JPH02248398A - 酸化物ガーネット単結晶膜の製造方法 - Google Patents
酸化物ガーネット単結晶膜の製造方法Info
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- JPH02248398A JPH02248398A JP6794489A JP6794489A JPH02248398A JP H02248398 A JPH02248398 A JP H02248398A JP 6794489 A JP6794489 A JP 6794489A JP 6794489 A JP6794489 A JP 6794489A JP H02248398 A JPH02248398 A JP H02248398A
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- H01F41/24—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates from liquids
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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。
め要約のデータは記録されません。
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膜およびその製造方法
、特には周波数100MI(zから数10GHzマイク
ロ波帯で使用されるマイクロ波素子、例えばアイソレー
ター、サーキュレータ−用の新規な磁性膜やアイソレー
ターとしての磁気光学素子用磁性膜として有用とされる
鏡面厚膜の酸化物ガーネット単結晶膜およびその製造方
法に関するものである。
、特には周波数100MI(zから数10GHzマイク
ロ波帯で使用されるマイクロ波素子、例えばアイソレー
ター、サーキュレータ−用の新規な磁性膜やアイソレー
ターとしての磁気光学素子用磁性膜として有用とされる
鏡面厚膜の酸化物ガーネット単結晶膜およびその製造方
法に関するものである。
(従来の技術)
光アイソレーターやマイクロ波素子用の磁性材料として
は液相エピタキシャル法で育成したY、Fe50.、
(YIG)または(Y Bi Fe)aO+2で示され
る単結晶を使用することが提案されている。
は液相エピタキシャル法で育成したY、Fe50.、
(YIG)または(Y Bi Fe)aO+2で示され
る単結晶を使用することが提案されている。
(発明が解決しようとする課題)
しかし、これらの単結晶膜はクラックが発生し易く、2
0μm以上、の膜厚を得ることも難しく、これはその表
面がストリエーションやスワロールのあるものとなるた
めに鏡面として得ることが難しいし、さらには膜中にフ
ラックス成分から多量のPbイオンが取り込まれるため
に磁気共鳴半値幅ΔHが大きい値を示し、光アイソレー
ター素子では光吸収が大きくなるという欠点があり、し
たがってこれらの用途には使用することが難しいという
不利がある。
0μm以上、の膜厚を得ることも難しく、これはその表
面がストリエーションやスワロールのあるものとなるた
めに鏡面として得ることが難しいし、さらには膜中にフ
ラックス成分から多量のPbイオンが取り込まれるため
に磁気共鳴半値幅ΔHが大きい値を示し、光アイソレー
ター素子では光吸収が大きくなるという欠点があり、し
たがってこれらの用途には使用することが難しいという
不利がある。
(課題を解決するための手段)
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
素子用材料や磁気光学素子用材料として有用とされる酸
化物ガーネット単結晶膜およびその製造方法に関するも
ので、これは液相エピタキシャル法により基板上に育成
される酸化物ガーネット単結晶膜であって、構造式が(
Yt−Jx)s(Fe皇−yNy)ao*z (ここに
−は希土類元素、 Bi、 Caから、またNは非磁性
元素から選択される少なくとも一つの元素、XはO≦X
