystalmagnetic一film范围本标准规定了频率为10GHz下的忆铁石榴石(YIG)单晶磁性薄膜材料的铁磁共振线宽dH、立方磁各向异性常数K,、单轴磁各向异性常数K=、旋磁比Y和饱和磁化强度M。的测量方法。本标准适用于液相外延生长的具有立方晶体结构的单晶铁氧体薄膜材料的测量。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标

4、准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准新版本的可能性。GB9633-8微波频率应用的旋磁材料性能测试方法GB9637-8磁学基本术语和定义3定义本标准采用下列定义，其它定义应符合GB9633及GB9637的规定。铁磁共振线宽4HFMRlinewidthDH当静磁场既垂直于单晶薄膜的膜面又垂直于微波磁场时，共振吸收曲线具有洛伦兹线型，共振吸收曲线半高点的两个磁场的差值，即为铁磁共振线宽乙衬。3.2立方磁各向异性常数K,cubicanisotropyconstantsK

5、,考虑自发形变之后，立方晶体磁各向异性能密度FK的表达式为:Fk二Kp+K,(。予。呈+aza蛋+。子Q2)+K2(ajaia苦)+·“⋯中华人民共和国信息产业部1999一08一26发布1999一12一01实施免费标准下载WWW.PV265.COM曰/T1121刃一】臾珍式中:Ko.Kt.凡—立方磁各向异性常数;ai(i=1,2,3)—磁化强度分别对立方晶轴的方向余弦。3.3单轴磁各向异性常数K=unarialani"pconstantsK=只有一个易磁化轴的磁各向异性，其各向异性能密度Fk的表达式为:Ft=K="sinz

6、8式中:Ko—单轴磁各向异性常数;B—磁化强度与外磁场的夹角。3.4旋磁比ygyromagneticratioy是孤立原子或离子的电子总磁偶极矩与其总动量矩的比值。FoleI，，。，__.}7。_，_‘i=g'7二=I.ivinivgrxa-rat8-入J‘，，气或Y/2,r=1.76x10H."m/A式中:。—电子的电量;二。—电子的静止质量;Po—磁常数(4ax10一'H/.);9—9因子。4MR方法ilH,K=凡、Y均在频率为10GHz条件下进行测量。4.1铁磁共振线宽乙万的测量4.1.1测量原理液相外延生长的单晶忆

7、铁石榴石(YlG)薄膜具有很窄的铁磁共振线宽4H，其值小于80A/m。在决定微波、静磁波器件的性能时，它是一个重要的参数。由于YIG薄膜具有磁各向异性以及膜本身的物理和化学的非均匀性，在发生铁磁共振时不仅可以激发波数K=0的一致共振，而且可以激发K#0的非一致共振。在共振吸收曲线上，一致共振峰附近会出现许多附加共振峰。所以测量r1G薄膜的铁磁共振线宽乙月需要精密记录共振曲线、精密地测量静磁场强度。本方法对于线宽小于80A/m的薄膜材料是适用的。对于一个沿(111)晶面生长的具有单轴各向异性和磁晶各异性的单晶YIG的薄膜样品

8、，当静磁场垂直膜面又垂直于微波磁场时，其张量磁化率为:0、x、

9、一众a

10、

11、那C

12、

13、(1)x

14、

15、。0!02此时共振曲线可以认为是洛伦兹线型。本方法是以谐振腔的微扰理论为基础，将一薄膜样品置于反射式谐振腔中微波磁场最大而电场为零的位置，谐振腔处于欠藕合状态。当谐振时，其反射功率的变化量为:。4QUR(R一1