Doctor. el estudiante Takuya Yoshimoto sosteniendo una película de óxido de itrio de tántalo amorfo. Crédito:Universidad Tecnológica de Toyohashi
Investigadores de la Universidad de Tecnología de Toyohashi en colaboración con el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), han desarrollado un nuevo material capaz de retener una alta transmisividad después del tratamiento térmico a 850 ° C y han aplicado con éxito el material a dispositivos ópticos. Los investigadores laminaron alternativamente una película de este material de alto índice de refracción y una película de un material de bajo índice de refracción para formar un espejo dieléctrico y luego usaron el espejo para la producción de dispositivos magnetoópticos. que requiere tratamiento térmico a altas temperaturas.
Investigaciones recientes han demostrado que la combinación de Los materiales superiores pueden producir nuevos materiales que tienen un rendimiento muy mejorado en comparación con los materiales convencionales. Sin embargo, la combinación de diferentes materiales a menudo resulta ser un desafío; un material con buenas propiedades cuando se usa solo puede causar nuevos problemas cuando se combina con otro material. Los problemas relacionados con el calor se encuentran entre los más fáciles de comprender. Por ejemplo, cuando un material que requiere tratamiento térmico a una determinada temperatura se combina con otro material que se degrada a esa temperatura, el rendimiento del producto resultante se degrada, haciendo que tal combinación sea inútil.
En este estudio, el grupo de investigación de la Universidad de Tecnología de Toyohashi en colaboración con el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) laminó alternativamente un material de alto índice de refracción y un material de bajo índice de refracción para formar un espejo dieléctrico y lo combinó con un granate magnético transparente. El granate magnético requiere un tratamiento térmico a aproximadamente 750 ° C durante la formación, y por lo tanto, el espejo dieléctrico debe soportar esta temperatura. Es bien sabido que el óxido de tantalio 3 , que se utiliza ampliamente como material de alto índice de refracción en espejos dieléctricos, cristaliza y pierde gran parte de su transmisividad a unos 700 ° C.
Este estudio utiliza óxido de itrio de tantalio amorfo, que ha sido estudiado para su uso como material aislante, como material de alto índice de refracción. El óxido de itrio de tántalo amorfo se forma agregando una pequeña cantidad de óxido de itrio al óxido de tántalo, y retiene la transmisividad después del tratamiento térmico a 850 ° C, haciéndolo adecuado para combinar con granate magnético. Con este descubrimiento, el grupo de investigación superó el problema de la degradación del rendimiento causada por el tratamiento térmico, y logró mejorar el rendimiento de un dispositivo integrado compuesto por un espejo dieléctrico y un granate magnético en unas diez veces.
Vistas esquemáticas de la distribución atómica / molecular en óxido de tantalio y óxido de itrio de tantalio amorfo. Incluso después de un tratamiento térmico a alta temperatura, El óxido de itrio de tántalo amorfo permanece sin cristalizar y conserva la distribución aleatoria de átomos / moléculas, lo que permite mantener una alta transmisividad. Crédito:Universidad Tecnológica de Toyohashi.
"Usamos óxido de itrio de tántalo amorfo para formar un espejo dieléctrico y lo combinamos con granate magnético. En realidad, que no sea granate magnético, hay más materiales que no se han combinado con espejos dieléctricos debido al tratamiento térmico a alta temperatura que se requiere. Espero que nuestros hallazgos ayuden a que estos materiales también sean utilizables, "dice el profesor asistente Taichi Goto.
El óxido de itrio de tántalo amorfo contiene óxido de tántalo como su componente principal y aproximadamente un 14 por ciento de óxido de itrio. La presencia de moléculas de óxido de itrio entre las moléculas de óxido de tantalio evita la cristalización, dando como resultado un aumento en la temperatura de cristalización a aproximadamente 850 ° C o más. El óxido de tantalio pierde su transmisividad cuando se cristaliza, pero en el estudio se aumentó la temperatura de cristalización y así se evitó con éxito la pérdida de transmisividad del óxido de tantalio. El estudio proporciona un nuevo material que es capaz de brindar un rendimiento mejorado a los dispositivos ópticos.
"El granate magnético tiene una amplia gama de aplicaciones, como pantallas ultrarrápidas, dispositivos de ondas giratorias, y láseres. El rendimiento de estos dispositivos se puede mejorar en gran medida combinando el granate magnético con espejos dieléctricos que contienen nuestro material de alto índice de refracción. "dice Takuya Yoshimoto, un doctorado alumno encargado de la preparación de la muestra para el estudio.
El óxido de itrio de tantalio amorfo nuevo material es producible y estable a temperatura ambiente, y es prometedor para futuras aplicaciones para hacer girar dispositivos de onda, dispositivos láser compactos que contienen granate magnético, etcétera.
