JPH0513916B2 - - Google Patents
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- JPH0513916B2 JPH0513916B2 JP1188091A JP18809189A JPH0513916B2 JP H0513916 B2 JPH0513916 B2 JP H0513916B2 JP 1188091 A JP1188091 A JP 1188091A JP 18809189 A JP18809189 A JP 18809189A JP H0513916 B2 JPH0513916 B2 JP H0513916B2
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01F41/00—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
- H01F41/14—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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
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-
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- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
-
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- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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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ツト単結晶、特には光ア
イソレーターや光スイツチなどの磁気光学素子と
して有用とされる、使用波長での光吸収の改良さ
れた新規な酸化物ガーネツト単結晶に関するもの
である。
イソレーターや光スイツチなどの磁気光学素子と
して有用とされる、使用波長での光吸収の改良さ
れた新規な酸化物ガーネツト単結晶に関するもの
である。
（従来の技術）
光アイソレーターなどの磁気光学素子について
は、従来、液相エピタキシヤル法で基板結晶に成
長させたビスマス置換希土類鉄ガーネツト結晶が
用いられているが、これらは製造の際に用いられ
るフラツクス成分としての酸化鉛やルツボ材とし
ての白金からのpbイオンやptイオンがガーネツ
ト単結晶中に混入するために、これを光アイソレ
ーターなどとして用いた場合にその使用波長であ
る0.8μm、1.3μm、1.55μmにおける光吸収が増大
して挿入損失が増大するという欠点があつた。
は、従来、液相エピタキシヤル法で基板結晶に成
長させたビスマス置換希土類鉄ガーネツト結晶が
用いられているが、これらは製造の際に用いられ
るフラツクス成分としての酸化鉛やルツボ材とし
ての白金からのpbイオンやptイオンがガーネツ
ト単結晶中に混入するために、これを光アイソレ
ーターなどとして用いた場合にその使用波長であ
る0.8μm、1.3μm、1.55μmにおける光吸収が増大
して挿入損失が増大するという欠点があつた。
（発明が解決しようとする課題）
そのため、この種の酸化物ガーネツト単結晶に
ついてはこれにCa++、Mg++やTi++++のような２
価や４値の金属イオンを微量添加するという方法
が提案されている（第11回日本応用磁気学会、学
術講演概要集（1987年11月）、2C−10、P.137参
照）が、一般にこの種の用途に使用されるガーネ
ツト単結晶はその膜厚が50μm以上とすることが
必要とされるのに、上記したような金属イオンの
添加は結晶成長中に膜組成を変化させるために均
一な特性が得られなくなるという不利がある。
ついてはこれにCa++、Mg++やTi++++のような２
価や４値の金属イオンを微量添加するという方法
が提案されている（第11回日本応用磁気学会、学
術講演概要集（1987年11月）、2C−10、P.137参
照）が、一般にこの種の用途に使用されるガーネ
ツト単結晶はその膜厚が50μm以上とすることが
必要とされるのに、上記したような金属イオンの
添加は結晶成長中に膜組成を変化させるために均
一な特性が得られなくなるという不利がある。