≦0゜9、yは0≦y≦0.9)で示され、ここに希土
類元素はLa、 Ga、 Nd、 Smなど、非磁性元
素はGe。
素子用材料や磁気光学素子用材料として有用とされる酸
化物ガーネット単結晶膜およびその製造方法に関するも
ので、これは液相エピタキシャル法により基板上に育成
される酸化物ガーネット単結晶膜であって、構造式が(
Yt−Jx)s(Fe皇−yNy)ao*z (ここに
−は希土類元素、 Bi、 Caから、またNは非磁性
元素から選択される少なくとも一つの元素、XはO≦X
≦0゜9、yは0≦y≦0.9)で示され、ここに希土
類元素はLa、 Ga、 Nd、 Smなど、非磁性元
素はGe。
Ga、AJZ 、 Sc、 Inなど1あり、膜厚が2
0μm以上で、その表面の粗さが0.5μ−以下の鏡面
状態であることを特徴とする酸化物ガーネット単結晶膜
、および液相エピタキシャル法によりフラックス融液か
ら基板上に式が(’/c−xMm) s (Fet−y
Ny)sos2 (M、N、X、y、は前記に同じ)
で示される酸化物ガーネット単結晶膜を成長させるに当
り、過冷却温度とフラックス成分としてのPbO/2B
20! (モル比)をそれぞれX、Y軸としたxy平面
において、このそル比を3点(0,0),B点(60゜
O)、C点(6G、15.6) 、 D点(0,5,5
)で囲まれた範囲とすることを特徴とする酸化物ガーネ
ット単結晶膜の製造方法に関するものである。
0μm以上で、その表面の粗さが0.5μ−以下の鏡面
状態であることを特徴とする酸化物ガーネット単結晶膜
、および液相エピタキシャル法によりフラックス融液か
ら基板上に式が(’/c−xMm) s (Fet−y
Ny)sos2 (M、N、X、y、は前記に同じ)
で示される酸化物ガーネット単結晶膜を成長させるに当
り、過冷却温度とフラックス成分としてのPbO/2B
20! (モル比)をそれぞれX、Y軸としたxy平面
において、このそル比を3点(0,0),B点(60゜
O)、C点(6G、15.6) 、 D点(0,5,5
)で囲まれた範囲とすることを特徴とする酸化物ガーネ
ット単結晶膜の製造方法に関するものである。
すなわち、本発明者らは液相エピタキシャル法によりフ
ラックス融液から基板上に酸化物ガーネット単結晶を育
成する際の過冷却温度△Tgとここに使用されるフラッ
クス成分としてのPbOとB、03とのモル比がエピタ
キシャル膜の表面の凹凸および磁気共鳴半値幅ΔH値に
大きい影響を与えることを見出し、この値について種々
検討した結果、酸化物ガーネット単結晶膜が、(Yt−
xM+g)s(Fllt−yNy)sO+* (M、
N、 X、 Lは前記に同じ)であるときにijl?4
1却温度ΔTgをX軸とし、PbO/2B20s (モ
ア1/比)をY軸としたXY平面において、このPbO
/2B20s (モル比)を3点(O,O)、 a点
(60,0)、 C点(60,15,8)、 D点(
0゜5.5)で囲まれた第1図に示された範囲とすると
クラックがなく、エピタキシャル膜の表面の粗さが0.
5μi以下で、膜中のPbイオン量を大幅に減少させる
ことができるので、ΔH値が2.006以下と小さく、
20μ膳以上の厚さを有する酸化物ガーネット単結晶厚
膜を得ることができることを確認して本発明を完成させ
た。
ラックス融液から基板上に酸化物ガーネット単結晶を育
成する際の過冷却温度△Tgとここに使用されるフラッ
クス成分としてのPbOとB、03とのモル比がエピタ
キシャル膜の表面の凹凸および磁気共鳴半値幅ΔH値に
大きい影響を与えることを見出し、この値について種々
検討した結果、酸化物ガーネット単結晶膜が、(Yt−
xM+g)s(Fllt−yNy)sO+* (M、
N、 X、 Lは前記に同じ)であるときにijl?4
1却温度ΔTgをX軸とし、PbO/2B20s (モ
ア1/比)をY軸としたXY平面において、このPbO
/2B20s (モル比)を3点(O,O)、 a点
(60,0)、 C点(60,15,8)、 D点(
0゜5.5)で囲まれた第1図に示された範囲とすると
クラックがなく、エピタキシャル膜の表面の粗さが0.
