JPH0474842B2 - - Google Patents
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- JPH0474842B2 JPH0474842B2 JP63266847A JP26684788A JPH0474842B2 JP H0474842 B2 JPH0474842 B2 JP H0474842B2 JP 63266847 A JP63266847 A JP 63266847A JP 26684788 A JP26684788 A JP 26684788A JP H0474842 B2 JPH0474842 B2 JP H0474842B2
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- JP
- Japan
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- 4πms
- saturation magnetization
- amount
- temperature
- composition
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/18—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being compounds
- H01F10/20—Ferrites
- H01F10/24—Garnets
- H01F10/245—Modifications for enhancing interaction with electromagnetic wave energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明はマイクロ波帯域で使用するサーキユレ
ータやアイソレータ等の材料に関し、更に詳しく
は、Gd−Ｙ−Ca−In−Ｖ系フエリ磁性ガーネツ
トの組成の一部をAl及びMnで置換したマイクロ
波用フエリ磁性ガーネツト材料に関するものであ
る。 ［従来の技術］ マイクロ波帯域用のサーキユレータやアイソレ
ータ等で用いる磁性材料としては、YIG（イツト
リウム鉄ガーネツト）、Ni−Zn系フエライト、
Mn−Mg系フエライト、Li系フエライト、Ca−
Ｖ系ガーネツト等がある。 これらのうちYIGは適当な飽和磁化（4πMs）
を選択でき、磁気共鳴半値幅（ΔH）及び誘電損
失（tanδ）が比較的小さい特徴を有するが、飽和
磁化の温度係数は0.2〜0.4％／℃とかなり大きな
値となる。 それらに対してGdを含むCa−Ｖ系ガーネツト
は、飽和磁化（4πMs）の温度係数が小さい特徴
がある。 ［発明が解決しようとする課題］ Gdを含むCa−Ｖ系ガーネツトに関しては、A.
S.HUDSON等による｛Y3-2x-aCa2xGda｝〔Fe2-z
Inz〕（Fe3-x-yVxAly）O12で、且つ0.5≦ｘ≦0.9，
０≦ａ≦1.1，０≦ｙ≦0.8，及びｚ＝０，0.5なる
組成のガーネツトについての報告がある（IEEE
TRANSACTIONS ON MAGNETICS，VOL.
MAG−５，No.３，p610−613，1969）。しかしこ
こでの飽和磁化（4πMs）の温度係数は0.24％／
℃程度である。 ところで周知のように磁気共鳴周波数ωは次式
で示される。 ω＝γ｛〔Ｈ＋（NY−NZ）4πMs〕〔Ｈ＋（Nx−NZ）
4πMs〕｝1/2 ここでＨは外部磁場、γは磁気回転比、NX，
NY，NZはそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の反磁場係
数である。 このため素子が球形である場合はNX＝NY＝NZ
となり、ωは飽和磁化（4πMs）に依存しないが、
他の形状では4πMsの変化がωの変化として現れ、
実際にサーキユレータやアイソレータに使用した
場合、その特性が温度変化に伴い変化することに
なる。 このため飽和磁化（4πMs）の温度係数が非常
に小さい材料が強く望まれ、その開発が進められ
てきた。その例は特開昭51−76595号、特開昭56
−78102号にみられる。 本発明の目的は、従来技術における磁気特性を
改善し、比較的小さい磁気共鳴半値幅（ΔH）を
有し、飽和磁化（4πMs）の温度係数が0.08％／
℃以下と極めて小さく、且つ誘電損失（tanδ）も
十分小さいマイクロ波用フエリ磁性ガーネツト材
料を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記のような技術的課題を解決できる本発明
は、GdxY3-x-2zCa2zFe5-u-v-y-zInyVzAluMnvO12
なる組成式で表され、 且つ1.0≦ｘ≦3.0 ０＜ｙ≦0.5 ０＜ｚ≦0.5 ０＜ｕ≦1.0 ０＜ｖ≦0.1 を満たす組成からなるマイクロ波用フエリ磁性ガ
ーネツト材料である。 本発明者等は、Gd−Ｙ−Ca−In−Ｖ系フエリ
磁性ガーネツトについて種々実験検討を加えた結
果、その組成の一部をAl及びMnで適量置換する
ことによつて飽和磁化（4πMs）の温度係数が
0.08％／℃以下と非常に小さくできることを見出
し、本発明を完成させたものである。 本発明において構成元素の種類並びにそれらの
存在割合は上記の通りであるが、それらは以下に
