JPH01152604A - Oxide garnet single crystal - Google Patents
Oxide garnet single crystalInfo
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- JPH01152604A JPH01152604A JP31176587A JP31176587A JPH01152604A JP H01152604 A JPH01152604 A JP H01152604A JP 31176587 A JP31176587 A JP 31176587A JP 31176587 A JP31176587 A JP 31176587A JP H01152604 A JPH01152604 A JP H01152604A
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- single crystal
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- epitaxial film
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は酸化物ガーネット単結晶、特には周波数100
MHzから数10GIkのマイクロ波帯で使用されるマ
イクロ波素子1例えばアイソレーター、サーキュレータ
−用の新規な磁性膜として有用とされる酸化物ガーネッ
ト単結晶に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an oxide garnet single crystal, particularly a garnet with a frequency of 100
The present invention relates to an oxide garnet single crystal that is useful as a new magnetic film for microwave elements 1 such as isolators and circulators used in the microwave band from MHz to several tens of GIk.
(従来の技術とその問題点)
従来、マイクロ波素子用の磁性材料としてはフラックス
法で育成されたYIG結晶が使われていたが、フラック
ス法で作られたマイクロ波素子は製造コストが高いとい
う不利があるためにこれについては半導体工業で開発さ
れたウェーハプロセス技術を応用した液相エビタクシャ
ル法で育成したWIG結晶を使用することが提案されて
いる。(Conventional technology and its problems) Conventionally, YIG crystals grown by the flux method have been used as magnetic materials for microwave devices, but microwave devices made by the flux method are said to be expensive to manufacture. Because of this disadvantage, it has been proposed to use a WIG crystal grown by a liquid phase epitaxial method applying a wafer process technology developed in the semiconductor industry.
しかし、このYIG結晶には飽和磁化の温度依存性が大
きいことからマイクロ波素子を構成したときに共振周波
数の温度依存性が大きくなるという欠点があるため、
YIG結晶の組成中の鉄の一部を非磁性イオンとなるG
aで置換することが報告されているが、WIG結晶中の
鉄の一部をGaで置換すると置換量0のときでも生じて
いるエビタクシャル膜と基板結晶であるGGG単結晶と
の格子定数のミスマツチが増大し、このミスマツチに基
づいて歪が増大し、極端な場合にはエビタクシャル膜に
割れが発生するという不利が生じる。However, this YIG crystal has a drawback that the temperature dependence of the resonance frequency becomes large when constructing a microwave element due to the large temperature dependence of saturation magnetization.
Some of the iron in the composition of the YIG crystal is replaced by G, which becomes non-magnetic ions.
It has been reported that the iron in the WIG crystal is replaced with Ga, but when some of the iron in the WIG crystal is replaced with Ga, a mismatch in the lattice constant between the epitaxial film and the GGG single crystal, which is the substrate crystal, occurs even when the amount of substitution is 0. This mismatch causes an increase in strain and, in extreme cases, the disadvantage that cracks occur in the epitaxial film.
このため、エビタクシャル膜と基板結晶との格子定数を
合致させる目的において。Therefore, for the purpose of matching the lattice constants of the epitaxial film and the substrate crystal.
1)エビタクシセル膜中にイオン半径の大きいLa元素
を添加する、
2)基板結晶を通常この種の用途に使用されているGG
G結晶からGGG中のGd元素の一部をイオン半径の小
さいY元素で置換した(YGd)3Ga、0□、結晶と
する、
という方法が提案されているが、このl)の方法ではエ
ビタクシセル膜中のガリウム置換量が増加するにしたが
って、エビタクシセル膜中のランタン置換量を増加させ
る必要があるが、ランタン置換量が増加するとエビタク
シャル膜小にピットが生じ易いという問題点があり、2
)の方法についてはエビタクシセル膜中のガリウム置換
量が増加するのにしたがって基板結晶中のイツトリウム
置換量を増加させる必要があるが、イツトリウム置換量
を増加させると基板単結晶育成中にセル成長が起き易い
という問題点のあることが判った。1) Adding La element with a large ionic radius to the Ebitaxi cell film, 2) Using GG as the substrate crystal, which is normally used for this type of application.
A method has been proposed in which a part of the Gd element in GGG is replaced with a Y element with a small ionic radius to form a (YGd)3Ga,0□ crystal from a G crystal. As the amount of gallium in the Evitaxel membrane increases, it is necessary to increase the amount of Lanthanum in the Ebitaxel membrane.
