JPH07206594A - 磁性ガーネットの製造方法 - Google Patents
磁性ガーネットの製造方法Info
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- JPH07206594A JPH07206594A JP1696994A JP1696994A JPH07206594A JP H07206594 A JPH07206594 A JP H07206594A JP 1696994 A JP1696994 A JP 1696994A JP 1696994 A JP1696994 A JP 1696994A JP H07206594 A JPH07206594 A JP H07206594A
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- magnetic garnet
- garnet
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液相エピタキシャル法によるBi置換型磁性ガ
ーネット膜の製造方法において、成膜後の非磁性基板と
磁性ガーネット単結晶膜とのミスマッチを無くし、厚膜
化による割れ（クラック）等の結晶性を改善し、光学特
性を低下させること無しに厚膜化可能な単結晶組成を提
供する。 【構成】 液相エピタキシャル法によるBi置換型磁性ガ
ーネット膜の製造方法において、過冷却温度△Ｔ（飽和
温度−実際の成長温度（成膜後の非磁性基板と磁性ガー
ネット膜との格子定数差が０になる成長温度））と、実
際の成長温度における補正温度Ｔとの関係が、次式（数
１），（数２） （数１）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−3.6℃ （数２）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−8.6℃ の直線の内側にあり、かつガーネット膜育成後の非磁性
基板と、Bi置換型磁性ガーネット膜との格子定数差が±
0.001Å以下になるよう成長温度を補正し育成する方
法。
ーネット膜の製造方法において、成膜後の非磁性基板と
磁性ガーネット単結晶膜とのミスマッチを無くし、厚膜
化による割れ（クラック）等の結晶性を改善し、光学特
性を低下させること無しに厚膜化可能な単結晶組成を提
供する。 【構成】 液相エピタキシャル法によるBi置換型磁性ガ
ーネット膜の製造方法において、過冷却温度△Ｔ（飽和
温度−実際の成長温度（成膜後の非磁性基板と磁性ガー
ネット膜との格子定数差が０になる成長温度））と、実
際の成長温度における補正温度Ｔとの関係が、次式（数
１），（数２） （数１）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−3.6℃ （数２）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−8.6℃ の直線の内側にあり、かつガーネット膜育成後の非磁性
基板と、Bi置換型磁性ガーネット膜との格子定数差が±
0.001Å以下になるよう成長温度を補正し育成する方
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファラデー回転素子を
利用した光アイソレータに用いられる磁性ガーネットに
関するものであり、光サーキュレータ、光・磁界センサ
ー、光スイッチ用としての光学素子としても応用が期待
される磁気光学素子に関するものである。
利用した光アイソレータに用いられる磁性ガーネットに
関するものであり、光サーキュレータ、光・磁界センサ
ー、光スイッチ用としての光学素子としても応用が期待
される磁気光学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および課題】半導体レーザーを使用した光
通信、光計測機器等における反射雑音の除去のため、光
アイソレータの使用が提案されている。光アイソレータ
は半導体レーザーの光路にファラデー回転素子を挿入
し、反射光の偏光面を元の光の偏光面に対してほぼ90゜
回転させることにより反射光を除去する装置である。す
なわち、ファラデー回転素子は外部磁場の大きさにより
偏光面を回転させる作用がある磁気光学素子であるた
め、素子の厚さ及び外部磁界を調節して透過光の偏光面
を約45゜回転するように調節しておくと、行きと戻りで
偏光面が約90゜回転する。従って、波長が固定されてい
るレーザー光の反射雑音の除去に最適であり、又異なっ
た波長のレーザー光に対して適応できる様に容易に調整
出来る。
通信、光計測機器等における反射雑音の除去のため、光
アイソレータの使用が提案されている。光アイソレータ
は半導体レーザーの光路にファラデー回転素子を挿入
し、反射光の偏光面を元の光の偏光面に対してほぼ90゜
回転させることにより反射光を除去する装置である。す
なわち、ファラデー回転素子は外部磁場の大きさにより
偏光面を回転させる作用がある磁気光学素子であるた
め、素子の厚さ及び外部磁界を調節して透過光の偏光面
を約45゜回転するように調節しておくと、行きと戻りで
偏光面が約90゜回転する。従って、波長が固定されてい