述べるような実験結果から求められたものであ
る。それについて簡単に述べると次の通りであ
る。 先ず第１図から、Gd量ｘは1.0≦ｘ≦3.0が適当
である。０＜ｙ≦0.5としたのは、第２図からIn
量ｙが多いとキユリー温度Tcが低くなり実用困
難となるためである。０＜ｚ≦0.5としたのは、
第３図にあるように適当な飽和磁化（4πMs）が
得られ、また温度特性も良好なためである。０＜
ｕ≦1.0としたのは、第５図にあるように、Al量
ｕが多いと飽和磁化（4πMs）が小さくなつてし
まうためである。Mn量ｖを０＜ｖ≦0.1としたの
は、Mnはガーネツト構造においてａサイト及び
ｄサイトに入ることが可能であり、少量の場合は
ａサイトに入るが多量になるとｄサイトにも入り
第６図に示すように飽和磁化（4πMs）を下げて
しまうし、また第７図のように0.1を超えると誘
電損失（tanδ）が増大するからである。 ［実施例］ GdxY3-x-2zCa2zFe5-u-v-y-zInyVzAluMnvO12な
る組成になるように各原料粉体を秤量し、ボール
ミルにより24時間混合した。次に1100〜1200℃で
５時間の仮焼成を行い、得られた仮焼粉体をボー
ルミルで24時間粉砕した。それを乾燥した後、バ
インダーを用いて造粒し、メツシユを通した粉体
を用いて所定形状に成形した。この成形体を加熱
してバインダーを飛散させた後、1300〜1450℃で
５時間の焼成を行つた。 第１図はGdxY2.4-xCa0.6Fe4.15In0.35V0.3Al0.17
Mn0.03O12なる基本組成でGd量ｘを変化させて温
度変化に対する飽和磁化（4πMs）の変化を測定
したものである。使用温度範囲−20〜80℃で飽和
磁化（4πMs）の温度係数を小さくするためには
前述のように1.0≦ｘ≦3.0の範囲が適当である。 第２図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.5-yInyV0.3Al0.17
Mn0.03O12なる基本組成でIn量ｙを変化させてキ
ユリー温度Tcを測定したものである。In量が多
くなりすぎるとキユリー温度Tcが低くなり実用
困難となる。このことからIn量ｙは０＜ｙ≦0.5
の範囲とする必要がある。 第３図はGd1.6Y1.4-2zCa2zFe4.45-zIn0.35VzAl0.17
Mn0.03O12なる組成でＶ量ｚを変化させて飽和磁
化（4πMs）を測定したものである。Ｖ量ｚが０
＜ｚ≦0.5の範囲で適当な飽和磁化（4πMs）が得
られる。 第４図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.17In0.33V0.3Al0.17
Mn0.03O12の組成についての飽和磁化（4πMs）の
温度特性を測定したものである。−20〜80℃の温
度範囲で0.08％／℃以下の極めて小さな温度係数
となることが判る。 第５図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.32-uIn0.35V0.3Alu
Mn0.03O12なる組成でAl量ｕを変化させて飽和磁
化（4πMs）を測定した結果である。Al量ｕの増
加に伴い飽和磁化（4πMs）は減少する。Al添加
の場合、飽和磁化（4πMs）として400以上は必要
なためｕ≦1.0とする。 第６図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.18-vIn0.35V0.3Al0.17
MnvO12なる基本組成でMn量ｖを変化させて飽
和磁化（4πMs）を測定した結果である。最初
Mn量ｖの増加に伴い飽和磁化（4πMs）が上昇
するのはMnがａサイトに入つたためで、その後
Mn量ｖの増加に伴つて下降するのはｄサイトに
も入つてきたためである。 第７図は第６図の場合と同じ組成でMn量ｖを
変化させて誘電損失（tanδ）を測定した結果であ
る。最初Mn量ｖの増加に伴い誘電損失（tanδ）
は減少し、その後Mn量ｖの増加に伴つて増大す
る。マイクロ波用材料としては誘電損失（tanδ）
が１×10-3以上になるのは好ましくなく、従つて
０＜ｖ≦0.1とする必要がある。 更に第６図および第７図の場合と同じ組成で
Mn量ｖの値を変えて誘電損失（tanδ）、磁気共
鳴半値幅（ΔH）、及び温度係数αを測定した結
果を第１表に示す。
ータやアイソレータ等の材料に関し、更に詳しく
は、Gd−Ｙ−Ca−In−Ｖ系フエリ磁性ガーネツ
トの組成の一部をAl及びMnで置換したマイクロ
波用フエリ磁性ガーネツト材料に関するものであ
る。 ［従来の技術］ マイクロ波帯域用のサーキユレータやアイソレ
ータ等で用いる磁性材料としては、YIG（イツト
リウム鉄ガーネツト）、Ni−Zn系フエライト、
Mn−Mg系フエライト、Li系フエライト、Ca−
Ｖ系ガーネツト等がある。 これらのうちYIGは適当な飽和磁化（4πMs）
を選択でき、磁気共鳴半値幅（ΔH）及び誘電損
失（tanδ）が比較的小さい特徴を有するが、飽和
磁化の温度係数は0.2〜0.4％／℃とかなり大きな
値となる。 それらに対してGdを含むCa−Ｖ系ガーネツト
は、飽和磁化（4πMs）の温度係数が小さい特徴
がある。 ［発明が解決しようとする課題］ Gdを含むCa−Ｖ系ガーネツトに関しては、A.