), it is necessary to increase the yttrium substitution amount in the substrate crystal as the gallium substitution amount in the Ebitaxi cell film increases, but if the yttrium substitution amount increases, cell growth will occur during substrate single crystal growth. It turns out that there is a problem with it being easy.
(発明の構成−)
本発明はこのような不利を解決した高品質のマイクロ波
素子用材料に関するもので、これは組成式Ya Gdb
−a Ga8−b ’12(こへにa、bは0,6≧a
> O13,1≧b〉3.0で示される数)で示され
るガーネット基板単結晶上に1組成式Lax vy−x
Fez Ga8−y−z 012(二へにx、y、z
は0.1>x>0.3.1>y>3.0.4.1>z>
3.6で示される数)で示される膜をエビタクシセル成
長させてなることを特徴とするものである。(Structure of the Invention) The present invention relates to a high-quality material for microwave elements that solves the above-mentioned disadvantages.
-a Ga8-b '12 (here a, b is 0,6≧a
>O13,1≧b〉3.0) on a garnet substrate single crystal with one compositional formula Lax vy-x
Fez Ga8-y-z 012 (two x, y, z
is 0.1>x>0.3.1>y>3.0.4.1>z>
The film is characterized by being formed by growing a film represented by the number 3.6 using Ebitaxicel.
すなわち1本発明者らは共振周波数の温度依存性と基板
結晶とエビタクシセル成長層との格子定数のミスマツチ
がなく、育成される膜にピットを生じさせないマイクロ
波素子材料の開発について種々検討した結果、基板材料
として上記したYaGdbaGag−bO12(a 、
bは上記の通番月を使用すると、このものは格子定数
が12.367〜12.383人の範囲内の比較的小さ
いものであり、この基板上にエビタクシセル成長される
後記する(La V Fe Ga)、01□も結晶格子
の小さいものであることから格子定数のミスマツチが防
がれること、この基板上に育成させるべきエピタクシャ
ル膜をLa x Yy−x Fe z G” g −y
−z ’ 12 (” ” V ’2は前記した通り)
とすればこの鉄の量を規定するz値が4 、1 > z
> 3 、6とされており、 YIG中の主に(d)
サイトの鉄イオンが非イオン性のガリウム元素で置換さ
れているので(d)サイトの鉄イオンによる飽和磁化の
温度依存性を減少させることができること、また上記し
た基板上にこのものをエビタクシセル成長させるとこの
もののランタン置換量が0.1以下とされているので、
ピットが生じ難く、飽和磁化の温度依存性のないエビタ
クシャル膜を育成することができることを確認し。In other words, the present inventors conducted various studies on the development of a microwave element material that does not cause temperature dependence of the resonant frequency, mismatch in the lattice constant between the substrate crystal and the Ebitaxi cell growth layer, and does not cause pits in the grown film. YaGdbaGag-bO12 (a,
b is a relatively small one with a lattice constant in the range of 12.367 to 12.383. ), 01□ also has a small crystal lattice, so mismatching of lattice constants is prevented, and the epitaxial film to be grown on this substrate is La x Yy-x Fe z G" g -y
-z' 12 (""V'2 is as described above)
Then, the z value that defines the amount of iron is 4, 1 > z
> 3, 6, mainly (d) in YIG
Since the iron ions at the site are replaced with non-ionic gallium element, the temperature dependence of the saturation magnetization due to the iron ions at the site (d) can be reduced, and this material can be grown on the substrate described above. Since the lanthanum substitution amount of this product is said to be less than 0.1,
We confirmed that it is possible to grow an epitaxial film that is less prone to pits and has no temperature dependence of saturation magnetization.
二Nに使用する基板単結晶、エビタクシャル膜の組成、
この製造方法について研究を進めて本発明を完成させた
。Composition of substrate single crystal and epitaxial film used for 2N,
The present invention was completed by conducting research on this manufacturing method.
本発明の酸化物ガーネット単結晶を構成するガーネット
基板単結晶は上記したように組成式7式%
≧a>Olbは3.1≧b>3.0で示される数とされ
るものであり、これは(6)サイトにYとGd、[a]
サイトにYの一部とGa、(d)サイトにGaを配置し
たものとされるが、これには式
%式%
で示されるものが例示される。このものは例えばY、0
.3.5〜7.5モル%、Gd、030〜34モル%お
よびGa、0.61〜63モル%をルツボに仕込み、高
周波誘導で1,730℃に加熱して溶融したのち、この
溶液からチョクラルスキー法で単結晶を引上げることに
よって得ることができる。As described above, the garnet substrate single crystal constituting the oxide garnet single crystal of the present invention has the composition formula 7, where %≧a>Olb is a number expressed by 3.1≧b>3.0, This is (6) Y and Gd on the site, [a]
It is assumed that part of Y and Ga are arranged at the site (d), and Ga is arranged at the (d) site, and an example of this is shown by the formula %. For example, this one is Y, 0
.. 3.5 to 7.5 mol%, Gd, 030 to 34 mol%, and Ga, 0.61 to 63 mol% were placed in a crucible, heated to 1,730°C by high frequency induction to melt, and then extracted from this solution. It can be obtained by pulling a single crystal using the Czochralski method.
