JP2000261207A - 静磁波デバイス - Google Patents

静磁波デバイス

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JP2000261207A
JP2000261207A JP11061791A JP6179199A JP2000261207A JP 2000261207 A JP2000261207 A JP 2000261207A JP 11061791 A JP11061791 A JP 11061791A JP 6179199 A JP6179199 A JP 6179199A JP 2000261207 A JP2000261207 A JP 2000261207A
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single crystal
layer
crystal film
magnetic garnet
magnetostatic wave
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Masaru Fujino
優 藤野
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/3209Exchange coupling of garnet multilayers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】一定の外部磁化で、同時に複数の周波数帯域で
動作可能な静磁波デバイスを提供する。 【解決手段】磁性ガーネット単結晶膜を備えた静磁波デ
バイスにおいて、該磁性ガーネット単結晶膜は飽和磁化
の異なる2層以上の積層膜2、3で構成されている。積
層膜の各層の厚みは、上層3が下層2と比較して薄いこ
とが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性ガーネット単
結晶膜を用いた静磁波デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、静磁波デバイス用として、磁
性ガーネット単結晶の1種であるY3Fe512(YIG
と略す)単結晶は重要な物質である。特に、YIGの最
も際立った性質は、極端に強磁性半値幅(ΔH)が小さ
いことであり、この性質が静磁波デバイスにしたとき、
入力信号と出力信号との差を小さくできることにつなが
っている。さらに、YIGの特徴は入力信号に対して比
較的小さな電力で飽和現象が現われることであり、この
性質を利用したリミッタやノイズフィルタなどの静磁波
デバイスとしてYIG単結晶膜は広く用いられてきた。
【0003】また、YIG単結晶膜以外の磁性ガーネッ
ト単結晶膜(Fe元素を含むガーネット単結晶膜)につ
いても、同様に静磁波デバイス用として用いられてき
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静磁波デバイスにおいては、YIGなどの単層の磁性ガ
ーネット単結晶膜を用いているため、動作周波数が任意
の1周波数帯域のみに限定された。このため、複数の異
なる周波数帯域で同時に動作させるためには、複数の静
磁波デバイスを必要とするという問題点を有していた。
【0005】そこで、本発明の目的は、一定の外部磁界
で、同時に複数の周波数帯域で動作可能な静磁波デバイ
スを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の静磁波デバイスは、磁性ガーネット単結晶
膜を備えた静磁波デバイスにおいて、該磁性ガーネット
単結晶膜は飽和磁化の異なる2層以上の積層膜で構成さ
れていることを特徴とする。
【0007】そして、前記積層膜の各層の厚みは、前記
積層膜の上層ほど下層と比較して薄いことを特徴とす
る。
【0008】このように、飽和磁化の異なる2層以上の
積層膜で構成された磁性ガーネット単結晶膜を備えるこ
とにより、一定の外部磁界で、同時に複数の周波数帯域
で動作する静磁波デバイスを得ることができる。
【0009】また、この積層膜の各層の厚みを、積層膜
の上層ほど下層と比較して薄くすることにより、外部磁
界の作用度合いが厚み方向で異なることによる影響や、
静磁波の厚み方向での伝播度合いが異なることによる影
響などを補償して、全ての動作周波数で挿入損失などの
特性を合わせることが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の静磁波デバイスの
実施の形態を、実施例に基づき説明する。
【0011】(実施例)まず、Gd3Ga512(GGG
と略す)基板を、液相エピタキシャル成長法(LPE
法)で磁性ガーネット単結晶膜を形成するための基板と
して用意した。
【0012】次に、原料である純度99.99%のFe