（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することのでき
る酸化物ガーネツト単結晶に関するもので、これ
は式 （BiaEubLn1-a-b）3（Fe1-cMc）5012 （ここにLnはEu以外の希土類元素から選択さ
れる少なくとも１つの元素、ＭはＡ、Ga、In、
Scから選択される少なくとも１つの元素、ａは
0.15＜ａ＜0.6、ｂは0.01＜ｂ＜0.2、ｃは０＜ｃ
＜0.1の数）で示されることを特徴とするもので
ある。
る酸化物ガーネツト単結晶に関するもので、これ
は式 （BiaEubLn1-a-b）3（Fe1-cMc）5012 （ここにLnはEu以外の希土類元素から選択さ
れる少なくとも１つの元素、ＭはＡ、Ga、In、
Scから選択される少なくとも１つの元素、ａは
0.15＜ａ＜0.6、ｂは0.01＜ｂ＜0.2、ｃは０＜ｃ
＜0.1の数）で示されることを特徴とするもので
ある。
すなわち、本発明者らはビスマス希土類鉄ガー
ネツト単結晶において希土類元素の中で２価また
は４価の金属イオンに変化し得るものについて
種々検討した結果、ユーロピユーム（Eu）が光
吸収を改善し得るものであることを見出し、この
Euはまた希土類元素であるために他の金属との
相溶性がよく、液相エピタキシヤル法による厚膜
の製造時において均一な組成物を与えることを確
認して本発明を完成させた。
ネツト単結晶において希土類元素の中で２価また
は４価の金属イオンに変化し得るものについて
種々検討した結果、ユーロピユーム（Eu）が光
吸収を改善し得るものであることを見出し、この
Euはまた希土類元素であるために他の金属との
相溶性がよく、液相エピタキシヤル法による厚膜
の製造時において均一な組成物を与えることを確
認して本発明を完成させた。
以下にこれをさらに詳述する。
（作用）
本発明の酸化物ガーネツト単結晶は式
（BiaEubLn1-a-b）3（Fe1-cMc）5012
（ここにLnはEu以外の希土類元素から選択さ
れる少なくとも１つの元素、ＭはＡ、Ga、In、
Scから選択される少なくとも１つの元素、ａは
0.15＜ａ＜0.6、ｂは0.01＜ｂ＜0.2、ｃは０＜Ｃ
＜0.1の数）で示されるものであり、これはこの
酸化物ガーネツト単結晶を構成する各金属の酸化
物とフラツクス成分との融液から希土類ガリウム
ガーネツト単結晶上に液相エピタキシヤル法でこ
の結晶を成長させることによつて製造することが
できる。
れる少なくとも１つの元素、ＭはＡ、Ga、In、
Scから選択される少なくとも１つの元素、ａは
0.15＜ａ＜0.6、ｂは0.01＜ｂ＜0.2、ｃは０＜Ｃ
＜0.1の数）で示されるものであり、これはこの
酸化物ガーネツト単結晶を構成する各金属の酸化
物とフラツクス成分との融液から希土類ガリウム
ガーネツト単結晶上に液相エピタキシヤル法でこ
の結晶を成長させることによつて製造することが
できる。
本発明の酸化物ガーネツト単結晶膜を育成させ
るために使用されるガーネツト基板単結晶はサマ
リウム・ガリウム・ガーネツト（以下SGGと略
記する）、ネオジム・ガリウム・ガーネツト（以
下NGGと略記する）、ガドリニウム・ガリウム・
ガーネツト（以下GGGと略記する）にCa、Mg、
Zr、Ｙの少なくとも１つを添加し、置換した
GGG系のSOG、NOG［いずれも信越化学工業(株)
商品名］とすればよく、これらはGd203、Sm203、
Nd203または必要に応じ、CaO、MgO、ZrOなど
の置換材をそれぞれGa2O3の所定量と共にルツボ
に仕込み、高周波誘導炉で各々の融点以上に加熱
して溶融したのち、この溶液からチヨクラルスキ
ー法で単結晶を引き上げることによつて得ること
ができる。
るために使用されるガーネツト基板単結晶はサマ
リウム・ガリウム・ガーネツト（以下SGGと略
記する）、ネオジム・ガリウム・ガーネツト（以
下NGGと略記する）、ガドリニウム・ガリウム・
ガーネツト（以下GGGと略記する）にCa、Mg、
Zr、Ｙの少なくとも１つを添加し、置換した
GGG系のSOG、NOG［いずれも信越化学工業(株)
商品名］とすればよく、これらはGd203、Sm203、
Nd203または必要に応じ、CaO、MgO、ZrOなど
の置換材をそれぞれGa2O3の所定量と共にルツボ
に仕込み、高周波誘導炉で各々の融点以上に加熱
して溶融したのち、この溶液からチヨクラルスキ
ー法で単結晶を引き上げることによつて得ること
ができる。
また、この基板単結晶上に液相エピタキシヤル
法でエピタキシヤル成長させる酸化物ガーネツト
