JPH0379103A - 薄膜強磁性共鳴共振子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、同調型フィルタ装置、同調型発振器等に用い
られる薄膜強磁性共鳴共振子、すなわちＹＩＧ　（イツ
トリウム・鉄・ガーネットで、Ｇａ等を添加したものも
含んで指称する）フェリ磁性薄膜の磁気共鳴を利用した
薄膜強磁性共鳴共振子に係わる。

〔発明の概要〕

本発明は、非磁性基板の一主面上に強磁性共鳴共振薄膜
が形成されて成る強磁性共鳴共振子において、その非磁
性基板の他の主面を平均粗さが１０００Å以上の粗面と
する。あるいは同様の薄膜強磁性共振子において、その
非磁性基板の相対向する主面を互いに非平行とする。こ
のような構成をとることによって共□振特性の改善をは
かる。

〔従来の技術〕

ＹＩＧ薄膜強磁性共鳴共振子を用いた磁気共振装置例え
ば高周波同調型フィルタ装置は、例えば実開昭６３−９
２４０３号公報にもその開示があるように、例えば第９
図にその路線的構成を示すように、対の強磁性共鳴共振
子としてのＹＩ、Ｇ薄膜共振子Ｙ。

及びＹ２による２段の帯域通過フィルタ構成をとる。こ
のフィルタにおいては、ＹＩＧ薄膜薄膜共振子績びＹｔ
に対してそれぞれ信号を入力する入力伝送線路ＬＩと出
力信号を取り出す出力伝送線路Ｌ２とが磁気的に結合し
て設けられ、両ＹＩＧ薄膜共振子Ｙ、及びＹｔに差し渡
って結合伝送線路ＬＩＺが両Ｙ　Ｉ　Ｃｌ膜共振子Ｙ、
及びＹｔに磁気的に結合して設けられる。

具体的には、第１０図及び第１１図に示すように例えば
５ｔ（ｂよりなる誘電体基板（１）の一方の面に伝送線
路り、及びＬ２がその主たる延長方向が例えばほぼ平行
になるように配置形成され、他方の面に結合伝送線路Ｌ
ｌｚが、主として入力及び出力伝送線路Ｌ１及びＬ２の
延長方向（第１０図において紙面と直交する方向）に直
交する方向（すなわち第１０図において左右方向）に主
として延長させ各線路り、及びＬ２と基板（１）を挟ん
で交差するように延長形成される。一方、ＹＩＧ薄膜薄
膜共振子及１Ｙｔは、例えばＧＧＧ　（ガリウム・ガド
リニウム・ガーネット）基板よりなる非磁性基板（２）
上にＬＰＥ　（液相エピタキシー）によって被着形成し
、リソグラフィによってパターン化することによって同
時に形成される。

そして、これら伝送線路Ｌ＋、Ｌｚ及びＬ＋□を有する
誘電体基板（１）とＹＩＧ薄膜薄膜共振子績びＹｔを有
する非磁性基板（２）とは、その各ＹＩＧ薄膜共振子Ｙ
１及びＹｔが入力及び出力伝送路り、及びＬ２と結合伝
送線路Ｌｌｚとの交差部に対向するように重ね合わせら
れ、真鍮等よりなる上部導体（３）、下部導体（４）と
の間に挟みこまれて保持されると共にこのとき上部導体
（３）と下部導体（４）とが結合伝送線路Ｌ１２と入力
伝送線路ＬＩ及びＬ２の端部に電気的に接触してこれら
を接地するようにする。

このように各伝送線路Ｌ１．Ｌｚ及びＬｌｔとＹＩＧ薄
膜薄膜共振子績びＹｔとが導体（３）及び（４）によっ
て包囲されてなる装置本体（５）が構成される。

そしてこの装置本体（５）は、第１１図に示すように例
えば磁気回路（６）内の磁気ギャップ（７）内に配置さ
れる。磁気回路（６）は例えばそれぞれその中心に中心
コア（８Ａ）及び（８Ｂ）を有してなる対の壺型磁気コ
ア（６Ａ）及び（６Ｂ）よりなり、中心コア（８Ａ）及
び（８Ｂ）間に磁気ギャップ（７）が形成されるように
なされる。

そして、これら中心コア（８Ａ）及び（８Ｂ）の少くと
も一方に巻線（９）が巻装され、これへの通電によって
、磁気ギャップ（７）内に配置された装置本体（５）の
ＹＩＧ薄膜薄膜共振子及１Ｙｔの膜面方向と垂直方向に
所要の磁界を与えてその共振周波数を決定するようにな
される。つまり、この巻線（９）への通電電流の選定に
よって磁気ギャップ（７）内の磁界の強さが変更されて
装置本体（５）の共振周波数が変更されるようになされ
る。