23、Y23、La23、Ga23、B23およびPb
Oを、それぞれ7.5wt%、0.5wt%、0.1w
t%、0.4wt%、2.0wt%および89.5wt
%の比率で秤量し混合した後、縦型電気炉内に置かれた
白金坩堝に充填し、1200℃で融液化して均質化し
た。その後、この融液を約890℃に保持し、融液中の
ガーネット材料成分を過飽和状態にした後、この融液中
にGGG基板を浸漬し、回転させながら約10分間結晶
成長を行った。その後、このGGG基板を融液から引き
上げ、500rpmで回転させて、生成した磁性ガーネ
ット膜上の付着融液を遠心力により振り切ることによっ
て、GGG基板上に、磁性ガーネット単結晶の1種であ
る、厚み約5μmのY2.9La0.1Fe4.7Ga0.312
結晶膜を形成した。
【0013】次に、Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.312
結晶膜が形成されたGGG基板上に再度LPE法で磁性
ガーネット単結晶膜を形成した。
【0014】すなわち、まず、原料である純度99.9
9%のFe23、Y23、B23およびPbOを7.5
wt%、0.5wt%、2.0wt%および90.0w
t%の比率で秤量し混合した後、縦型電気炉内に置かれ
た白金坩堝に充填し、1200℃で融液化して均質化し
た。その後、この融液を約900℃の一定温度に保持し
て、融液中のガーネット材料成分を過飽和状態にした
後、この融液中に先のY2.9La0.1Fe4.7Ga0.312
単結晶膜が形成されたGGG基板を浸漬し、回転させな
がら約10分間結晶成長を行った。その後、この基板を
融液から引き上げ、500rpmで回転させて、生成し
た磁性ガーネット膜上の付着融液を遠心力により振り切
ることによって、GGG基板上のY2.9La0.1Fe4.7
Ga0.312単結晶膜上に、磁性ガーネット単結晶の1
種である、厚み約5μmのY3Fe512単結晶膜を形成
した。
【0015】次に、得られた磁性ガーネット単結晶の積
層膜を用いて、図1に示す静磁波デバイスを作製し、磁
性ガーネット単結晶膜に垂直に240mTの外部磁界を
印加して、1.5〜3.5GHzでのマイクロ波の透過
特性を測定した。
【0016】なお、図1は静磁波デバイスの斜視図であ
る。同図において、1はGGG基板、2はY2.9La0.1
Fe4.7Ga0.312で表わされる磁性ガーネット単結晶
膜、3はY3Fe512で表わされる磁性ガーネット単結
晶膜、5はマイクロストリップライン、6は入力端子、
7は出力端子である。
【0017】本実施例の静磁波デバイスの透過特性は、
図3に示すとおりであり、約1.7GHzと約3.3G
Hzで吸収ピークがあらわれ、2つの周波数帯で動作す
ることが確認された。なお、本実施例の磁性ガーネット
単結晶膜は、Y2.9La0.1Fe4.7Ga0.312層とY3
Fe512層の組成の異なる2層からなり、それぞれの
層は飽和磁化が異なるものである。
【0018】(比較例1)まず、GGG基板を、LPE
法で磁性ガーネット膜を形成するための基板として用意
した。
【0019】次に、原料である純度99.99%のFe
23、Y23、B23およびPbOを7.5wt%、
0.5wt%、2.0wt%および90.0wt%の比
率で秤量し混合した後、縦型電気炉内に置かれた白金坩
堝に充填し、1200℃で融液化して均質化した。その
後、この融液を約900℃の一定温度に保持して、融液
中のガーネット材料成分を過飽和状態にした後、この融
液中にGGG基板を浸漬し、回転させながら約20分間
結晶成長を行った。その後、このGGG基板を融液から
引き上げ、500rpmで回転させて、生成した磁性ガ
ーネット膜上の付着融液を遠心力により振り切ることに
よって、GGG基板上に、磁性ガーネット単結晶膜の1
種である、厚み約10μmのY3Fe512単結晶膜を形
成した。
【0020】次に、得られたY3Fe512単結晶膜を用
いて、図2に示す静磁波デバイスを作製した。その後、
実施例と同様にして、磁性ガーネット単結晶膜に垂直に
240mTの外部磁界を印加して、1.5〜3.5GH
zでのマイクロ波の透過特性を測定した。
【0021】なお、図2は静磁波デバイスの斜視図であ
る。同図において、1はGGG基板、4はY3Fe512
で表わされる磁性ガーネット単結晶膜、5はマイクロス
トリップライン、6は入力端子、7は出力端子である。
【0022】本比較例の静磁波デバイスの透過特性は、
図4に示すとおりであり、約1.7GHzで吸収ピーク
があらわれ、1つの周波数でしか動作しないことが確認
された。また、試料振動型磁力計を用いて測定した、Y
3Fe512単結晶膜の飽和磁化は176mTであった。
【0023】(比較例2)まず、GGG基板を、LPE
法で磁性ガーネット膜を形成するための基板として用意
した。
【0024】次に、原料であるFe23、Y23、La
23、Ga23、B23およびPbOを、それぞれ7.