るレーザー光の反射雑音の除去に最適であり、又異なっ
た波長のレーザー光に対して適応できる様に容易に調整
出来る。
【０００３】光アイソレータ用のファラデー回転素子
（磁気光学素子）の主なものにはＹＩＧ系のバルク単結
晶、およびBi置換型希土類鉄ガーネットが知られてい
る。ＹＩＧ系のファラデー回転素子は温度及び光の波長
に対して回転角の変化が小さいという利点を有するもの
の、ファラデー回転能が小さく（ＹＩＧ単結晶で約220゜
／cm）、結晶径が小さく（12mm以下）生産性が悪いとい
った問題がある。このため実用的にはファラデー回転能
が大きく、結晶径を大きくでき、しかも薄型で良いBi置
換型希土類鉄ガーネットが主流となっている。本発明
は、この種のファラデー回転素子の製造方法に関する。
（磁気光学素子）の主なものにはＹＩＧ系のバルク単結
晶、およびBi置換型希土類鉄ガーネットが知られてい
る。ＹＩＧ系のファラデー回転素子は温度及び光の波長
に対して回転角の変化が小さいという利点を有するもの
の、ファラデー回転能が小さく（ＹＩＧ単結晶で約220゜
／cm）、結晶径が小さく（12mm以下）生産性が悪いとい
った問題がある。このため実用的にはファラデー回転能
が大きく、結晶径を大きくでき、しかも薄型で良いBi置
換型希土類鉄ガーネットが主流となっている。本発明
は、この種のファラデー回転素子の製造方法に関する。
【０００４】しかし、Bi置換型希土類鉄ガーネットは、
ファラデー回転能が大きい反面、回転角の温度変化及び
波長変化が大きくなり、温度や波長の違いにより回転角
に大きな偏差が生じる。この問題を解決するために従来
から様々な提案が成されているが、十分に満足の行くも
のは提案されていない。温度係数を減少する試みとして
は、Biの一部をTb，Dy等により置換する方法がある。こ
れにより回転角の温度係数は減少したが、Biの減少によ
りファラデー回転能が減少し、その分だけ結晶の厚みを
大きくする必要がある。
ファラデー回転能が大きい反面、回転角の温度変化及び
波長変化が大きくなり、温度や波長の違いにより回転角
に大きな偏差が生じる。この問題を解決するために従来
から様々な提案が成されているが、十分に満足の行くも
のは提案されていない。温度係数を減少する試みとして
は、Biの一部をTb，Dy等により置換する方法がある。こ
れにより回転角の温度係数は減少したが、Biの減少によ
りファラデー回転能が減少し、その分だけ結晶の厚みを
大きくする必要がある。
【０００５】Tb等の添加したBi置換型希土類鉄ガーネッ
ト材料は、上記のように厚膜化する必要があるが、液相
エピタキシャル法（以下ＬＰＥ法と呼ぶ）において単結
晶育成時、結晶を厚膜化していくと、基板とエピタキシ
ャルガーネット膜との格子定数差による歪が存在してい
るため、結晶性が悪化し、この歪がガーネット材料にお
ける光弾性定数Ｐを介して屈折率を変化させ、複屈折を
生じさせて光学特性（透過率）を低下させる原因とな
る。又、厚膜化により割れ（クラック）の問題が生じ、
製品の歩留まりが低下し、総合的に製品の歩留まりを低
下させた。
ト材料は、上記のように厚膜化する必要があるが、液相
エピタキシャル法（以下ＬＰＥ法と呼ぶ）において単結
晶育成時、結晶を厚膜化していくと、基板とエピタキシ
ャルガーネット膜との格子定数差による歪が存在してい
るため、結晶性が悪化し、この歪がガーネット材料にお
ける光弾性定数Ｐを介して屈折率を変化させ、複屈折を
生じさせて光学特性（透過率）を低下させる原因とな
る。又、厚膜化により割れ（クラック）の問題が生じ、
製品の歩留まりが低下し、総合的に製品の歩留まりを低
下させた。
【０００６】非磁性基板と磁性ガーネット単結晶の格子
整合をはかる方法または結晶欠陥を減少させる方法とし
て、溶融メルトを大量にしメルト内のガーネット成分
の不足を緩和して成膜時の組成変化を減少させる方法。
育成中に成長温度を下げ、結晶の過飽和状態を意図的
に作りだし、ガーネット成分の減少を補う方法。成膜
時ガーネット成分を補充し、ガーネット成分の不足を補
う方法。等が提案されている。
整合をはかる方法または結晶欠陥を減少させる方法とし
て、溶融メルトを大量にしメルト内のガーネット成分
の不足を緩和して成膜時の組成変化を減少させる方法。
育成中に成長温度を下げ、結晶の過飽和状態を意図的
に作りだし、ガーネット成分の減少を補う方法。成膜
時ガーネット成分を補充し、ガーネット成分の不足を補
う方法。等が提案されている。
【０００７】しかしながら、の方法では、坩堝内の対
流をコントロールする事が困難であるため、ガーネット
成分を大量に入れた効果が薄れる欠点がある。また、
の方法では、成長温度を低下させる事により過飽和状態
となり、メルトに結晶核が発生し易くなりスワール、ピ
ットの結晶欠陥発生の要因となる欠点がある。さらに、
の方法では、補充するメルトの温度コントロールが難
しく、育成中のメルト温度と補充するメルト温度が異な
ると育成中のメルトに刺激を与えるため、育成中の単結
晶にクラックが発生し易くなる欠点がある。
流をコントロールする事が困難であるため、ガーネット
成分を大量に入れた効果が薄れる欠点がある。また、
の方法では、成長温度を低下させる事により過飽和状態