単結晶は上記したように組成物が （BiaEubLn1-a-b）3（Fe1-cMc）5O12 （Ln、Ｍ、ａ、ｂ、ｃは前記に同じ）で示さ
れるものであるが、このものはBi2O3、Eu2O3、
希土類元素Lnの酸化物、Fe2O3および元素Ｍの酸
化物をフラツクスとしてのPbO、B2O3と共に仕
込み、1100〜1200℃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液相エピタキシ
ヤル法で750〜950℃の成長温度で単結晶を成長さ
せることによつて得ることができる。
法でエピタキシヤル成長させる酸化物ガーネツト
単結晶は上記したように組成物が （BiaEubLn1-a-b）3（Fe1-cMc）5O12 （Ln、Ｍ、ａ、ｂ、ｃは前記に同じ）で示さ
れるものであるが、このものはBi2O3、Eu2O3、
希土類元素Lnの酸化物、Fe2O3および元素Ｍの酸
化物をフラツクスとしてのPbO、B2O3と共に仕
込み、1100〜1200℃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液相エピタキシ
ヤル法で750〜950℃の成長温度で単結晶を成長さ
せることによつて得ることができる。
しかし、この酸化物ガーネツト単結晶は前記し
たガーネツト基板単結晶上に液相エピタキシヤル
法で亀裂やクラツクの発生のない厚膜として成長
させるのであるが、このためにはガーネツト基板
単結晶の格子定数と目的とする酸化物ガーネツト
単結晶の格子定数が±0.003Åの範囲内で一致し
ていることが必要とされるので、上記した酸化物
ガーネツト単結晶を成長させるために使用される
融液における上記した式におけるａ、ｂ、ｃの値
は例えばガーネツト単結晶基板がNGGの場合に
は12.508±0.003Å、NOGの場合には12.496±
0.003Åの範囲となるように選択する必要がある。
たガーネツト基板単結晶上に液相エピタキシヤル
法で亀裂やクラツクの発生のない厚膜として成長
させるのであるが、このためにはガーネツト基板
単結晶の格子定数と目的とする酸化物ガーネツト
単結晶の格子定数が±0.003Åの範囲内で一致し
ていることが必要とされるので、上記した酸化物
ガーネツト単結晶を成長させるために使用される
融液における上記した式におけるａ、ｂ、ｃの値
は例えばガーネツト単結晶基板がNGGの場合に
は12.508±0.003Å、NOGの場合には12.496±
0.003Åの範囲となるように選択する必要がある。
このようにして得られる本発明の酸化物ガーネ
ツト単結晶はガーネツト基板単結晶の格子定数の
ミスマツチが殆んどないので、その表面にピツト
やクラツクの発生することもないし、これに含有
されているユーロピユーム（Eu）が同じ希土類
元素であるために他の金属との相溶性がよいもの
であることから均一な組成の厚膜として得られる
し、このEuが光吸収を改善し得るものであるこ
とから光アイソレーターのような磁気光学素子と
して用いた場合に、使用波長での光吸収も小さな
ものになるという工業的な有利性を有するものに
なる。
ツト単結晶はガーネツト基板単結晶の格子定数の
ミスマツチが殆んどないので、その表面にピツト
やクラツクの発生することもないし、これに含有
されているユーロピユーム（Eu）が同じ希土類
元素であるために他の金属との相溶性がよいもの
であることから均一な組成の厚膜として得られる
し、このEuが光吸収を改善し得るものであるこ
とから光アイソレーターのような磁気光学素子と
して用いた場合に、使用波長での光吸収も小さな
ものになるという工業的な有利性を有するものに
なる。
（実施例）
つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例
ガーネツト基板単結晶として格子定数が12.496
Åで厚さが500μmである直径3″φのNOGウエーハ
を用い、酸化物ガーネツト単結晶を形成させる金
属酸化物としてBi2O3977.38g、Eu2O31.489g、
Tb2O313.929g、Fe2O3123.86g、Ga2O35.273gと、
フラツクス成分としてのPbo936.36gとB2O3
41.72gとを白金とルツボに仕込み、1100℃に加熱
してこれを溶融させ、この融液から上記した
NOGウエーハに成長温度749.5〜752.5℃で膜厚
492μmの酸化物ガーネツト単結晶膜を液相エピタ
キシヤル法で成長させた。
Åで厚さが500μmである直径3″φのNOGウエーハ
を用い、酸化物ガーネツト単結晶を形成させる金
属酸化物としてBi2O3977.38g、Eu2O31.489g、
Tb2O313.929g、Fe2O3123.86g、Ga2O35.273gと、