5μi以下で、膜中のPbイオン量を大幅に減少させる
ことができるので、ΔH値が2.006以下と小さく、
20μ膳以上の厚さを有する酸化物ガーネット単結晶厚
膜を得ることができることを確認して本発明を完成させ
た。
以下にこれを詳述する。
(作用)
本発明の酸化物ガーネット単結晶膜を育成させるために
使用されるガーネット基板単結晶はガドリニウム・ガリ
ウム・ガーネット(以下GGGと略記する)、サマリウ
ム・ガリウム・ガーネット(以下SGGと略記する)、
ネオジム・ガリウム・ガーネット(以下NGGと略記す
る)、上記したGGGにCa、 mg%2「、Yの少な
くとも1つで置換したGGG系のSOG、 NOG、
YOG [いずれも信越化学工業(株)商品名]とす
ればよく、これらはcd、o3. Sl、03. Nd
2O3または必要に応じCab、 MgO,ZrO,y
2o、などの置換材をそれぞれGa2O@の所定量と共
にルツボに仕込み、高周波誘導で各々の融点以上に加熱
して溶融したのち、この融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咎る。また
、この基板単結晶上に液相エピタキシャル法でエピタキ
シャル成長させる酸化物ガーネット単結晶は上記したよ
うに組成式が(Yt−xL)s(Fe+−yNy)sO
+2(M、 N、 x、yは前記に同じ)で示されるも
のであるが、上記した式で示されるガーネット単結晶膜
は白金ルツボ中にY2O5,Fernsおよび必要に応
じ元素Mの酸化物1元素Nの酸化物(M、 Nは前記に
同じ)をフラックスとしてのPbO,B、0゜と共に仕
込み、1,100〜1,200℃に加熱してこれを融解
させたのち、この過冷却状態の融液からLPE法で単結
晶を成長させることによって得ることができる。
使用されるガーネット基板単結晶はガドリニウム・ガリ
ウム・ガーネット(以下GGGと略記する)、サマリウ
ム・ガリウム・ガーネット(以下SGGと略記する)、
ネオジム・ガリウム・ガーネット(以下NGGと略記す
る)、上記したGGGにCa、 mg%2「、Yの少な
くとも1つで置換したGGG系のSOG、 NOG、
YOG [いずれも信越化学工業(株)商品名]とす
ればよく、これらはcd、o3. Sl、03. Nd
2O3または必要に応じCab、 MgO,ZrO,y
2o、などの置換材をそれぞれGa2O@の所定量と共
にルツボに仕込み、高周波誘導で各々の融点以上に加熱
して溶融したのち、この融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咎る。また
、この基板単結晶上に液相エピタキシャル法でエピタキ
シャル成長させる酸化物ガーネット単結晶は上記したよ
うに組成式が(Yt−xL)s(Fe+−yNy)sO
+2(M、 N、 x、yは前記に同じ)で示されるも
のであるが、上記した式で示されるガーネット単結晶膜
は白金ルツボ中にY2O5,Fernsおよび必要に応
じ元素Mの酸化物1元素Nの酸化物(M、 Nは前記に
同じ)をフラックスとしてのPbO,B、0゜と共に仕
込み、1,100〜1,200℃に加熱してこれを融解
させたのち、この過冷却状態の融液からLPE法で単結
晶を成長させることによって得ることができる。
しかして、本発明の方法ではこの融液から上記した基板
上に酸化物単結晶膜を液相エピタクシシル法で育成する
に際し、この融液を構成するフラックス成分としてのP
bO,tt2o3のモル比を特定の範囲内とすることが
必要とされるのであるが、これは第1図に示したように
過冷却温度ΔTgをX軸とし、PbO/2B20s
(モル比・R3)をY軸としたXY平面においてこの図
中のA点(0,0),B点(60,0)、 C点(60
,15,6)および0点(0,5,5)の4点で囲まれ
た範囲内にあるようにするものであり、過冷却温度△T
gとフラックス成分のそル比をこの範囲内とすると、得
られる酸化物ガーネット単結晶膜はクラックがなく、ま
た表面の粗さが0.5μ−以下の鏡面状で、しかもPb
含有量が少なく、磁気共鳴半値幅△Hも2.00e以下
の小さい値になるという有利性が与えられる。
上に酸化物単結晶膜を液相エピタクシシル法で育成する
に際し、この融液を構成するフラックス成分としてのP
bO,tt2o3のモル比を特定の範囲内とすることが
必要とされるのであるが、これは第1図に示したように
過冷却温度ΔTgをX軸とし、PbO/2B20s
(モル比・R3)をY軸としたXY平面においてこの図
中のA点(0,0),B点(60,0)、 C点(60
,15,6)および0点(0,5,5)の4点で囲まれ
た範囲内にあるようにするものであり、過冷却温度△T
gとフラックス成分のそル比をこの範囲内とすると、得
られる酸化物ガーネット単結晶膜はクラックがなく、ま
た表面の粗さが0.5μ−以下の鏡面状で、しかもPb
含有量が少なく、磁気共鳴半値幅△Hも2.00e以下
の小さい値になるという有利性が与えられる。
上記したような方法で得られる酸化物ガーネット単結晶
膜は、クラックもなくエピタキシャル膜表面も鏡面状で
あり、また△Hも小さいので、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100M)lz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、