となり、メルトに結晶核が発生し易くなりスワール、ピ
ットの結晶欠陥発生の要因となる欠点がある。さらに、
の方法では、補充するメルトの温度コントロールが難
しく、育成中のメルト温度と補充するメルト温度が異な
ると育成中のメルトに刺激を与えるため、育成中の単結
晶にクラックが発生し易くなる欠点がある。
【０００８】の方法は、結晶性の改善、非磁性基
板と磁性ガーネット単結晶の格子整合をはかる方法とし
ては条件的に困難であるといえる。磁性ガーネット単結
晶を厚膜化する際の問題は、溶融メルト中のガーネット
成分が減少することより、組成が変化する事である。初
期育成時の基板とガーネット単結晶の格子整合が、中期
及び後期ガーネット単結晶の育成においては、格子定数
がメルト中のガーネット成分の減少により変化するの
で、結果として非磁性基板と磁性ガーネット単結晶の間
に格子不整合が生じ、クラックの原因となっていた。こ
のように成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット単結晶膜
との格子定数差（以下ミスマッチと呼ぶ）を０にする事
は困難であった。
板と磁性ガーネット単結晶の格子整合をはかる方法とし
ては条件的に困難であるといえる。磁性ガーネット単結
晶を厚膜化する際の問題は、溶融メルト中のガーネット
成分が減少することより、組成が変化する事である。初
期育成時の基板とガーネット単結晶の格子整合が、中期
及び後期ガーネット単結晶の育成においては、格子定数
がメルト中のガーネット成分の減少により変化するの
で、結果として非磁性基板と磁性ガーネット単結晶の間
に格子不整合が生じ、クラックの原因となっていた。こ
のように成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット単結晶膜
との格子定数差（以下ミスマッチと呼ぶ）を０にする事
は困難であった。
【０００９】従って、本発明の目的は、液相エピタキシ
ャル法によるBi置換型磁性ガーネット膜の製造方法にお
いて、成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット単結晶膜と
のミスマッチを無くし、厚膜化による割れ（クラック）
等の結晶性を改善し、光学特性を低下させること無しに
厚膜化可能な単結晶組成を提供するものである。
ャル法によるBi置換型磁性ガーネット膜の製造方法にお
いて、成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット単結晶膜と
のミスマッチを無くし、厚膜化による割れ（クラック）
等の結晶性を改善し、光学特性を低下させること無しに
厚膜化可能な単結晶組成を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するためになされたもので、本発明の磁性ガー
ネットの製造方法は、液相エピタキシャル法によるBi置
換型磁性ガーネット膜の製造方法において、過冷却温度
△Ｔ（飽和温度−実際の成長温度（成膜後の非磁性基板
と磁性ガーネット膜との格子定数差が０になる成長温
度））と、実際の成長温度における補正温度Ｔとの関係
が、次式（数１），（数２） （数１）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−3.6℃ （数２）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−8.6℃ の直線の内側にあり、かつガーネット膜育成後の非磁性
基板と、Bi置換型磁性ガーネット膜との格子定数差が±
0.001Å以下になるよう成長温度を補正し育成するよう
にしたものである。
題を解決するためになされたもので、本発明の磁性ガー
ネットの製造方法は、液相エピタキシャル法によるBi置
換型磁性ガーネット膜の製造方法において、過冷却温度
△Ｔ（飽和温度−実際の成長温度（成膜後の非磁性基板
と磁性ガーネット膜との格子定数差が０になる成長温
度））と、実際の成長温度における補正温度Ｔとの関係
が、次式（数１），（数２） （数１）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−3.6℃ （数２）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−8.6℃ の直線の内側にあり、かつガーネット膜育成後の非磁性
基板と、Bi置換型磁性ガーネット膜との格子定数差が±
0.001Å以下になるよう成長温度を補正し育成するよう
にしたものである。
【００１１】
【作用】我々は鋭意研究した結果、初期、中期、後期そ
れぞれにおいて育成時の磁性ガーネット単結晶の格子定
数を調査した結果、初期、後期育成時の格子定数におい
て後期の格子定数が初期に比べマイナスになること見い
だした。
れぞれにおいて育成時の磁性ガーネット単結晶の格子定
数を調査した結果、初期、後期育成時の格子定数におい
て後期の格子定数が初期に比べマイナスになること見い
だした。
【００１２】磁性ガーネット単結晶の格子定数が小さく
なる事は、非磁性基板と格子整合しようとすると、メル
ト中の温度を上昇させる必要がある。つまり、育成初期