なお、このものはこの単結晶から切り出したウェーハを
例えば熱リン酸でエツチングしたのち格子定数表測定す
ると12.367〜12.383人を示すことが確認さ
れた。When a wafer cut from this single crystal was etched with, for example, hot phosphoric acid and a lattice constant table was measured, it was confirmed that the lattice constant was 12.367 to 12.383.
また、この基板単結晶上にエビタクシセル成長させる構
造体は上記したように組成式がLa Yx y−
x
Fe2Gag−y−z 012で示され、このx、y、
zは0 、1 > x > O13,1>y>3.0.
4 、1 > z >3.6とされるものであり、これ
は(Q)サイトにLaとY、 (a)サイトにFeとY
の一部とGaの一部。Furthermore, the structure to be grown on this substrate single crystal has a compositional formula of La Yx y- as described above.
x Fe2Gag-y-z 012, and this x, y,
z is 0, 1>x>O13, 1>y>3.0.
4, 1 > z > 3.6, which means (Q) La and Y at the site, (a) Fe and Y at the site
Part of and part of Ga.
(d)サイトにFeとGaを配置したもので、これには
式La0102ゞ3.04”3.79”1.15’12
− ”0.IY2.97Fe、□5aax、io□が例
示される。このものはその格子定数が12.363〜1
2,372人のものとされるが、これをエビタクシセル
成長させる基板単結晶の格子定数が上記したように12
.367〜12.383人とされていて両者の格子定数
は±0.003人の範囲内で一致しているのでミスマツ
チがなく、容易にエビタクシセル成長させることができ
、得られたエビタクシセル成長層は亀裂が入ることもな
い。(d) Fe and Ga are placed at the site, and the formula La0102゜3.04"3.79"1.15'12
- "0.IY2.97Fe, □5aax, io□ is exemplified. This one has a lattice constant of 12.363 to 1
2,372 people, but as mentioned above, the lattice constant of the substrate single crystal on which Ebitaxi Cell is grown is 12.
.. 367 to 12.383 people, and the lattice constants of both of them match within the range of ±0.003 people, so there is no mismatch, and Ebitaxicell can be grown easily, and the obtained Ebitaxicell growth layer has no cracks. It doesn't even come in.
なお、このエビタクシャル膜についてはこれを従来公知
のWIGとすると、このWIGでは〔8〕サイトに約2
.0式量の鉄イオン、〔d〕サイトに約3.0式量の鉄
イオンがあり、この(a)、(d)サイトが殆ど鉄イオ
ンで占有されているために飽和磁化としては約1.0式
量に相当する値1.760Gが生じ。Regarding this epitaxial membrane, if this is a conventionally known WIG, this WIG has approximately 2 points at the [8] site.
.. There is an iron ion with a formula weight of 0, and an iron ion with a formula weight of about 3.0 at the [d] site, and since the (a) and (d) sites are mostly occupied by iron ions, the saturation magnetization is about 1. A value of 1.760G corresponding to a formula weight of .0 is produced.
また(d)サイトの鉄イオンによってこのものはその飽
和磁化の温度依存性の強いものになるのであるが1本発
明において使用される上記した組成式で示されるものは
このWIGの主に(d)サイトの鉄イオンをガリウム元
素で置換し、この鉄イオンの量Z値を4.1>Z>3.
6となるようにしであるので、このものは飽和磁化の温
度依存性のないものとされている。In addition, iron ions at the (d) site make this material have a strong temperature dependence of its saturation magnetization, but the WIG shown by the above compositional formula used in the present invention is mainly (d) ) The iron ions at the site are replaced with gallium element, and the amount Z value of this iron ion is set to 4.1>Z>3.
6, it is said that the saturation magnetization is independent of temperature.