S.HUDSON等による｛Y3-2x-aCa2xGda｝〔Fe2-z
Inz〕（Fe3-x-yVxAly）O12で、且つ0.5≦ｘ≦0.9，
０≦ａ≦1.1，０≦ｙ≦0.8，及びｚ＝０，0.5なる
組成のガーネツトについての報告がある（IEEE
TRANSACTIONS ON MAGNETICS，VOL.
MAG−５，No.３，p610−613，1969）。しかしこ
こでの飽和磁化（4πMs）の温度係数は0.24％／
℃程度である。 ところで周知のように磁気共鳴周波数ωは次式
で示される。 ω＝γ｛〔Ｈ＋（NY−NZ）4πMs〕〔Ｈ＋（Nx−NZ）
4πMs〕｝1/2 ここでＨは外部磁場、γは磁気回転比、NX，
NY，NZはそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の反磁場係
数である。 このため素子が球形である場合はNX＝NY＝NZ
となり、ωは飽和磁化（4πMs）に依存しないが、
他の形状では4πMsの変化がωの変化として現れ、
実際にサーキユレータやアイソレータに使用した
場合、その特性が温度変化に伴い変化することに
なる。 このため飽和磁化（4πMs）の温度係数が非常
に小さい材料が強く望まれ、その開発が進められ
てきた。その例は特開昭51−76595号、特開昭56
−78102号にみられる。 本発明の目的は、従来技術における磁気特性を
改善し、比較的小さい磁気共鳴半値幅（ΔH）を
有し、飽和磁化（4πMs）の温度係数が0.08％／
℃以下と極めて小さく、且つ誘電損失（tanδ）も
十分小さいマイクロ波用フエリ磁性ガーネツト材
料を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記のような技術的課題を解決できる本発明
は、GdxY3-x-2zCa2zFe5-u-v-y-zInyVzAluMnvO12
なる組成式で表され、 且つ1.0≦ｘ≦3.0 ０＜ｙ≦0.5 ０＜ｚ≦0.5 ０＜ｕ≦1.0 ０＜ｖ≦0.1 を満たす組成からなるマイクロ波用フエリ磁性ガ
ーネツト材料である。 本発明者等は、Gd−Ｙ−Ca−In−Ｖ系フエリ
磁性ガーネツトについて種々実験検討を加えた結
果、その組成の一部をAl及びMnで適量置換する
ことによつて飽和磁化（4πMs）の温度係数が
0.08％／℃以下と非常に小さくできることを見出
し、本発明を完成させたものである。 本発明において構成元素の種類並びにそれらの
存在割合は上記の通りであるが、それらは以下に
述べるような実験結果から求められたものであ
る。それについて簡単に述べると次の通りであ
る。 先ず第１図から、Gd量ｘは1.0≦ｘ≦3.0が適当
である。０＜ｙ≦0.5としたのは、第２図からIn
量ｙが多いとキユリー温度Tcが低くなり実用困
難となるためである。０＜ｚ≦0.5としたのは、
第３図にあるように適当な飽和磁化（4πMs）が
得られ、また温度特性も良好なためである。０＜
ｕ≦1.0としたのは、第５図にあるように、Al量
ｕが多いと飽和磁化（4πMs）が小さくなつてし
まうためである。Mn量ｖを０＜ｖ≦0.1としたの
は、Mnはガーネツト構造においてａサイト及び
ｄサイトに入ることが可能であり、少量の場合は
ａサイトに入るが多量になるとｄサイトにも入り
第６図に示すように飽和磁化（4πMs）を下げて
しまうし、また第７図のように0.1を超えると誘
電損失（tanδ）が増大するからである。 ［実施例］ GdxY3-x-2zCa2zFe5-u-v-y-zInyVzAluMnvO12な
る組成になるように各原料粉体を秤量し、ボール
ミルにより24時間混合した。次に1100〜1200℃で
５時間の仮焼成を行い、得られた仮焼粉体をボー
ルミルで24時間粉砕した。それを乾燥した後、バ
インダーを用いて造粒し、メツシユを通した粉体
を用いて所定形状に成形した。この成形体を加熱
してバインダーを飛散させた後、1300〜1450℃で
５時間の焼成を行つた。 第１図はGdxY2.4-xCa0.6Fe4.15In0.35V0.3Al0.17
Mn0.03O12なる基本組成でGd量ｘを変化させて温
度変化に対する飽和磁化（4πMs）の変化を測定
したものである。使用温度範囲−20〜80℃で飽和
磁化（4πMs）の温度係数を小さくするためには
前述のように1.0≦ｘ≦3.0の範囲が適当である。 第２図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.5-yInyV0.3Al0.17
Mn0.03O12なる基本組成でIn量ｙを変化させてキ
ユリー温度Tcを測定したものである。In量が多
くなりすぎるとキユリー温度Tcが低くなり実用
困難となる。このことからIn量ｙは０＜ｙ≦0.5