の成長温度を上昇させる事により、中期，後期の育成時
の格子整合をはかれる。ファラデー素子として利用する
際は、非磁性基板を除去するので、初期の成長膜は取り
除かれ、基板と成長膜の格子ミスマッチ０の磁性ガーネ
ット単結晶が得られ、結晶性が良好となる。
なる事は、非磁性基板と格子整合しようとすると、メル
ト中の温度を上昇させる必要がある。つまり、育成初期
の成長温度を上昇させる事により、中期，後期の育成時
の格子整合をはかれる。ファラデー素子として利用する
際は、非磁性基板を除去するので、初期の成長膜は取り
除かれ、基板と成長膜の格子ミスマッチ０の磁性ガーネ
ット単結晶が得られ、結晶性が良好となる。
【００１３】本発明によると、液相エピタキシャル法に
よるBi置換型磁性ガーネット膜の成膜において、式（数
１），（数２）の間の補正温度を設定することにより、
成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット単結晶の格子ミス
マッチが±0.001Åとなる。また、△Ｔ（結晶化し始め
る温度と育成温度との差）もまた磁性ガーネット単結晶
の構成元素で異なるが、式（数１），（数２）の間の補
正温度にする事により、格子ミスマッチが±0.001Åの
磁性ガーネット単結晶が得られる。
よるBi置換型磁性ガーネット膜の成膜において、式（数
１），（数２）の間の補正温度を設定することにより、
成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット単結晶の格子ミス
マッチが±0.001Åとなる。また、△Ｔ（結晶化し始め
る温度と育成温度との差）もまた磁性ガーネット単結晶
の構成元素で異なるが、式（数１），（数２）の間の補
正温度にする事により、格子ミスマッチが±0.001Åの
磁性ガーネット単結晶が得られる。
【００１４】式（数１）より上に補正温度を設定した場
合、成長後の膜はクラック等の結晶欠陥が発生し好まし
くない。又、式（数２）より下に補正温度を設定した場
合、スワールピットの結晶欠陥が発生し好ましくない。
磁性ガーネットの構成元素で異なるが、式（数１），
（数２）の間に補正温度を設定する事で、結晶性良好な
磁性ガーネット単結晶が得られる。
合、成長後の膜はクラック等の結晶欠陥が発生し好まし
くない。又、式（数２）より下に補正温度を設定した場
合、スワールピットの結晶欠陥が発生し好ましくない。
磁性ガーネットの構成元素で異なるが、式（数１），
（数２）の間に補正温度を設定する事で、結晶性良好な
磁性ガーネット単結晶が得られる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例に従い詳細に説明す
る。本発明の磁性ガーネットの製造方法は、液相エピタ
キシャル法によるBi置換型磁性ガーネット膜の製造方法
において、過冷却温度△Ｔ（飽和温度−実際の成長温度
（成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット膜との格子定数
差が０になる成長温度））と、実際の成長温度における
補正温度Ｔとの関係が、次式（数１），（数２） （数１）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−3.6℃ （数２）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−8.6℃ の直線の内側にあり、かつガーネット膜育成後の非磁性
基板と、Bi置換型磁性ガーネット膜との格子定数差が±
0.001Å以下になるよう成長温度を補正し育成するよう
にしたものである。
る。本発明の磁性ガーネットの製造方法は、液相エピタ
キシャル法によるBi置換型磁性ガーネット膜の製造方法
において、過冷却温度△Ｔ（飽和温度−実際の成長温度
（成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット膜との格子定数
差が０になる成長温度））と、実際の成長温度における
補正温度Ｔとの関係が、次式（数１），（数２） （数１）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−3.6℃ （数２）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−8.6℃ の直線の内側にあり、かつガーネット膜育成後の非磁性
基板と、Bi置換型磁性ガーネット膜との格子定数差が±
0.001Å以下になるよう成長温度を補正し育成するよう
にしたものである。
【００１６】PbＯ−Bi2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3をフラックス成分と
して構成元素の酸化物を調合し、メルト後ＬＰＥ法によ
りBi置換型磁性ガーネット単結晶を育成し、補正温度、
格子ミスマッチ、結晶性を調査した結果を表１に示す。
ただし、非磁性基板としてCaMgZr置換型ＧＧＧを使用し
た。又、表２に式（数１），（数２）の間以外に補正温
度を設定した例を参考に示す。
して構成元素の酸化物を調合し、メルト後ＬＰＥ法によ
りBi置換型磁性ガーネット単結晶を育成し、補正温度、