また、このように鉄イオンをガリウム元素で置換したも
のについてはさらにランタン元素を添加し、ランタン置
換量X値を0 、24 > x > 0 、13とした
ものが知られているが、(La ’l Fe Ga)s
etsの結晶中におけるランタン値をこのようにすると
エビタクシセル膜中にビットが多く発生することが判っ
たので、本発明のものはこのX値を0.1〉x〉0とし
たのでビットの発生がないものになっている。In addition, it is known that lanthanum element is further added to those in which iron ions are replaced with gallium element in this way, and the lanthanum substitution amount X value is set to 0, 24 > x > 0, 13, but (La 'l Fe Ga)s
It was found that if the lanthanum value in the ets crystal was set as above, many bits would be generated in the Ebitaxi cell film, so in the present invention, this X value was set to 0.1〉x〉0, so that bits would not be generated. It has become something that does not exist.
このエビタクシセル成長は液相法で行えばよく。This shrimp taxicel growth can be performed using the liquid phase method.
したがってこれはLa103m ’lx’、3、’eh
oz、 Game、とフラックス成分であるPbOとB
2O,とを白金ルツボに収容し、950〜1,100’
Cに加熱して溶融し、この融液中に上記した基板単結晶
を浸漬すればよい、このエビタクシセル成長法で作られ
たエビタクシャル層の厚さは目的とするマイクロ波素子
で使われる周波数で異なるが、通常は5pから40%の
範囲とすればよい。Therefore this is La103m 'lx', 3, 'eh
oz, Game, and flux components PbO and B
2O, was placed in a platinum crucible, and the temperature was 950 to 1,100'.
The substrate single crystal described above can be immersed in this melt by heating to C to melt it.The thickness of the epitaxial layer produced by this epitaxial cell growth method varies depending on the frequency used in the target microwave device. However, normally it may be in the range of 5p to 40%.
上記したような方法で得られる本発明の酸化物ガーネッ
ト単結晶は共振周波数の温度依存性がないし、基板単結
晶とエビタクシセル成長層との格子定数のミスマツチも
なく、さらには育成されたエビタクシャル膜にビットを
生じることもないので、マイクロ波素子用材料としてす
ぐれた物性をもつものとなり、このものは例えば周波数
1o。The garnet oxide single crystal of the present invention obtained by the method described above has no temperature dependence of resonance frequency, no mismatch in lattice constant between the substrate single crystal and the epitaxial cell growth layer, and furthermore, the grown epitaxial film has no temperature dependence. Since it does not generate bits, it has excellent physical properties as a material for microwave elements, and this material has a frequency of 1o, for example.
MHzから数10GHzのマイクロ波帯で使用されるマ
イクロ波素子として有用とされるほか、アイソレーター
、サーキュレータ−用の磁性膜としても有用とされる。It is said to be useful as a microwave element used in the microwave band from MHz to several tens of GHz, and also as a magnetic film for isolators and circulators.
つぎに本発明の実施例をあげるが1例中における共鳴磁
界値の測定、飽和磁化の算出および飽和磁化の温度依存
性を定量的に示す温度係数の算出は次記によって行なっ
たものである。Next, an example of the present invention will be described. In one example, the measurement of the resonance magnetic field value, the calculation of the saturation magnetization, and the calculation of the temperature coefficient quantitatively indicating the temperature dependence of the saturation magnetization were performed as follows.
試料から2.6’X2.6p腸の小片を切出し、温度可
変装置付きの強磁性共鳴装置を用いて、エビタクシャル
膜と印加磁場との方向が水平の場合および垂直の場合に
ついての共鳴磁界値を試料温度を変えながら測定する。A small piece of 2.6' x 2.6p intestine was cut out from the sample, and using a ferromagnetic resonance device with a variable temperature device, the resonance magnetic field values were measured when the direction of the applied magnetic field was horizontal and vertical between the epitaxial membrane and the applied magnetic field. Measure while changing the sample temperature.
上記で測定された共鳴磁界値から次式を用いて算出する
。It is calculated from the resonance magnetic field value measured above using the following formula.
二へに4πMs・・・飽和磁化。Second, 4πMs...Saturation magnetization.
Ha・・・異方性磁界。Ha...Anisotropic magnetic field.
)IL・・・エビタクシャル膜を印加磁界に垂直に置い
たときの共鳴磁界値、
H++ ・・・エビタクシャル膜を印加磁界に平行に置
いたときの共鳴磁界値。) IL: Resonant magnetic field value when the epitaxial film is placed perpendicular to the applied magnetic field, H++: Resonant magnetic field value when the epitaxial film is placed parallel to the applied magnetic field.
各試料についての飽和磁化の温度依存性のグラフから一
30℃〜80℃の範囲における飽和磁化の温度依存性を
示す温度係数を次式から算出する。From the graph of the temperature dependence of saturation magnetization for each sample, a temperature coefficient indicating the temperature dependence of saturation magnetization in the range of -30° C. to 80° C. is calculated from the following equation.