フラツクス成分としてのPbo936.36gとB2O3
41.72gとを白金とルツボに仕込み、1100℃に加熱
してこれを溶融させ、この融液から上記した
NOGウエーハに成長温度749.5〜752.5℃で膜厚
492μmの酸化物ガーネツト単結晶膜を液相エピタ
キシヤル法で成長させた。
このようにして得られた酸化物ガーネツト単結
晶をICP発光分析法で分析した結果、これは式 （Bi0．26Eu0．07Tb0．67）3（Fe0．94Ga0．06）5O12 で示されるものであり、この単結晶を研磨ポリツ
シユしたのち2.9×2.9×0.381mmに加工したものを
偏光顕微鏡で観察したところ、このものは第１図
に示したように一様な磁区模様が観察されたとこ
ろから一様性が非常にすぐれているものであるこ
とが確認された。
晶をICP発光分析法で分析した結果、これは式 （Bi0．26Eu0．07Tb0．67）3（Fe0．94Ga0．06）5O12 で示されるものであり、この単結晶を研磨ポリツ
シユしたのち2.9×2.9×0.381mmに加工したものを
偏光顕微鏡で観察したところ、このものは第１図
に示したように一様な磁区模様が観察されたとこ
ろから一様性が非常にすぐれているものであるこ
とが確認された。
また、この単結晶についてはこのものの波長
1.3μmにおける磁気光学特性を第２図に示した磁
気光学特性測定装置を用いてしらべたところ、こ
のものは フアラデイ回転角 44.7°、 光吸収損失 0.03dB、 温度依存性 0.04度／℃、 という良好な値を示した。
1.3μmにおける磁気光学特性を第２図に示した磁
気光学特性測定装置を用いてしらべたところ、こ
のものは フアラデイ回転角 44.7°、 光吸収損失 0.03dB、 温度依存性 0.04度／℃、 という良好な値を示した。
しかし、比較のために上記した酸化物ガーネツ
ト単結晶と同じビスマス希土類鉄酸化物ガーネツ
ト単結晶であるが、Euを含有していない式 （BiGdLu）3Fe5O12 で示される単結晶の1.3μmにおける光吸収損失を
しらべたところ、これは0.8dBであつた。
ト単結晶と同じビスマス希土類鉄酸化物ガーネツ
ト単結晶であるが、Euを含有していない式 （BiGdLu）3Fe5O12 で示される単結晶の1.3μmにおける光吸収損失を
しらべたところ、これは0.8dBであつた。
（発明の効果）
本発明は新規な酸化物ガーネツト単結晶に関す
るものであり、これは式 （BiaEubLn1-a-b）3（Fe1-CMC）5O12 （ここにLnはEu以外の希土類元素から選択さ
れる少なくとも１つの元素、ＭはＡ、Ga、In、
Scから選択される少なくとも１つの元素、ａは
0.15＜ａ＜0.6、ｂは0.01＜ｂ＜0.2、Ｃは０＜Ｃ
＜0.1の数）で示されるものであるが、このもの
はEuが他の金属との相溶性のよいものであるの
で、均一な組成の厚膜を与えるし、Euが光吸収
を改善し得るものであるので、光アイソレーター
や光スイツチなどの磁気光学素子として有用とさ
れるという工業的な有利性をものものとされる。
るものであり、これは式 （BiaEubLn1-a-b）3（Fe1-CMC）5O12 （ここにLnはEu以外の希土類元素から選択さ
れる少なくとも１つの元素、ＭはＡ、Ga、In、
Scから選択される少なくとも１つの元素、ａは
0.15＜ａ＜0.6、ｂは0.01＜ｂ＜0.2、Ｃは０＜Ｃ
＜0.1の数）で示されるものであるが、このもの
はEuが他の金属との相溶性のよいものであるの
で、均一な組成の厚膜を与えるし、Euが光吸収
を改善し得るものであるので、光アイソレーター
や光スイツチなどの磁気光学素子として有用とさ
れるという工業的な有利性をものものとされる。
第１図は実施例で得られた本発明の酸化物ガー
ネツト単結晶の粒子構造（磁区模様）を示す偏光
顕微鏡写真図、第２図は実施例で得られた本発明
の酸化物ガーネツト単結晶の磁気光学特性を測定
するための装置の測定系図を示したものである。
ネツト単結晶の粒子構造（磁区模様）を示す偏光
顕微鏡写真図、第２図は実施例で得られた本発明
の酸化物ガーネツト単結晶の磁気光学特性を測定
するための装置の測定系図を示したものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 式（BiaEubLn1-a-b）3（Fe1-CMc）5012（ここに
LnはEu以外の希土類元素から選択される少なく
とも１つの元素、ＭはＡ、Ga、In、Scから選
択される少なくとも１つの元素、ａは0.15＜ａ＜
0.6、ｂは0.01＜ｂ＜0.2、ｃは０＜ｃ＜0.1の数）