ところが、このような磁気共振装置すなわち同調型フィ
ルタ装置の周波数特性をみると、第１２図に示すように
所定周波数において矢印ａで指し示すように挿入損失の
鋭い劣化部が生ずる場合がある。さらにこの劣化部が数
ＭＨｚ間隔で発生し、フィルタとしての機能を持たしめ
ることができないという問題が生じている。そして、こ
の劣化の程度は数ＬＯＯＭ）ｔｚの低域で激しくＩＧＨ
ｚ以上では無視し得る。すなわち、使用下限周波数がＩ
ＧＨｚに抑えられてしまう。

二のような現象はＹＩＧ薄膜共振子に起因するものであ
り、バンドパスフィルタはもとより、例えばバンドスト
ップフィルタ、発振器等において各機能がなされなくな
るという問題を生ずる。

今、例えば第１３図にその路線的平面図を示すようにＳ
ｉＯ□等の誘電体基板（３１）上に伝送線路りを形成し
、これの上にＹＩＧ薄膜薄膜共振子績合させたバンドス
トップフィルタを構成した場合においてそのＹＩＧｉ膜
共振子としてＧＣ，Ｇ非磁性基板上にＹＩＧによる強磁
性共鳴共振薄膜が形成されそのＧＧＧ非磁性基板を鏡面
にした場合、すなわち平均粗度Ｒａが３０〜４０人程度
でエフ場合のバンドストップフィルタについての周波数
特性を示すと、第１４図Ａ及びＢに示すようになり、そ
の共振劣化部（谷底に双峰が生じている）の発生が著し
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はこのような薄膜強磁性共鳴共振子、具体的には
ＹＩＧ共振子における共振特性の劣化を改善することを
その主たる目的とする。

すなわち、この種の共振特性の劣化は、その劣化部の発
生周波数間隔がＧＧＧ非磁性基板とＹＩＧＷ膜との厚さ
に強い相関性があることから弾性波であることがわかる
。つまり、この薄膜強磁性共鳴共振子においては、高周
波によるスピン歳差運動はある条件下において磁気弾性
波を介して弾性波とカップリングする。この弾性波はＧ
ＧＧ非磁性基板のＹＩＧ薄膜を有する側とは反対側の主
面で反射し再びカップリングしてスピン波に戻り、その
位相が一致して共鳴現象が生じることによると思われる
。したがってこのような現象を回避するには弾性波の定
在波の発生を抑えることが考えられる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、第１図に示すように非磁性基板（１
１）の一主面（ｌｌａ）上に強磁性共鳴共振薄膜（１２
）が形成されてなる薄膜磁性共鳴共振子において、非磁
性基板（１１）の他の主面（ｌｌｂ）を平均粗さＲａ（
凹凸のピークトウビークの平均）が１０００Å以上の粗
面とする。

あるいは第２図に示すように、非磁性基板（１１）の一
主面（ｌｌａ）上に強磁性共鳴共振薄膜（１２）が形成
されてなる薄膜強磁性共鳴共振子において、その非磁性
基板（１１）の一主面（ｌｌａ）とこれと対向する他の
主面（ｌｌｂ）とを非平行とする。

強磁性共鳴共振薄膜（１２）は具体的にはＹＩＧ薄膜よ
りなり非磁性基板（１１）は強磁性共鳴共振薄膜（１２
）とほぼ同等の音響インピーダンスを有する例えばＧＧ
Ｇよりなる。

〔作用〕

第１図及び第２図で説明した本発明による薄膜強磁性共
鳴共振子によれば、共振特性の劣化部の発生が抑制され
、使用下限周波数の低減化をはかることができた。これ
は例えば第１図で示した共振子においては、その非磁性
基板（１１）の表面すなわち強磁性共鳴共振薄膜（１２
）の被着面とは反対側の主面（ｌｌｂ）を粗面としたこ
とによ・って、強磁性共鳴共振薄膜（１２）のスピン歳
差運動によって発生した弾性波の主面（ｌｌｂ）からの
反射が不規則となって弾性波の定在波が立ちにくくなる
ことによると考えられる。

また、第２図の構成においても、その非磁性基板（１１
）の両主面（ｌｌａ）及び（ｌｌｂ）を非平行として両
主面（ｌｌａ）及び（ｌｌｂ）の間隔乏各部において異
ならしめたことによって同様に弾性波の定在波が立ちに
くくなることによるものと思われる。

〔実施例〕

第１図にその断面図を示し、第３図にその平面図を示す
ように例えば直径１〜５ＩＩＩ１１の円板状をなす厚さ
数１０μｍ〜５００μ霧〇ＧＧＧ基板よりなる非磁性基
板（１１）上にＬＰＥによって数μｍ〜２００μｍの厚
さにＹＩＧ薄膜を成長させた。このようにして、基板（
１１）の一主面（ｌｌａ）上に強磁性ＹＩＧ共鳴共振薄
膜（１２）を形成するが、この基板（１１）の他方の主
面（ｌｌｂ）のＹ　Ｉ　Ｇｉ膜を除去し砥粒による吹き
付け、ラッピングあるいは垂直グラインダーその他の各
種粗面化方法によってこの主面（ｌｌｂ）を粗面化する
。第４図はその一例の非磁性基板（１１）の主面（ｌｌ
ｂ）の一部の表面を表面粗度計をもってトレースして測
定した凹凸度を示したもので、この場合はその平面粗度
Ｒａを１４３１人とした場合である。この場合において
第１３図で説明したバンドストップフィルタを構成して
その周波数特性を測定した結果を第５図Ａ及びＢに示す
。これによればその挿入損失の劣化すなわち共振特性の
劣化部の発生を低周波側に持ち来すことができ、その使
用下限周波数は３００ＭＨｚ程度にまで低めることがで
きた。

