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可視域で透明な希土類磁性酸化物ガラスの開発と光デバイス化

可见光透明稀土磁性氧化物玻璃的研制及其在光学器件中的应用

基本信息

批准号：
19018011
负责人：
早川知克
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

可視域で透明な希土類磁性酸化物ガラスは高いファラデー回転特性を示すことから、可視用光アイソレータ材料として有望である。着目しているガラスはEuOを含有するアルミノシリケートガラスであり、近年我々の研究グループでEuO高濃度化に成功したものである。本研究では、本ガラスの光磁気特性向上のために遷移金属イオンMn^<2+>を添加し、そのファラデー回転特性を調べたので報告する。まず、Eu_2O_3, MnO, C (glassy), Al_2O_3を所定量で配合(C/Eu=4 in molar)してH_2ガス中1200℃で10時間加熱処理し、Eu_<1-x>Mn_xAl_2O_4粉末(x=0,0.02,0.05,0.10)を準備した.そしてEu_<1-x>Mn_xAl_2O_4: SiO_2=1:1に混合した粉末を一軸加圧して成型体(8mmφ×25mm)としH_2ガス中1500℃で5時間加熱処理して焼結体を得た.この焼結体をArガス雰囲気とした赤外線集光加熱炉中で溶融し,双ローラーで超急冷することでガラスを得た.磁化特性はSQUID磁束計(Quantum Design, MPMS-5)にて測定した。そしてx=0および0.02試料についてファラデー回転特性の温度依存性を測定した。ファラデー回転測定は波長632.8nm (He-Neレーザー)でパルス磁場(〜16T, 28ms)を印加して行った.ベルデ定数の温度依存性(x=0および0.02)の測定結果を得た。常磁性体のファラデー回転は磁化率に比例することがVan-Vleck&Hebb (1934)により示されており、現象論的にベルデ定数の逆数は温度の関数として|V|^<-1>=AT+Bと書ける。どちらの試料も|V|^<-1>の値は温度が高くなるに従い直線的に変化していったが、x=0の試料では、T=150K以上で急速にベルデ定数Vが減少し(|V|^<-1>は増加し)、250Kでの値は-157.6[rad. T^<-1>m^<-1>]となった。一方、x=0.02試料ではほぼ直線的に変化し続け、同じ温度でのベルデ定数は-185.3[rad. T^<-1>m^<-1>]であった。また、磁化率Xの温度依存性を測定したところ、室温から50Kまではキュリーワイス型X=C/(T-T_c)と負のキュリー温度T_cで表される磁化特性を示し、Mn^<2+>イオンへの置換とともにT_cの絶対値が大きくなった。これらのことから、Eu^<2+>イオンとMn^<2+>イオンの間に酸素を介した超交換相互作用が働き反平行スピン配列が形成され、そのために温度依存性の少ないファラデー回転特性を示したと考えられ、結果として室温でのファラデー回転特性向上が達成された。

Visible transparent earth-like magnetic compounds are expected to exhibit high optical properties and visible optical properties. In recent years, our research on EuO concentration has been successful. In this paper, we report on the upward migration of metal Mn^<2+> and the adjustment of optical and magnetic properties of the present system. Eu_2O_3, MnO, C (glassy), Al_2O_3 are mixed quantitatively (C/Eu=4 in molar) in H_2O_4 solution heated at 1200℃ for 10 hours, Eu_<1-x>Mn_xAl_2O_4 powders (x= 0, 0.02, 0.05, 0.10) are prepared. When Eu_<1-x>Mn_xAl_2O_4: SiO_2=1:1, the powder was heated to 1500℃ for 5 hours under one-axis pressure to obtain sintered body (8mmφ×25mm). The sintered body was melted in an infrared light collection heating furnace and cooled in an ultra-rapid manner. Magnetization characteristics were measured by SQUID beam meter (Quantum Design, MPMS-5). The temperature dependence of the sample return characteristics was measured when x=0 and 0.02. The wavelength of 632.8nm (He-Ne) was determined by the magnetic field (~ 16T, 28ms). The temperature dependence (x=0 0.02) of the measurement results of the parameter was obtained. Van-Vleck&Hebb (1934) shows the relationship between the ratio of magnetic susceptibility and the inverse number of magnetic susceptibility in permanent-magnetic materials.| V| ^<-1>=AT+B. Cut the material.| V| The <-1>temperature of the sample is higher than T = 150 K, and the temperature of the sample is higher than T = 150 K. The temperature of the sample is higher than T=150K, and the temperature of the sample is higher than T=150K.| V| ^<-1>a b-157.6[rad. T^<-1>m^<-1>]となった。A square, x=0.02 sample T^<-1>m^<-1>]であった。The temperature dependence of magnetic susceptibility X was measured at room temperature from 50K to 50K. The magnetization characteristics of X=C/(T-T_c) and T_c were measured at room temperature from 50K to 50 K. The temperature dependence of the transition characteristics of the transition elements is shown in the following table.