5wt%、0.5wt%、0.1wt%、0.4wt
%、2.0wt%および89.5wt%の比率で秤量し
混合した後、縦型電気炉内に置かれた白金坩堝に充填
し、1200℃で融液化して均質化した。その後、この
融液を約890℃に保持して、融液中のガーネット材料
成分を過飽和状態にした後、この融液中にGGG基板を
浸漬し、回転させながら約20分間結晶成長を行った。
その後、このGGG基板を融液から引き上げ、500r
pmで回転させて、生成した磁性ガーネット膜上の付着
融液を遠心力により振り切ることによって、GGG基板
上に、磁性ガーネット単結晶膜の1種である、厚み約1
0μmのY2.9La0.1Fe4.7Ga0.312単結晶膜を形
成した。
【0025】次に、得られたY2.9La0.1Fe4.7Ga
0.312単結晶膜を用いて、その他は比較例1と同様に
して、静磁波デバイスを作製した。その後、実施例と同
様にして、磁性ガーネット単結晶膜に垂直に240mT
の外部磁界を印加して、1.5〜3.5GHz帯でのマ
イクロ波の透過特性を測定した。
【0026】本比較例の静磁波デバイスの透過特性は、
図5に示すとおりであり、約3.3GHzで吸収ピーク
があらわれ、1つの周波数でしか動作しないことが確認
された。また、試料振動型磁力計を用いて測定した、Y
2.9La0.1Fe4.7Ga0.312単結晶膜の飽和磁化は1
25mTであった。
【0027】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、飽和磁化
の異なる2層以上の積層膜で構成された磁性ガーネット
単結晶膜を備えた、本発明の静磁波デバイスは、一定の
外部磁界で、同時に複数の周波数帯域で動作させること
ができる。
【0028】また、この積層膜の各層の厚みを、積層膜
の上層ほど下層と比較して薄くすることにより、外部磁
界の作用度合いが厚み方向で異なることによる影響や、
静磁波の厚み方向での伝播度合いが異なることによる影
響などを補償して、全ての動作周波数で挿入損失などの
特性を合わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の静磁波デバイスの一例を示す斜視図で
ある。
【図2】従来の静磁波デバイスを示す斜視図である。
【図3】本発明の静磁波デバイスのマイクロ波透過特性
を示す図である。
【図4】従来の静磁波デバイスのマイクロ波透過特性を
示す図である。
【図5】従来の他の静磁波デバイスのマイクロ波透過特
性を示す図である。
【符号の説明】
1 GGG基板 2、3、4 磁性ガーネット単結晶膜 5 マイクロストリップライン 6 入力端子 7 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性ガーネット単結晶膜を備えた静磁波
    デバイスにおいて、該磁性ガーネット単結晶膜は飽和磁
    化の異なる2層以上の積層膜で構成されていることを特
    徴とする、静磁波デバイス。
  2. 【請求項2】 前記積層膜の各層の厚みは、前記積層膜
    の上層ほど下層と比較して薄いことを特徴とする、請求
    項1に記載の静磁波デバイス。
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