格子ミスマッチ、結晶性を調査した結果を表１に示す。
ただし、非磁性基板としてCaMgZr置換型ＧＧＧを使用し
た。又、表２に式（数１），（数２）の間以外に補正温
度を設定した例を参考に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】本発明によると、液相エピタキシャル法
によるBi置換型磁性ガーネット膜の成膜において、式
（数１），（数２）の間の補正温度を設定することによ
り、成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット単結晶の格子
ミスマッチが±0.001Åとなる。また、△Ｔ（結晶化し
始める温度と育成温度との差）もまた磁性ガーネット単
結晶の構成元素で異なるが、式（数１），（数２）の間
の補正温度にする事により、格子ミスマッチが±0.001
Åの結晶性良好なBi置換型磁性ガーネット単結晶が得ら
れ、歩留りが向上し安価な磁気光学素子を提供できるも
のである。
によるBi置換型磁性ガーネット膜の成膜において、式
（数１），（数２）の間の補正温度を設定することによ
り、成膜後の非磁性基板と磁性ガーネット単結晶の格子
ミスマッチが±0.001Åとなる。また、△Ｔ（結晶化し
始める温度と育成温度との差）もまた磁性ガーネット単
結晶の構成元素で異なるが、式（数１），（数２）の間
の補正温度にする事により、格子ミスマッチが±0.001
Åの結晶性良好なBi置換型磁性ガーネット単結晶が得ら
れ、歩留りが向上し安価な磁気光学素子を提供できるも
のである。
Claims (1)
- 【請求項１】 液相エピタキシャル法によるBi置換型磁
性ガーネット膜の製造方法において、過冷却温度△Ｔ
（飽和温度−実際の成長温度（成膜後の非磁性基板と磁
性ガーネット膜との格子定数差が０になる成長温度））
と、実際の成長温度における補正温度Ｔとの関係が、次
式（数１），（数２） （数１）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−3.6℃ （数２）補正温度（Ｔ）＝0.2×△Ｔ−8.6℃ の直線の内側にあり、かつガーネット膜育成後の非磁性
基板と、Bi置換型磁性ガーネット膜との格子定数差が±
0.001Å以下になるよう成長温度を補正し育成すること
を特徴とするBi置換型磁性ガーネットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1696994A JPH07206594A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 磁性ガーネットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1696994A JPH07206594A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 磁性ガーネットの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07206594A true JPH07206594A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11930923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1696994A Pending JPH07206594A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 磁性ガーネットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07206594A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017007873A (ja) * | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化物単結晶の製造方法 |
| JP2021098618A (ja) * | 2019-12-20 | 2021-07-01 | 住友金属鉱山株式会社 | ビスマス置換希土類−鉄ガーネット膜の液相エピタキシャル育成方法 |
-
1994
- 1994-01-17 JP JP1696994A patent/JPH07206594A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017007873A (ja) * | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化物単結晶の製造方法 |
| JP2021098618A (ja) * | 2019-12-20 | 2021-07-01 | 住友金属鉱山株式会社 | ビスマス置換希土類−鉄ガーネット膜の液相エピタキシャル育成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040604 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |