JPS6034806B2 - 磁気バブル用磁性構造体 - Google Patents
磁気バブル用磁性構造体Info
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- JPS6034806B2 JPS6034806B2 JP53003241A JP324178A JPS6034806B2 JP S6034806 B2 JPS6034806 B2 JP S6034806B2 JP 53003241 A JP53003241 A JP 53003241A JP 324178 A JP324178 A JP 324178A JP S6034806 B2 JPS6034806 B2 JP S6034806B2
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- Japan
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- substrate
- layer
- garnet
- anisotropy
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- 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
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10S428/90—Magnetic feature
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内部で単一磁壁磁区を高速転送させるに好適な
磁性構造体であって、この磁性構造体が格子定数ａ，の
単結晶非磁性基板と、この基板上に堆積され格子定数ａ
２を有するマンガン置換希士類鉄ガーネット単結晶層と
を具え、単一磁壁磁区を高速転送するための磁性構造体
に関するものである。
磁性構造体であって、この磁性構造体が格子定数ａ，の
単結晶非磁性基板と、この基板上に堆積され格子定数ａ
２を有するマンガン置換希士類鉄ガーネット単結晶層と
を具え、単一磁壁磁区を高速転送するための磁性構造体
に関するものである。
単一磁壁磁区、殊に円柱磁区ぐ磁気バブル」）を発生且
つ転送させる為に、固有異方性及び／又は非立方晶単藤
異万性（歪み誘導異方性又は結晶成長誘導異方性）を有
する磁性ガーネット材料を用いることは周知である。
つ転送させる為に、固有異方性及び／又は非立方晶単藤
異万性（歪み誘導異方性又は結晶成長誘導異方性）を有
する磁性ガーネット材料を用いることは周知である。
この性質を利用して誘起磁化容易軸を磁性材料層面に略
々垂直ならしめることにより磁気バルブを形成すること
ができる。しかし、斯かる種類の材料を用いたのでは、
磁気バブルの転送速度が実用上或る制限を受けることが
判っている。即ち、比較的低い値の印加駆動磁界に於て
早くも約１０ｍ／ｓｅｃの所謂「飽和」速度に達してし
まう。ところでｌｎにｒ順ｔｉｏｎａＩＣｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅ ｏｎ ＮＥｇｎｅｔｉｃ Ｂ肋ｂｌｅｓ（１３
−１５Ｓｅｐｔｅｍはｒｌ９７６；Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ
）での「Ｉｎｃｒｅａｓｅｄｄｏｍａｉｎ Ｗａｌｌ
ｖｅｌｏｃｉｔｊｅｓ ｖｉａ ａｎ ｏれｈｏｒｈｏ
ｍｂｉｃａｎｉｓｏｔｒｏｐｙｌｎ鱗ｍｅｔｅｐｉｔａ
ｘｉａｌ ｆｉｌｍｓ」と題する講演のアブストラクト
によれば、転送速度を高めるには斜方晶異万性を有する
磁性ガーネット層を使えば良いことが知られる。この斜
方晶異方性を有する磁性ガーネット層には層面内に「困
難さ」の程度が異る２本の磁化「困難」軸が存在するが
、これらの軸はいまいま磁化中間軸及び磁化困難軸と呼
ばれる。その結果前記磁性ガーネット層面内に生ずる異
万性は、外部磁界をこの磁性ガーネット層面に印加する