の範囲とする必要がある。 第３図はGd1.6Y1.4-2zCa2zFe4.45-zIn0.35VzAl0.17
Mn0.03O12なる組成でＶ量ｚを変化させて飽和磁
化（4πMs）を測定したものである。Ｖ量ｚが０
＜ｚ≦0.5の範囲で適当な飽和磁化（4πMs）が得
られる。 第４図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.17In0.33V0.3Al0.17
Mn0.03O12の組成についての飽和磁化（4πMs）の
温度特性を測定したものである。−20〜80℃の温
度範囲で0.08％／℃以下の極めて小さな温度係数
となることが判る。 第５図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.32-uIn0.35V0.3Alu
Mn0.03O12なる組成でAl量ｕを変化させて飽和磁
化（4πMs）を測定した結果である。Al量ｕの増
加に伴い飽和磁化（4πMs）は減少する。Al添加
の場合、飽和磁化（4πMs）として400以上は必要
なためｕ≦1.0とする。 第６図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.18-vIn0.35V0.3Al0.17
MnvO12なる基本組成でMn量ｖを変化させて飽
和磁化（4πMs）を測定した結果である。最初
Mn量ｖの増加に伴い飽和磁化（4πMs）が上昇
するのはMnがａサイトに入つたためで、その後
Mn量ｖの増加に伴つて下降するのはｄサイトに
も入つてきたためである。 第７図は第６図の場合と同じ組成でMn量ｖを
変化させて誘電損失（tanδ）を測定した結果であ
る。最初Mn量ｖの増加に伴い誘電損失（tanδ）
は減少し、その後Mn量ｖの増加に伴つて増大す
る。マイクロ波用材料としては誘電損失（tanδ）
が１×10-3以上になるのは好ましくなく、従つて
０＜ｖ≦0.1とする必要がある。 更に第６図および第７図の場合と同じ組成で
Mn量ｖの値を変えて誘電損失（tanδ）、磁気共
鳴半値幅（ΔH）、及び温度係数αを測定した結
果を第１表に示す。
【表】
Al及びMnによる一部置換によつてこのように
誘電損失（tanδ）及び温度係数αの低減を図るこ
とができる。そのときAl量ｕ及びMn量ｖをそれ
ぞれ０＜ｕ≦1.0，０＜ｖ≦0.1としたのは上記の
ような実験に基づいている。 ［発明の効果］ 本発明は上記のようにGd−Ｙ−Ca−In−Ｖ系
ガーネツトの組成の一部を適量のAl及びMnで置
換したフエリ磁性ガーネツト材料であるから、飽
和磁化（4πMs）の温度係数を0.08％／℃以下と
いう極めて小さな値に抑えることができ、且つ誘
電損失（tanδ）を約２×10-4まで小さくできる。
またこの組成は磁気共鳴半値幅（ΔH）の値が比
較的小さい特性を呈する。 従つてこの材料はマイクロ波用サーキユレータ
やアイソレータ等に使用した場合に、素子の使用
温度変化に対して安定した特性を示し、実用温度
範囲では特に温度補償等の問題は生じない。
誘電損失（tanδ）及び温度係数αの低減を図るこ
とができる。そのときAl量ｕ及びMn量ｖをそれ
ぞれ０＜ｕ≦1.0，０＜ｖ≦0.1としたのは上記の
ような実験に基づいている。 ［発明の効果］ 本発明は上記のようにGd−Ｙ−Ca−In−Ｖ系
ガーネツトの組成の一部を適量のAl及びMnで置
換したフエリ磁性ガーネツト材料であるから、飽
和磁化（4πMs）の温度係数を0.08％／℃以下と
いう極めて小さな値に抑えることができ、且つ誘
電損失（tanδ）を約２×10-4まで小さくできる。
またこの組成は磁気共鳴半値幅（ΔH）の値が比
較的小さい特性を呈する。 従つてこの材料はマイクロ波用サーキユレータ
やアイソレータ等に使用した場合に、素子の使用
温度変化に対して安定した特性を示し、実用温度
範囲では特に温度補償等の問題は生じない。
第１図はGdxY2.4-xCa0.6Fe4.15In0.35V0.3Al0.17
Mn0.03O12の基本組成においてGd量ｘを変化させ
たときの飽和磁化（4πMs）の温度特性を示すグ
ラフ、第２図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.5-yInyV0.3Al0.17
Mn0.03O12においてIn量ｙに対するキユリー温度
Tcの関係を示すグラフ、第３図はGd1.6Y1.4-2z
Ca2zFe4.45-zIn0.35VzAl0.17Mn0.03O12においてＶ量
ｚに対する飽和磁化（4πMs）の関係を示すグラ
フ、第４図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.17In0.33V0.3Al0.17