さらにその第１図で説明した非磁性基板（１１）の主面
（ｌｌｂ）の粗面度を大とした場合の表面粗度のトレー
スの結果を第６図に示す。この場合の平均粗度Ｒａは６
３９２人であり、この場合の周波数特性は第７図Ａ及び
Ｂとなった。この場合、その使用下限周波数は更に改善
されて２００龍燻上で挿入損失の劣化はみられず、主面
（ｌｌｂ）の面の粗さを増すほど特性改善がはかられて
いる。

また或いは本発明においては第２図に示すように強磁性
共鳴共振子（１２）が形成される非磁性基板（１１）の
両主面（ｌｌａ）及び（ｌｌｂ）を非平行とする。

この場合、例えば直径２．５ｍｍにおいて一直径上の両
端の厚み差を数μｍ以上とした。この場合両主面（ｌｌ
ａ）及び（ｌｌｂ）は鏡面とされているにもかかわらず
、その周波数特性は第８図Ａ及びＢに示すように、その
下限周波数を２２０Ｍ＆程度とすることができた。

尚、上述した例においては、非磁性基板（１１）の主面
（ｌｌｂ）を粗面化するかあるいは鏡面で主面（ｌｌａ
）及び（ｌｌｂ）間を非平行面とした場合であるが、両
者を同時にすなわち主面（ｌｌａ）及び（ｌｌｂ）を非
平行にし、かつ主面（ｌｌｂ）を粗面化することによっ
てより周波数特性の改善をはかることができる。

また、上述した例においては、円板上の非磁性基板（１
１）上にその一主面（ｌｌａ）に全面的に強磁性共鳴共
振薄膜（１２）を形成した場合であるが、このような円
板状に限ら黒方形等の任意の形状にすることができ、ま
た、非磁性基板（１１）とこれの上に形成する強磁性共
鳴共振薄膜（１２）とはその輪廓形状を罠ならしめるこ
ともできる。また非磁性基板（１１）上に所要のパター
ンをもって単数もしくは複数の強磁性共鳴共振薄膜（１
２）をＬＰＥ及びフォトリソグラフィの適用によって形
成して例えば第９図ないし第１１図で説明した磁気共振
装置例えば同調型フィルタ装置あるいは同調型発振装置
等を構成する場合に適用することができる。

〔発明の効果〕

第１図及び第２図で説明した本発明による薄膜強磁性共
鳴共振子によれば、その非磁性基板（１１）の表面すな
わち強磁性共鳴共振薄膜（１２）の被着面とは反対側の
主面＜１ｌｂ）を粗面としたことによって、或いはその
非磁性基板（１１）の両主面（ｌｌａ）及び（ｌｌｂ）
を非平行としたことによって共振特性の劣化部の発生が
抑制され、使用下限周波数の低減化をはかることができ
ることから、各種磁気共振装置例えば同調型フィルタ装
置、同調型発振器等に適用して周波数特性の大幅な改善
をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明による薄膜強磁性共
鳴共振子の各側の路線的断面図、第３図はその平面図、
第４図及び第６図はそれぞれ非磁性基板の表面粗度を示
す測定曲線図、第５図、第７図及び第８図はそれぞれ周
波数特性曲線図、第９図は磁気共振装置の説明に供する
構成図、第１０図はその磁気共振装置本体の断面図、第
１１図はその磁気共振装置の一例の断面図、第１２図は
その周波数特性曲線図、第１３図はバンドストップフィ
ルタの説明に供する路線的平面図、第１４図は従来の薄
膜強磁性共鳴共振子を用いたバンドストップフィルタの
周波数特性曲線図である。 （１１）は非磁性基板、（ｌｌａ）及び（ｌｌｂ）はそ
の主面、（１２）は歿磁性共鳴共振薄膜である。 罰″ｆｉｔｘ特性曲線図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．非磁性基板の一主面上に強磁性共鳴共振薄膜が形成
   されてなる薄膜強磁性共鳴共振子において、 上記非磁性基板の他の主面を平均粗さが１０００Å以上
   の粗面としたことを特徴とする薄膜強磁性共鳴共振子。
2. ２．非磁性基板の一主面上に強磁性共鳴共振薄膜が形成
   されてなる薄膜強磁性共鳴共振子において、 上記非磁性基板の上記一主面とこれに対向する他の主面
   とが非平行とされたことを特徴とする薄膜強磁性共鳴共
   振子。