のと同じように速度を高める効果を有するこが判明した
。（しかし外部磁界の方は磁気バブルを利用する多くの
用途には概して不都合である。）本発明に至る研究過程
中に、（Ｅｕ，Ｌｕ）３（ＦｅＡＩ）５０，２から成り
且つ斜方晶異方性をも有す既知の磁性ガーネット層では
、従来不可能であった４００ｍ／ｓｅｃという磁気バブ
ル転送速度を実現できるが、その為には駆動力を供給す
るのに１００エールステッドを遥かに越える強磁界を印
加せねばならぬことが判明した。本発明の目的は、比較
的低い駆動磁界でも極めて高速に（１０の／ｓｅｃ以上
）磁気バブルを転送さることが可能な斜方晶異万性を有
する磁性ガーネット材料を提供するにある。
々垂直ならしめることにより磁気バルブを形成すること
ができる。しかし、斯かる種類の材料を用いたのでは、
磁気バブルの転送速度が実用上或る制限を受けることが
判っている。即ち、比較的低い値の印加駆動磁界に於て
早くも約１０ｍ／ｓｅｃの所謂「飽和」速度に達してし
まう。ところでｌｎにｒ順ｔｉｏｎａＩＣｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅ ｏｎ ＮＥｇｎｅｔｉｃ Ｂ肋ｂｌｅｓ（１３
−１５Ｓｅｐｔｅｍはｒｌ９７６；Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ
）での「Ｉｎｃｒｅａｓｅｄｄｏｍａｉｎ Ｗａｌｌ
ｖｅｌｏｃｉｔｊｅｓ ｖｉａ ａｎ ｏれｈｏｒｈｏ
ｍｂｉｃａｎｉｓｏｔｒｏｐｙｌｎ鱗ｍｅｔｅｐｉｔａ
ｘｉａｌ ｆｉｌｍｓ」と題する講演のアブストラクト
によれば、転送速度を高めるには斜方晶異万性を有する
磁性ガーネット層を使えば良いことが知られる。この斜
方晶異方性を有する磁性ガーネット層には層面内に「困
難さ」の程度が異る２本の磁化「困難」軸が存在するが
、これらの軸はいまいま磁化中間軸及び磁化困難軸と呼
ばれる。その結果前記磁性ガーネット層面内に生ずる異
万性は、外部磁界をこの磁性ガーネット層面に印加する
のと同じように速度を高める効果を有するこが判明した
。（しかし外部磁界の方は磁気バブルを利用する多くの
用途には概して不都合である。）本発明に至る研究過程
中に、（Ｅｕ，Ｌｕ）３（ＦｅＡＩ）５０，２から成り
且つ斜方晶異方性をも有す既知の磁性ガーネット層では
、従来不可能であった４００ｍ／ｓｅｃという磁気バブ
ル転送速度を実現できるが、その為には駆動力を供給す
るのに１００エールステッドを遥かに越える強磁界を印
加せねばならぬことが判明した。本発明の目的は、比較
的低い駆動磁界でも極めて高速に（１０の／ｓｅｃ以上
）磁気バブルを転送さることが可能な斜方晶異万性を有
する磁性ガーネット材料を提供するにある。
本発明は、格子定数ａ，を有する単結晶非性基板と、こ
の基板上に堆積され格子定数ａ２を有するマンガン置換
希±類鉄ガーネット単結晶層とを具え、単一磁壁磁区を
高速転送するための層状磁性４構造体において、基板の
堆積面を（１１０）結晶面にほぼ平行とし、ａ２＞ａ，
としこれにより前言己結晶面を圧縮状態とし、ａ２とａ
，との差をミスフィットが三富三≦−１×１０−３とな
るようにし、鉄イオンの少なくとも３％をマンガンイオ
ンで置換したことを特徴とする。
の基板上に堆積され格子定数ａ２を有するマンガン置換
希±類鉄ガーネット単結晶層とを具え、単一磁壁磁区を
高速転送するための層状磁性４構造体において、基板の
堆積面を（１１０）結晶面にほぼ平行とし、ａ２＞ａ，
としこれにより前言己結晶面を圧縮状態とし、ａ２とａ
，との差をミスフィットが三富三≦−１×１０−３とな
るようにし、鉄イオンの少なくとも３％をマンガンイオ
ンで置換したことを特徴とする。
以下に説明するように、本発明磁性ガーネット層内での
磁気バブルの転送速度は既知の斜方晶層内での磁気バブ
ルの転送速度に比肩し得るものであるが、それでいて本
発明磁性ガーネット層内では磁気バブルの移動度が高い
ため、この高い転送速度を現するのに要する駆動磁界が
比較的弱くてすむという重要な利点を有する。
磁気バブルの転送速度は既知の斜方晶層内での磁気バブ
ルの転送速度に比肩し得るものであるが、それでいて本
発明磁性ガーネット層内では磁気バブルの移動度が高い
ため、この高い転送速度を現するのに要する駆動磁界が
比較的弱くてすむという重要な利点を有する。
磁性ガーネット層を基板の｛１１０｝面上に圧縮力を与
えた状態で成長させる結果、斜方対称を有する磁性ガー
ネット層が得られるが、この磁性ガーネット層の材料の
磁歪定数と、基板の格子定数と基板上に成長させた磁性
ガーネット層の格子定数との間の差、即ち所謂「ミスフ
ィット」との積により所言胃する異万性が決まる。
えた状態で成長させる結果、斜方対称を有する磁性ガー
ネット層が得られるが、この磁性ガーネット層の材料の
磁歪定数と、基板の格子定数と基板上に成長させた磁性
ガーネット層の格子定数との間の差、即ち所謂「ミスフ
ィット」との積により所言胃する異万性が決まる。
そして、磁気バブルの転送速度はこの異方性の大きれこ
より定まり、磁気バブルの移動度を高くするには異万性
を大きくする必要がある。今、基板の格子定数をａ．、
基板上に形成した磁性カー−ネット層の格子定数をもと
するミスフィットはａ三富三で定義される。第４図はマ
ンガン置換希土類鉄ガーネット層のミスフィットと異方
性の関係を示すグラフである。機軸はミスフィットの大
きさを示し、縦軸は磁気異方性エネルギーを示している
。第４図から明らかなようにミスフィットが負の方向に
大きくなるにつれて異方性が大きくなる。よって、基板
と磁性ガ−ネット層の格子定数の差筆，一ａ２を大きく
すれば異万性も大きくなり、磁気バブルの転送速度を大
きくできることになる。しかし、格子定数の差を大きく
すると製造時にクラック等が発生し限界がある。従って
、格子定数の差を大きくすることなく異万性を大きくで
きる方法が必要となる。一方、第５図は磁性ガーネット
層に含まれる鉄イオンをマンガンイオンで置換した場合
の置換量と異方性との関係を表わすグラフである。
より定まり、磁気バブルの移動度を高くするには異万性
を大きくする必要がある。今、基板の格子定数をａ．、
基板上に形成した磁性カー−ネット層の格子定数をもと
するミスフィットはａ三富三で定義される。第４図はマ
ンガン置換希土類鉄ガーネット層のミスフィットと異方
性の関係を示すグラフである。機軸はミスフィットの大
きさを示し、縦軸は磁気異方性エネルギーを示している
。第４図から明らかなようにミスフィットが負の方向に
大きくなるにつれて異方性が大きくなる。よって、基板
と磁性ガ−ネット層の格子定数の差筆，一ａ２を大きく
すれば異万性も大きくなり、磁気バブルの転送速度を大
きくできることになる。しかし、格子定数の差を大きく
すると製造時にクラック等が発生し限界がある。従って
、格子定数の差を大きくすることなく異万性を大きくで
きる方法が必要となる。一方、第５図は磁性ガーネット
層に含まれる鉄イオンをマンガンイオンで置換した場合
の置換量と異方性との関係を表わすグラフである。
第５図から理解できるようにマンガン置換量を増加する
につれて異方度が大きくなってゆく。このように、通常
の磁性ガーネット料で鉄原子が占める結晶格子点を磁歪
定数に大きく寄与するＭｎ３十で層摸すれば、基板の格
子定数と基板上に成長させた磁性ガーネット層の格子定
数との差ぐミスフィット」）を大きくする必要がなく、
これにより結晶成長プロセスが簡単になる。実験が示す
ところによれば、Ｍｎ３十の置換量により決まることで
あるが、一１×１０‐３の「ミスフィット」で以つて課
せられた要求（斜方晶異万性及び磁区形成）を十分満足
できる。歪み誘導異方性の場合には、圧縮力を与えた状
態で成長させた磁性ガーネット層面の法線方向に磁化容
易軸を確実に向けるため、一般式Ｒ３Ｆｅ５−ｙＭｎｙ
０．２でｙＺＯ．１５となるようにＭｎ置換量を選ぶと
好適である。
につれて異方度が大きくなってゆく。このように、通常
の磁性ガーネット料で鉄原子が占める結晶格子点を磁歪
定数に大きく寄与するＭｎ３十で層摸すれば、基板の格
子定数と基板上に成長させた磁性ガーネット層の格子定
数との差ぐミスフィット」）を大きくする必要がなく、
