量子科技中心_量科网

掺铒钇铁石榴石（Er:YIG）兼具YIG的低磁阻尼特性与Er³⁺离子在通信波段的 optical transitions，是构建混合光磁器件及微波-光学量子转换的理想材料。该研究团队采用脉冲激光沉积法在（111）取向的钆镓石榴石（GGG）衬底上外延生长了ErₓY₃₋ₓFe₅O₁₂薄膜（x=0.008-0.20）。X射线衍射、倒易空间映射及扫描透射电镜证实，在整个掺杂范围内薄膜均呈现单相、完全共格生长，并具有原子级 sharp interfaces。磁性测量显示，随着Er含量增加，饱和磁化强度逐渐降低，这与Er³⁺自旋和Fe³⁺净磁矩的反平行耦合相吻合，同时出现面内单轴磁各向异性。由于吉尔伯特阻尼增强和非均匀线宽展宽，铁磁共振线宽随Er浓度增加而增大。最具光磁应用价值的低Er含量薄膜（x=0.8）几乎保持各向同性磁化特性，其阻尼参数仅略高于未掺杂YIG。这些成果确立了Er:YIG作为 hybrid quantum magnonics和微波-光学转换的可行平台，在保持YIG低损耗磁学性能的同时成功引入了光学功能特性。