(注)4π Mg(80℃)・・・80℃における飽和
磁化
4πMg(−30℃)・・・−30℃における飽和磁化
実施例1
エビタクシセル・膜を形成させる成分としてのLa、0
.、Y、O,、Fa、03およびGa、 o、を第1表
に示したFs、 O,とGa、0.との割合を変えた8
種のエビタクシセル膜組成となる量で白金ルツボ中に仕
込み、これにさらにブラックス成分としてのPbO1B
20.を仕込んでから、1,100℃に加熱してこれを
溶融させ、ついでこの融液中に式Y□GdL□Ga4*
sO□で示されるガーネット基板単結ウェーハを浸漬
してその(111)方位に式(La Y Fe Ga)
seisで示されるエビタクシャル膜を厚さ約2amに
成長させも
つぎにこのようにして得られた酸化物ガーネット単結晶
の格子定数、基板単結晶とエビタクシャル膜のミスマツ
チ度(人)、およびこの温度係数をしらべたところ、第
1表に示したとおりの結果が得られ、このものはミスマ
ツチがいずれも0.003Å以下で実用上問題がなく、
またこのエビタクシャル膜はランタン置換量が0.1大
量以下であることからビット数も少なく良質なものであ
り、温度係数もYIGの3.2G/’Cにくらべて少な
いものであることが確認された。(Note) 4π Mg (80°C)...Saturation magnetization at 80°C 4πMg (-30°C)...Saturation magnetization at -30°C Example 1 Ebitaxel/La as a component forming the film, 0
.. , Y, O,, Fa, 03 and Ga, o, are shown in Table 1. Fs, O, and Ga, 0. 8.
Seeds were charged into a platinum crucible in an amount that corresponds to the composition of the shrimp taxicel membrane, and PbO1B as a brax component was added to the platinum crucible.
20. After charging, it is heated to 1,100°C to melt it, and then the formula Y□GdL□Ga4* is added to the melt.
A single garnet substrate wafer represented by sO□ is immersed and the formula (La Y Fe Ga) is applied to its (111) direction.
The lattice constant of the oxide garnet single crystal obtained in this way, the degree of mismatch (human) between the substrate single crystal and the epitaxial film, and the temperature coefficient of the epitaxial film shown by seis were grown to a thickness of about 2 am. The results shown in Table 1 were obtained, and the mismatches in this product were all 0.003 Å or less, causing no practical problems.
In addition, it has been confirmed that this epitaxial film has a small number of bits and is of good quality because the amount of lanthanum replacement is less than 0.1, and the temperature coefficient is also lower than that of YIG, which is 3.2G/'C. Ta.
なお、添付の第1図はサンプル&5の飽和磁化の温度依
存性と比較例としてのYIGの飽和磁化の温度依存性を
示したグラフであり1本発明のものが比較例のものにく
らべてすぐれていることが確認された。The attached Figure 1 is a graph showing the temperature dependence of the saturation magnetization of Sample & 5 and the temperature dependence of the saturation magnetization of YIG as a comparative example. It was confirmed that
実施例2
エビタクシャル膜を形成させる成分としてのLa2O3
、Y、O,、Fe、0.およびGa、0.を第2表に示
したFe2O3とGa、O,との割合を変えた8種のエ
ビタクシセル膜組成となる量で白金ルツボ中に仕°込み
。Example 2 La2O3 as a component for forming an evitaxial film
,Y,O,,Fe,0. and Ga, 0. was charged into a platinum crucible in an amount that would give the eight types of Ebitaxel membrane compositions with varying ratios of Fe2O3, Ga, and O as shown in Table 2.
これにさらにフラックス成分としてのPbO1n、 o
。In addition to this, PbO1n as a flux component, o
.
を仕込んでから、1.000℃に加熱して溶融させ、つ
いでこの融液中に式Y。GdL4SGa4140□、で
示されるガーネット基板単結晶ウェーハを浸漬してその
(111)方位に式(La Y Fe Ga)sets
で示されるエビタクシャル膜を厚さ約2amで成長させ
た。After charging, it is heated to 1.000°C to melt it, and then formula Y is added to this melt. A garnet substrate single crystal wafer represented by GdL4SGa4140□ is immersed and the formula (La Y Fe Ga) sets in its (111) orientation.
An epitaxial film shown in was grown to a thickness of about 2 am.