Mn0.03O12の組成における飽和磁化（4πMs）の温
度特性を示すグラフ、第５図はGd1.6Y0.8Ca0.6
Fe4.32-uIn0.35V0.3AluMn0.03O12においてAl量ｕに
対する飽和磁化（4πMs）の関係を示すグラフ、
第６図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.48-vIn0.35V0.3Al0.17Mnv
O12においてMn量ｖに対する飽和磁化（4πMs）
の関係を示すグラフ、第７図はGd1.6Y0.8Ca0.6
Fe4.18-vIn0.35V0.3Al0.17MnvO12においてMn量ｖに
対する誘電損失（tanδ）の関係を示すグラフであ
る。
Mn0.03O12の基本組成においてGd量ｘを変化させ
たときの飽和磁化（4πMs）の温度特性を示すグ
ラフ、第２図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.5-yInyV0.3Al0.17
Mn0.03O12においてIn量ｙに対するキユリー温度
Tcの関係を示すグラフ、第３図はGd1.6Y1.4-2z
Ca2zFe4.45-zIn0.35VzAl0.17Mn0.03O12においてＶ量
ｚに対する飽和磁化（4πMs）の関係を示すグラ
フ、第４図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.17In0.33V0.3Al0.17
Mn0.03O12の組成における飽和磁化（4πMs）の温
度特性を示すグラフ、第５図はGd1.6Y0.8Ca0.6
Fe4.32-uIn0.35V0.3AluMn0.03O12においてAl量ｕに
対する飽和磁化（4πMs）の関係を示すグラフ、
第６図はGd1.6Y0.8Ca0.6Fe4.48-vIn0.35V0.3Al0.17Mnv
O12においてMn量ｖに対する飽和磁化（4πMs）
の関係を示すグラフ、第７図はGd1.6Y0.8Ca0.6
Fe4.18-vIn0.35V0.3Al0.17MnvO12においてMn量ｖに
対する誘電損失（tanδ）の関係を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ GdxY3-x-2zCa2zFe5-u-v-y-zInyVzAluMnvO12
なる組成式で表され、 且つ1.0≦ｘ≦3.0 ０＜ｙ≦0.5 ０＜ｚ≦0.5 ０＜ｕ≦1.0 ０＜ｖ≦0.1 を満たす組成からなるマイクロ波用フエリ磁性ガ
ーネツト材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266847A JPH02113503A (ja) | 1988-10-22 | 1988-10-22 | マイクロ波用フェリ磁性ガーネット材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266847A JPH02113503A (ja) | 1988-10-22 | 1988-10-22 | マイクロ波用フェリ磁性ガーネット材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02113503A JPH02113503A (ja) | 1990-04-25 |
| JPH0474842B2 true JPH0474842B2 (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=17436489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63266847A Granted JPH02113503A (ja) | 1988-10-22 | 1988-10-22 | マイクロ波用フェリ磁性ガーネット材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02113503A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4183190B2 (ja) | 2004-07-06 | 2008-11-19 | Ｔｄｋ株式会社 | 非可逆回路素子 |
-
1988
- 1988-10-22 JP JP63266847A patent/JPH02113503A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02113503A (ja) | 1990-04-25 |
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