これにより結晶成長プロセスが簡単になる。実験が示す
ところによれば、Ｍｎ３十の置換量により決まることで
あるが、一１×１０‐３の「ミスフィット」で以つて課
せられた要求（斜方晶異万性及び磁区形成）を十分満足
できる。歪み誘導異方性の場合には、圧縮力を与えた状
態で成長させた磁性ガーネット層面の法線方向に磁化容
易軸を確実に向けるため、一般式Ｒ３Ｆｅ５−ｙＭｎｙ
０．２でｙＺＯ．１５となるようにＭｎ置換量を選ぶと
好適である。
すなわち、鉄イオンに対するＭｎイオンの置換量を３％
以上とすることが望ましい。Ｍが十置換が滋歪定数に与
える寄与は非常に大きいから、磁性ガーネット材料に徴
量導入するだけでよい。
以上とすることが望ましい。Ｍが十置換が滋歪定数に与
える寄与は非常に大きいから、磁性ガーネット材料に徴
量導入するだけでよい。
これは各種装置への応用上重要であって、磁性ガーネッ
ト材料の諸特性、例えば磁化、減衰作用及び保磁力が置
換によりあまり影響されないことを意味する。例えば、
Ｍｎ３十で置換したガドリニウムルテシゥムー鉄ガーネ
ット層が既に作られているが、その保磁力は約０．０２
エールステッドであり、これは装置への応用上魅力的に
低い値である。強磁性共鳴測定が示すところによれば、
この種磁性ガーネット層内でＭザ十イオンが減衰作用に
与える寄与は無視できる程小さい。かくして凡ゆる現行
希士類−鉄ガーネット組成から、所望斜方晶異方性を有
し、Ｍが十で置換した磁性ガーネット層を成長させ、磁
気バブルの用途に充てることができる。本明細書を通じ
て「希土類」という用語は原子番号３９又は５７乃至７
１（両端を含む）の元素を指称するものとする。各々の
特殊な用途に対し、その用途に最も適した特性を与える
組成を選ぶことができる。
ト材料の諸特性、例えば磁化、減衰作用及び保磁力が置
換によりあまり影響されないことを意味する。例えば、
Ｍｎ３十で置換したガドリニウムルテシゥムー鉄ガーネ
ット層が既に作られているが、その保磁力は約０．０２
エールステッドであり、これは装置への応用上魅力的に
低い値である。強磁性共鳴測定が示すところによれば、
この種磁性ガーネット層内でＭザ十イオンが減衰作用に
与える寄与は無視できる程小さい。かくして凡ゆる現行
希士類−鉄ガーネット組成から、所望斜方晶異方性を有
し、Ｍが十で置換した磁性ガーネット層を成長させ、磁
気バブルの用途に充てることができる。本明細書を通じ
て「希土類」という用語は原子番号３９又は５７乃至７
１（両端を含む）の元素を指称するものとする。各々の
特殊な用途に対し、その用途に最も適した特性を与える
組成を選ぶことができる。
そしてその特性はＭｎ３十で置換しても殆ど変わらない
。磁気バブルに用いるのに好適なことが判明している組
成は、例えば、（Ｙ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｙｂ，
Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｙｂ，Ｓｍ）３Ｆｅ５０，２
，（Ｌｕ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｔｍ，Ｅｕ）３Ｆ
ｅ５０，２，（Ｙ，Ｔｍ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｙ
，Ｙｂ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｌｕ，Ｓｍ）３Ｆｅ
５０，２，（Ｙｂ，Ｔｍ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０．２，（Ｙ
ｂ，Ｌｕ，Ｓｍ）３Ｆｅ５０，２，（ Ｙ ，Ｔｍ，Ｓ
ｍ ）３Ｆｅ５０，２ ，（ Ｙ ，Ｌｕ ，Ｅｕ）３
Ｆｅ５０，２，（Ｓｍ，Ｔｍ）３Ｆｅ５０，２，（Ｌａ
，Ｌｕ）３Ｆｅ５０，２である。
。磁気バブルに用いるのに好適なことが判明している組
成は、例えば、（Ｙ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｙｂ，
Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｙｂ，Ｓｍ）３Ｆｅ５０，２
，（Ｌｕ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｔｍ，Ｅｕ）３Ｆ
ｅ５０，２，（Ｙ，Ｔｍ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｙ
，Ｙｂ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０，２，（Ｌｕ，Ｓｍ）３Ｆｅ
５０，２，（Ｙｂ，Ｔｍ，Ｅｕ）３Ｆｅ５０．２，（Ｙ
ｂ，Ｌｕ，Ｓｍ）３Ｆｅ５０，２，（ Ｙ ，Ｔｍ，Ｓ
ｍ ）３Ｆｅ５０，２ ，（ Ｙ ，Ｌｕ ，Ｅｕ）３
Ｆｅ５０，２，（Ｓｍ，Ｔｍ）３Ｆｅ５０，２，（Ｌａ
，Ｌｕ）３Ｆｅ５０，２である。
飽和磁化の値を調整するためには、更にこの組成を非磁
性イオンで「希釈」することが必要である。
性イオンで「希釈」することが必要である。
この目的には夫々ＡＩ及びＧａ並びにＣａ又はＳｒとＣ
ｅ又はＳｉとの組合わせが好適である。実施例と添付図
面につき本発明を説明する。結晶成長過程化学蒸着法（
ＣＶＤ法）又は液相ェピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）
のような結晶成長法を用いて磁気バブル層（磁性ガーネ
ット層）１を基板２上にェピタキシャル成長させること
ができる（第１図）。
ｅ又はＳｉとの組合わせが好適である。実施例と添付図
面につき本発明を説明する。結晶成長過程化学蒸着法（
ＣＶＤ法）又は液相ェピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）
のような結晶成長法を用いて磁気バブル層（磁性ガーネ
ット層）１を基板２上にェピタキシャル成長させること
ができる（第１図）。
磁化容易軸が磁性ガーネット層に垂直方向を向くように
この磁気バブル層（磁性ガーネット層）を成長させるに
は、ＬＰＥ法が殊に好適である。ＬＰＥ法は次のように
して行う。
この磁気バブル層（磁性ガーネット層）を成長させるに
は、ＬＰＥ法が殊に好適である。ＬＰＥ法は次のように
して行う。
容量１００ｃｃの白金るつぼを炉内に置くが、この中に
予め磁気バブル層（磁性ガーネット層）の成長に必要な
酸化物を熔解させたＰｂ○−Ｂ２０３の融成物を入れる
。るつぼの内容物を灘拝しながら飽和温度以上に加熱し
、次いで結晶成長温度迄冷却する。その上に結晶を成長
させたいと望む面を切り出して研摩したガドリニウムー
ガリウムガーネット基板（非磁性基板）を白金ホルダー
に入れて、これを或る時間前記融成物中に浸債する。水
平浸債法でも垂直嬢債法でもよいが、一般に垂直浸債法
では結晶成長過適中渡洋を行うことはないのに対し、水
平浸漁法では結晶成長過程中融成物を損拝する。前記ガ
ドリニウムーガリウムガーネット基板上に成長させた磁
気バブル層（磁性ガーネット層）の厚さが十分になった
ら、前記基板を融成物から引上げる。残留フラツクスが
もしあれば、これを硝酸と酢酸の希薄混合液で除去する
。上記方法で一般組成（Ｇｄ，Ｌｕ）３（Ｆｅ，Ｍｎ３
十，Ｎ）５０，２を満足する多種類の磁気バブル層（磁
性ガーネット層）を成長させることができる。
予め磁気バブル層（磁性ガーネット層）の成長に必要な
酸化物を熔解させたＰｂ○−Ｂ２０３の融成物を入れる
。るつぼの内容物を灘拝しながら飽和温度以上に加熱し
、次いで結晶成長温度迄冷却する。その上に結晶を成長
させたいと望む面を切り出して研摩したガドリニウムー
ガリウムガーネット基板（非磁性基板）を白金ホルダー
に入れて、これを或る時間前記融成物中に浸債する。水
平浸債法でも垂直嬢債法でもよいが、一般に垂直浸債法
では結晶成長過適中渡洋を行うことはないのに対し、水
平浸漁法では結晶成長過程中融成物を損拝する。前記ガ
ドリニウムーガリウムガーネット基板上に成長させた磁
気バブル層（磁性ガーネット層）の厚さが十分になった
ら、前記基板を融成物から引上げる。残留フラツクスが