つぎにこのようにして得られた酸化物ガーネット単結晶
の格子常数、基板単結晶とエビタクシャル膜とのミスマ
ツチ度(人)および温度係数をしらべたところ、第2表
に示したとおりの結果が得られ、このことからこれはい
ずれもミスマツチが0.003Å以下で実用上問題のな
いものであり。Next, we investigated the lattice constant of the oxide garnet single crystal obtained in this way, the degree of mismatch (human) between the substrate single crystal and the epitaxial film, and the temperature coefficient, and the results shown in Table 2 were obtained. Therefore, in both cases, the mismatch is 0.003 Å or less, which poses no problem in practice.
このエビタクシャル膜はランタン置換量が0.02式量
で0.1大量以下であることからピット数の小さい良質
なものであること、さらには温度係数が0.7G/”C
以下と小さいものであることが確認された。This epitaxial membrane has a lanthanum substitution amount of 0.02 formula weight and less than 0.1 mass, so it is of good quality with a small number of pits, and furthermore, the temperature coefficient is 0.7G/"C.
It was confirmed that the size was as small as the following.
実施例3
エビタクシャル膜を形成させる成分としてのLa、 O
,、Y、03、Fe、0.およびGa、 0.を第3表
に示したFe2O,とGa、0.との割合を変えた8種
のエビタクシセル膜組成となる量で白金ルツボに仕込み
、これにさらにフラックス成分であるPbOと820.
を仕込んでから、950℃に加熱してこれらを溶融させ
、この融液に式YasGdLtxGa4*5Oxzで示
されるガーネット基板単結晶ウェーハを浸漬してその(
111)方位に第3表に示したエビタクシャル膜を厚さ
約2pにエビタクシセル成長させた。Example 3 La, O as components for forming an evitaxial film
,,Y,03,Fe,0. and Ga, 0. are shown in Table 3 for Fe2O, Ga, 0. Eight types of Ebitaxicel membrane compositions were prepared by changing the proportions of PbO and 820.
are charged, then heated to 950°C to melt them, and a garnet substrate single crystal wafer represented by the formula YasGdLtxGa4*5Oxz is immersed in this melt to obtain its (
111) direction, an epitaxial film shown in Table 3 was grown to a thickness of about 2p.
つぎにこのようにして得られた酸化物ガーネット単結晶
の格子常数、基板単結晶とエビタクシャル膜とのミスマ
ツチ度(人)およびこのものの温度係数をしらべたとこ
ろ、第3表に示したとおりの結果が得られ、このものは
いずれもミスマツチが0.003Å以下であることから
実用上問題がなく、このエビタクシャル膜はランタン置
換度が001式量でビット数の少ない良質なものである
こと、さらには温度係数も0.7G/’C以下であるこ
とからすぐれた物性をもつものであることが確認された
。Next, we investigated the lattice constant of the oxide garnet single crystal obtained in this way, the mismatch degree (human) between the substrate single crystal and the epitaxial film, and the temperature coefficient of this material, and the results are shown in Table 3. The mismatch was less than 0.003 Å in all cases, so there was no problem in practical use, and the epitaxial film was of good quality with a degree of lanthanum substitution of 001 and a small number of bits. It was confirmed that the material had excellent physical properties since the temperature coefficient was 0.7 G/'C or less.
比較例1 エビタクシャル膜を形成させるしa、01、V、O,。Comparative example 1 Form an epitaxial film a, 01, V, O,.
Fe、 03およびGa、 0.を、エビタクシャル膜
結晶中のFe、 Gaの大量をFe、 Gaが飽和磁気
の温度依存性のない範囲となるFe3.86式大量Ga
1.10式量となる量で、またLaについてはその成層
を第2図に示した範囲で変わる量として白金ルツボ中に
添加し、これにフラックス成分としてのPbO,B、0
゜を仕込んでから、これを1,100℃に加熱して溶融
し、ついでこの融液に式GaLaaGa4stOsiで
示されるGGG単結晶ウェーハを浸漬してその(111
)方式に式(La Y Fe Ga)eomiで示され
るエビタクシャル膜を厚さ約2μ−でエビタクシセル成
長させ、得られた酸化物ガーネット単結晶についての格
子常数とこのエビタクシセル膜中に存在するピット数を
しらべたところ、第2図に示したとおりの結果が得られ
、このGGG単結晶とエビタクシャル膜のミスマツチを
防止するためにエビタクシャル膜の格子常数をGGG単
結晶の格子常数に合致させるためにはLaの弐社を0.
19にしなければならず。Fe, 03 and Ga, 0. , a large amount of Fe and Ga in the epitaxial film crystal, Fe3.86 type large amount of Ga where Ga has no temperature dependence of saturation magnetism.