で示されることを特徴とする酸化物ガーネツト単
結晶。 ２ LnがTbである請求項１に記載の酸化物ガー
ネツト単結晶。 ３ 酸化物ガーネツト単結晶が液晶エピタキシヤ
ル法で結晶基板上に成長させてなるものである請
求項１または２に記載の酸化物ガーネツト単結
晶。 ４ 結晶基板がネオジム・ガリウム・ガーネツト
であり、格子定数が12.508±0.003Åの範囲であ
る請求項３に記載の酸化物ガーネツト単結晶。 ５ 結晶基板がガドリニウム・ガリウム・ガーネ
ツトの元素の一部をCa、MgおよびZrで置換した
ものであり、格子定数が12.496±0.003Åの範囲
である請求項３に記載の酸化物ガーネツト単結
晶。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188091A JPH0354198A (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 酸化物ガーネット単結晶 |
| EP90401966A EP0409691B1 (en) | 1989-07-20 | 1990-07-06 | Oxide garnet single crystal |
| DE69023064T DE69023064T2 (de) | 1989-07-20 | 1990-07-06 | Granatoxyd-Einkristall. |
| US07/555,723 US5186866A (en) | 1989-07-20 | 1990-07-19 | Oxide garnet single crystal |
| US07/973,003 US5277845A (en) | 1989-07-20 | 1992-11-10 | Oxide garnet single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188091A JPH0354198A (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 酸化物ガーネット単結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0354198A JPH0354198A (ja) | 1991-03-08 |
| JPH0513916B2 true JPH0513916B2 (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16217548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1188091A Granted JPH0354198A (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 酸化物ガーネット単結晶 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5186866A (ja) |
| EP (1) | EP0409691B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0354198A (ja) |
| DE (1) | DE69023064T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0690153A1 (en) | 1994-07-01 | 1996-01-03 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Oxide garnet single crystal |
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1989
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- 1990-07-06 EP EP90401966A patent/EP0409691B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1990-07-19 US US07/555,723 patent/US5186866A/en not_active Expired - Lifetime
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1992
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