光アイソレータ−、サーキュレータ−用の磁気光学素子
用磁性膜としても有用とされる。
膜は、クラックもなくエピタキシャル膜表面も鏡面状で
あり、また△Hも小さいので、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100M)lz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、
光アイソレータ−、サーキュレータ−用の磁気光学素子
用磁性膜としても有用とされる。
つぎに本発明の実施例をあげるが例中における磁気共鳴
半値幅ΔHはFMRを用いた破壊測定で求めたもの、P
b量はX線マイクロアナライザーで求めたもの、ストリ
エーションはタリステップを用いて表面の凹凸の高さの
差を測定したもの、またクラックの有無は顕微鏡視野内
のひびの本数で評価したものである。
半値幅ΔHはFMRを用いた破壊測定で求めたもの、P
b量はX線マイクロアナライザーで求めたもの、ストリ
エーションはタリステップを用いて表面の凹凸の高さの
差を測定したもの、またクラックの有無は顕微鏡視野内
のひびの本数で評価したものである。
実施例1
基板としてGGG単結晶ウェつ八をへい、エピタキシャ
ル膜を形成させる成分として所定量のYaos、 F@
20=を加え、フラックス成分としてのPbO,B2a
sをPbO/2BiOsのモル比(Rs)を変えて白金
ルツボに仕込み、1,100℃に加熱してこれを溶融さ
せ溶融からY103/FezO5(そル比)=81を2
0〜40とし、Y2O3+Fe2O3/Y2O3+Fe
20s”PbO+2B20s (モル比)!R4を0
.2とすると共に、上記したPbO/2BzOs (
モル比)−R3と成長温度を変えてLPE法でGGG単
結晶ウェーへの<111 >方向に式Y3FesO+2
で示されるエピタキシャル膜を厚さ50〜80μ−に成
長させて酸化物ガーネット単結晶膜を作り、このウェー
八表面の鏡面度をタリステップにより測定し表面粗さが
0.5μ−以下のものを(0)とし、これが0.5μ園
以上のものを(×)と判定することとしたところ、第1
表に示したとおりの結果が得られたが、この場合の過冷
却温度(67g)−飽和温度(Ts)−成長温度(Ts
)と鏡面度との関係については第1図に示したとおりの
結果が得られた。
ル膜を形成させる成分として所定量のYaos、 F@
20=を加え、フラックス成分としてのPbO,B2a
sをPbO/2BiOsのモル比(Rs)を変えて白金
ルツボに仕込み、1,100℃に加熱してこれを溶融さ
せ溶融からY103/FezO5(そル比)=81を2
0〜40とし、Y2O3+Fe2O3/Y2O3+Fe
20s”PbO+2B20s (モル比)!R4を0
.2とすると共に、上記したPbO/2BzOs (
モル比)−R3と成長温度を変えてLPE法でGGG単
結晶ウェーへの<111 >方向に式Y3FesO+2
で示されるエピタキシャル膜を厚さ50〜80μ−に成
長させて酸化物ガーネット単結晶膜を作り、このウェー
八表面の鏡面度をタリステップにより測定し表面粗さが
0.5μ−以下のものを(0)とし、これが0.5μ園
以上のものを(×)と判定することとしたところ、第1
表に示したとおりの結果が得られたが、この場合の過冷
却温度(67g)−飽和温度(Ts)−成長温度(Ts
)と鏡面度との関係については第1図に示したとおりの
結果が得られた。
また、このウェーハの共鳴磁界値を測定してマイクロ波
吸収スペクトルの半値幅(△H)を求めたところ、鏡面
膜を示したものはいずれも2.00e以下の値を示し、
(×)印のものは2.000以上となり、またpb量も
(0)印のものはいずれも小さい値を示したが、(×)
印のものは大きい値を示した。
吸収スペクトルの半値幅(△H)を求めたところ、鏡面
膜を示したものはいずれも2.00e以下の値を示し、
(×)印のものは2.000以上となり、またpb量も
(0)印のものはいずれも小さい値を示したが、(×)
印のものは大きい値を示した。
第
表
4゜
表面がタリステップでの測定で粗さが0.5μm以下の
鏡面状であることから、磁気共鳴半値幅ΔHが2.00
s以下となり、pb量も少ないので、光アイソレーター
素子、マイクロ波素子用の磁性材料として有用とされる
という工業的な有利性が与えられる。
鏡面状であることから、磁気共鳴半値幅ΔHが2.00
s以下となり、pb量も少ないので、光アイソレーター
素子、マイクロ波素子用の磁性材料として有用とされる
という工業的な有利性が与えられる。
第1図は本発明の実施例による液晶エピタキシャル法に
よる酸化物ガーネット単結晶膜の引上げ時における、フ
ラックス成分としてのPbO/2B2O3(モル比)=
Rsと過冷却温度(67g)との関係グラフを示したも
のである。 (発明の効果) 本発明は式(Y*−++L) s (Fat−yNy)
5oda (M、N、X、Yは前記に同じ)で示され
る、膜厚が20μ−以上で鏡面状である酸化物ガーネッ
ト単結晶膜およびこの製造方法に関するものであるが、
このものはその手続 ネ甫 正 書 2゜ 3゜ 4゜ 発明の名称 酸化物ガーネッ 補正をする者 事件との関係 名称(2
よる酸化物ガーネット単結晶膜の引上げ時における、フ
ラックス成分としてのPbO/2B2O3(モル比)=