La is added to a platinum crucible in an amount that gives a formula weight of 1.10, and La is added in an amount that varies its stratification within the range shown in Figure 2, and to this, PbO, B, 0 as flux components are added.
After charging this, it is heated to 1,100°C to melt it, and then a GGG single crystal wafer represented by the formula GaLaaGa4stOsi is immersed in this melt to obtain the (111
) method, an epitaxial film represented by the formula (La Y Fe Ga) eomi is grown to a thickness of about 2 μ-, and the lattice constant of the obtained oxide garnet single crystal and the number of pits present in the epitaxial film are calculated as follows: Upon investigation, the results shown in Figure 2 were obtained. In order to prevent mismatch between the GGG single crystal and the epitaxial film, La 0.
I have to make it 19.
この場合にはエビタクシセル膜中にピット数が多くなっ
て実用上問題の発生すること、したがってGGGを基板
材料としてこれに式(La Y Fe Ga)sots
で示されるエビタクシャル膜をエビタクシセル成長させ
ると飽和磁化の温度依存性と格子定数のミスマツチをな
くすことができず、さらにピット数の少ないエビタクシ
ャル膜を成長させることができないということが確認さ
れた。・
比較例2
エビタクシャル膜結晶中のFe、 Gaの大量をFa。In this case, the number of pits increases in the Ebitaxi cell film, causing a practical problem. Therefore, using GGG as a substrate material and using the formula (La Y Fe Ga) sots
It was confirmed that when the epitaxial film shown by is grown with epitaxial cell growth, it is not possible to eliminate the temperature dependence of saturation magnetization and the mismatch of the lattice constant, and furthermore, it is impossible to grow an epitaxial film with a small number of pits. - Comparative Example 2 Large amounts of Fe and Ga in the epitaxial film crystal were replaced with Fa.
Gaが飽和磁界の温度依存性のない範囲となるFa3.
86式量、Ga1.10式量でYが3.04式量となる
ようにしたY、O,、Fe、0.およびGa、0.とフ
ラックス成分としてのPbOと8,0っを白金ルツボ中
に仕込み、1,000℃に加熱してこれを溶融させ、こ
の融液に第3図に示した範囲でY置換量を変えることに
よって格子常数を変化させた式(Y Gd Ga)、0
13で示されるガーネット単結晶基板を浸漬し。Fa3.Ga is in a range where the saturation magnetic field has no temperature dependence.
86 formula weight, Ga 1.10 formula weight, Y has a formula weight of 3.04, O,, Fe, 0. and Ga, 0. By charging PbO and 8,0 as flux components into a platinum crucible, heating it to 1,000°C to melt it, and changing the amount of Y substitution in this melt within the range shown in Figure 3. Formula (Y Gd Ga) with changed lattice constant, 0
A garnet single crystal substrate indicated by 13 was immersed.
その(Lit)方位に式Yz、oJ!3.s@Gam、
toOxaで示されるエビタクシャル膜をエビタクシセ
ル成長させたところ、この式(Y Gd Ga)、0□
8で示される基板材料のY式量と格子常数との関係、エ
ビタクシャル膜の転位密度との関係について第3図に示
したとおりの結果が得られ、エビタクシャル膜を転位密
度が10ケ/d以下である実用範囲のものとするために
は基板材料のY式量を0.5以下とする必要があるが、
この基板材料はその格子常数がY式量0.5でも12.
360であるために望ましい温度特性を有するエビタク
シャル膜の格子常数よりも0.004人大きいものとな
り、したがってY式量を0.5とした式(Y adGa
)−oxzでしめされるガーネット単結晶上に式YL6
4FeLatGa1.llio1mで示されるエビタク
シャル膜を成長させた酸化物ガーネット単結晶の強磁性
共鳴の吸収スペクトルの線巾は5.OOeとなり、これ
は格子定数のミスマツチが認められない値2.50eの
2倍の大きさであることからミスマツチが発生すること
、またこの場合には飽和磁化の温度依存がなく、さらに
ピット数の少ないエビタクシャル膜を得ることのできな
いことが確認された。In that (Lit) direction, the formula Yz, oJ! 3. s@Gam,
When the epitaxial film represented by toOxa was grown on the epitaxel, the formula (Y Gd Ga), 0□
The results shown in Figure 3 were obtained regarding the relationship between the Y formula content of the substrate material and the lattice constant as shown in 8, and the relationship between the dislocation density of the epitaxial film. In order to make it within a practical range, it is necessary to make the Y formula weight of the substrate material 0.5 or less,
This substrate material has a lattice constant of 12.
