3次元磁性フォトニック結晶の形成と線形・非線形光学特性

三维磁性光子晶体的形成和线性/非线性光学特性

基本信息

批准号：
03F00042
负责人：
井上光輝
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00042/
关键词：
磁性フォトニック結晶光学フェライト 3次元オパール TGG SiO_2 ガーネット

项目摘要

平成15年度には、SiO_2球の表面にフェライトをメッキしてから3次元構造を形成する方法,さらにオパール構造テンプレートの内部に磁性体を充填する方法を用いて磁性フォトニック結晶の作製を試み,それらの光学測定を行なった.SiO_2球表面へのフェライト・メッキでは,鉄溶液として2価と3価の塩化鉄FeCl_2およびFeCl_3を用いた.2価と3価の鉄の割合,アンモニアによるpH値,溶液の濃度を変えて,最適なメッキ条件を探索した.pH=8以上では,2価と3価の鉄の濃度比10〜30%において,グレインの大きさが40nm程の針状構造が生成し,濃度比30〜100%では粒界の大きさが20nmの粒状構造が生成し,200〜400%ではグレインの大きさが15nm程の島状構造が生じた.塩化鉄溶液をオパール構造テンプレートの内部に浸透させ,テンプレート内部でフェライトを生成して逆構造の3次元磁性フォトニック結晶の作製を試みた.ここでは,2価と3価の塩化鉄の濃度比100%において,アンモニアによってpH値を制御する方法を用いた.その結果,フェライト充填後もフォトニックバンドギャップが存在し,そして800nm付近で高い透過率を示すことがわかった.また,フォトニックバンドギャップで,ファラデー回転角に変化が生じることも明らかになった.同様の作成方法で,オパール構造テンプレートの内部に硝酸BI,Y,Feを浸透させ,750℃で20分の熱処理をすることで,内部に磁性体BI:YIGを充填させた磁性フォトニック結晶を作製した.また,硝酸Tb,Gaを用いて,950℃において20分熱処理することで,常磁性体であるTbGaO(TGG)から成る磁性フォトニック結晶を作製した.可視光領域において,高い透過率と大きなフォトニックバンドギャップを示すことが明らかになった.

2003年，我们尝试在SiO_2球体表面镀上铁氧体，形成三维结构，并在蛋白石结构模板内部填充磁性材料，从而制造出磁性光子晶体。进行了这些光学测量。对于SiO_2球表面的铁氧体镀层，使用二价和三价氯化铁FeCl_2和FeCl_3作为铁溶液。二价和三价铁的比例以及溶液的氨值决定的pH值我们通过改变浓度来寻找最佳电镀条件。在pH=8或更高时，当二价铁和三价铁的浓度比为10%至30%时，形成晶粒尺寸约为40nm的针状结构。浓度比30～100%，晶界尺寸2形成0nm的粒状结构，200～400%时，形成晶粒尺寸约15nm的岛状结构，将氯化铁溶液浸润到蛋白石结构模板内部，在内部形成铁素体。模板和结构反转。我们尝试制作三维磁性光子晶体。这里，我们采用了用二价氯化铁和三价氯化铁浓度比为100%的氨来控制pH值的方法。结果，即使在填充铁氧体后，光子晶体保持稳定。还发现法拉第旋转角随着光子带隙的变化而变化，使用类似的制造方法，发现了蛋白石结构的模板。通过将硝酸BI、Y和Fe渗入板内部并在750℃下热处理20分钟，在950℃下制备了填充有磁性材料BI:YIG的磁性光子晶体。通过热处理20分钟，制备了由顺磁材料TbGaO（TGG）制成的磁性光子晶体。结果表明，它在可见光区域表现出高透过率和大光子带隙。