Rsと過冷却温度(67g)との関係グラフを示したも
のである。 (発明の効果) 本発明は式(Y*−++L) s (Fat−yNy)
5oda (M、N、X、Yは前記に同じ)で示され
る、膜厚が20μ−以上で鏡面状である酸化物ガーネッ
ト単結晶膜およびこの製造方法に関するものであるが、
このものはその手続 ネ甫 正 書 2゜ 3゜ 4゜ 発明の名称 酸化物ガーネッ 補正をする者 事件との関係 名称(2
Claims (2)
- 1.液相エピタキシャル法により基板上に育成される酸
化物ガーネット単結晶膜であって、構造式(Y_1_−
_xM_x)_3(Fe_1_−_yN_y)_5O_
1_2(ここにMは希土類元素,Bi,Caから、また
Nは非磁性元素から選択される少なくとも一つの元素,
xは0≦x≦0.9,Yは0≦Y≦0.9)で示され、
膜厚が20μm以上で、その表面の粗さが0.5μm以
下の鏡面状態であることを特徴とする酸化物ガーネット
単結晶膜。 - 2.液相エピタキシャル法によりフラックス融液から基
板上に式(Y_1_−_xM_x)_3(Fe_1_−
_yN_y)_5O_1_2(M,N,x,yは前記に
同じ)で示される酸化物ガーネット単結晶膜を成長させ
るに当り、過冷却温度とフラックス成分としてのPbO
/2B_2O_3(モル比)をそれぞれX,Y軸とした
XY平面において、このモル比をA点(0,0),B点
(60,0),C点(60,15,6),D点(0,5
,5)で囲まれた範囲とすることを特徴とする酸化物ガ
ーネット単結晶膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6794489A JPH02248398A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 酸化物ガーネット単結晶膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6794489A JPH02248398A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 酸化物ガーネット単結晶膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02248398A true JPH02248398A (ja) | 1990-10-04 |
| JPH0543678B2 JPH0543678B2 (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=13359553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6794489A Granted JPH02248398A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 酸化物ガーネット単結晶膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02248398A (ja) |
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| JP7305051B1 (ja) * | 2021-11-22 | 2023-07-07 | 三菱電機株式会社 | 磁性セラミック基板、基板製造方法、およびサーキュレータ |
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-
1989
- 1989-03-20 JP JP6794489A patent/JPH02248398A/ja active Granted
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| EP0737987A1 (en) * | 1995-04-11 | 1996-10-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Magnetic material for microwave and high-frequency circuit component using the same |
| FR2783357A1 (fr) * | 1998-05-22 | 2000-03-17 | Murata Manufacturing Co | Couche mince monocristalline de grenat magnetique a faible teneur en plomb, son procede de fabrication et dispositif a ondes hyperfrequences le contenant |
| JP7305051B1 (ja) * | 2021-11-22 | 2023-07-07 | 三菱電機株式会社 | 磁性セラミック基板、基板製造方法、およびサーキュレータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0543678B2 (ja) | 1993-07-02 |
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