360, it is 0.004 larger than the lattice constant of an epitaxial film with desirable temperature characteristics. Therefore, the equation (Y adGa
)-oxz on a garnet single crystal with the formula YL6
4FeLatGa1. The line width of the ferromagnetic resonance absorption spectrum of the oxide garnet single crystal grown with the epitaxial film shown as llio1m is 5. OOe, which is twice as large as the value 2.50e at which no lattice constant mismatch is allowed, so a mismatch occurs, and in this case there is no temperature dependence of saturation magnetization, and furthermore, the number of pits is It was confirmed that it was not possible to obtain a small epitaxial film.
第1図は実施例1で作られた、ガーネット単結晶基板に
式(La Y Fe Ga)、01.で示されるエビタ
クシャル膜をエビタクシセル成長して作られた本発明の
酸化物ガーネット単結晶の飽和磁化の温度特性と比較例
としてのYIGの飽和磁化の温度特性をグラブ化したも
の、第2図は比較例1でGGG単結晶上に式(La Y
Fe Ga)sOtxで示されるエビタクシャル膜を
エビタクシセル成長させて得た酸化物ガーネット単結晶
のLa式量と格子常数との関係図、第3図は比較例2に
おいて式(Y Gd Ga)、01.で示されるガーネ
ット単結晶基板上に式’ILO4Few、s Ga1゜
1ootsで示されるエビタクシャル膜をエビタクシセ
ル成長させて得た酸化物ガーネット単結晶の基板材料の
Y式量と格子常数との関係またこのエビタクシャル膜の
転位密度との関係図を示したものである。
□ 温度 (0C)
Q O,I
O,?−La式量
0 : ピット1よ+7ないかセじ゛言°1獣力Vみと
めうれr二月興0 : ピリドもこビτ・1飢もない腰
・ : ピット力で珍い月笑FIG. 1 shows a garnet single crystal substrate prepared in Example 1 with the formula (La Y Fe Ga), 01. Figure 2 is a graph showing the temperature characteristics of the saturation magnetization of the oxide garnet single crystal of the present invention made by growing the epitaxial film shown in FIG. In Example 1, the formula (La Y
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the La formula content and the lattice constant of the oxide garnet single crystal obtained by growing the epitaxial film represented by FeGa)sOtx with the lattice constant. The relationship between the Y formula content and the lattice constant of the substrate material of the oxide garnet single crystal obtained by epitaxially growing an epitaxial film represented by the formula 'ILO4Few,sGa1゜1oots on the garnet single crystal substrate represented by This figure shows a relationship diagram with the dislocation density of the film. □ Temperature (0C) Q O, I
O,? -La expression amount 0: Pit 1 +7 or not? 1 Animal power V Mitome Ure r February 0: Pirido fluffy τ・1 Hungerless waist・: Unusual moon laughter with Pit power
Claims (1)
1_2(こゝにa、bは0.6≧a>0.3.1≧b>
3.0で示される数)で示されるガーネット基板単結晶
上に、組成式 La_xY_y_−_xFe_zGa_8_−_y_−
_zO_1_2(こゝにx、y、zは0.1>x>0,
3.1>y>3.0、4.1>z>3.6で示される数
)で示される膜をエピタクシャル成長させてなることを
特徴とする酸化物ガーネット単結晶。1. Compositional formula YaGd_b_-_aGa_8_-_bO_
1_2 (here, a and b are 0.6≧a>0.3.1≧b>
3.0) on a garnet substrate single crystal having the compositional formula La_xY_y_-_xFe_zGa_8_-_y_-
_zO_1_2 (here, x, y, z are 0.1>x>0,
3.1>y>3.0, 4.1>z>3.6) A garnet oxide single crystal is formed by epitaxially growing a film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31176587A JPH0750656B2 (en) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | Oxide garnet single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31176587A JPH0750656B2 (en) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | Oxide garnet single crystal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01152604A true JPH01152604A (en) | 1989-06-15 |
| JPH0750656B2 JPH0750656B2 (en) | 1995-05-31 |
Family
ID=18021214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31176587A Expired - Fee Related JPH0750656B2 (en) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | Oxide garnet single crystal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750656B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03101301A (en) * | 1989-09-13 | 1991-04-26 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Magnetostatic wave element |
-
1987
- 1987-12-09 JP JP31176587A patent/JPH0750656B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03101301A (en) * | 1989-09-13 | 1991-04-26 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Magnetostatic wave element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0750656B2 (en) | 1995-05-31 |
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