もしあれば、これを硝酸と酢酸の希薄混合液で除去する
。上記方法で一般組成（Ｇｄ，Ｌｕ）３（Ｆｅ，Ｍｎ３
十，Ｎ）５０，２を満足する多種類の磁気バブル層（磁
性ガーネット層）を成長させることができる。
この組成が最適な磁気バブル層（磁性ガーネット層）を
与える訳ではないが、本発明の目的達成上結晶成長が容
易であるという理由で選ばれたのである。上記一般組成
に基づいて磁気バブル層（磁性ガーネット層）を成長さ
せる方法を特徴的に示す美施例を以下に記載する。
与える訳ではないが、本発明の目的達成上結晶成長が容
易であるという理由で選ばれたのである。上記一般組成
に基づいて磁気バブル層（磁性ガーネット層）を成長さ
せる方法を特徴的に示す美施例を以下に記載する。
実施例
ガドリニウムガリウムガーネット基板の
｛１１０｝面上に組成がＧも，．Ｌ叱．９ＦｅＭＭｎ３
十Ｍ５ＡＩｏ．窃０．２の層を成長させるため、融成物
（メルト）の組成を以下の通りとした。
十Ｍ５ＡＩｏ．窃０．２の層を成長させるため、融成物
（メルト）の組成を以下の通りとした。
ＰＯ０ ４００夕Ｂ０３
１０夕Ｆｅ２０３
３０夕Ｍｎ０２
５９Ｇも０３ ２．５夕Ｌ
ｕ２０３ １．１５タＮ２０３
０．７夕（１１０）面上に
結晶成長させるため前記基板を温度８２０００で２５分
間融成物中に峯直浸潰させた。
１０夕Ｆｅ２０３
３０夕Ｍｎ０２
５９Ｇも０３ ２．５夕Ｌ
ｕ２０３ １．１５タＮ２０３
０．７夕（１１０）面上に
結晶成長させるため前記基板を温度８２０００で２５分
間融成物中に峯直浸潰させた。
成長層の厚さは２３仏の、ミスフイットａ三宝三は−２
．５×１０‐３であった。磁気特性の測定値は次の通り
であった。４ｍＭＳ（飽和磁化）＝１６９ガウス ー（特性長）コ１．１４仏の ＱＩ：Ｋｕ／２汀ＭＳ２ ニ２４．６ ．Ｑ２＝△／２
ｍＭＳ２ ＝４０．５ Ｈｃ＝０．７エールステツド 第２図は斜方晶異万一性を定義するのに普通に使われる
座標系を示す。
．５×１０‐３であった。磁気特性の測定値は次の通り
であった。４ｍＭＳ（飽和磁化）＝１６９ガウス ー（特性長）コ１．１４仏の ＱＩ：Ｋｕ／２汀ＭＳ２ ニ２４．６ ．Ｑ２＝△／２
ｍＭＳ２ ＝４０．５ Ｈｃ＝０．７エールステツド 第２図は斜方晶異万一性を定義するのに普通に使われる
座標系を示す。
磁気異万性エネルギーＦは次のように書き表わせる。
Ｆ＝ＫｕＳｉｎ２８十△Ｓｉｎ２８Ｓｉｎ２つここでＫ
ｕは磁化容易軸ｚと磁化中間軸ｘとのエネルギー差を表
わし、他方△は磁化中間軸ｘと磁化困難軸ｙとのェネル
ギ−差を表わす。
ｕは磁化容易軸ｚと磁化中間軸ｘとのエネルギー差を表
わし、他方△は磁化中間軸ｘと磁化困難軸ｙとのェネル
ギ−差を表わす。
ひとＪとは磁化Ｍの方向を指す。速度測定
磁壁速度は所謂「バフル・コラプス法」（Ａ．日．Ｂｏ
ｂｅｃｋ ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｌ９７０ ＦｅｎｉｔｅｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｋｙ
ｏの，Ｊａｐａｎ，Ｐａ鉾３６１参照）によって測定し
た。
ｂｅｃｋ ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｌ９７０ ＦｅｎｉｔｅｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｋｙ
ｏの，Ｊａｐａｎ，Ｐａ鉾３６１参照）によって測定し
た。
この「バブル・コラブス法」では安定な磁気バブル３を
形成するのに必要なバイアス磁界Ｈｂ（第１図）をパル
ス磁界Ｈｐで以つてかさ上げして全磁界の値がスタティ
ックなコラプス磁界（消失磁界）を越えるようにする。
パルス磁界がかかっている間、磁気バブル３の半径は最
初の値Ｒ，からこの磁界パルス幅によって決まる一層小
さな値Ｒ２に向って減少する。磁界パルスＨｐが終了す
る瞬時に於て磁気バブル・ドメィンの半径Ｒ２が磁気バ
ブルが不安定になる半径Ｒｏより大きい場合は、磁気バ
ブルは再度膨脹して最後には元の半径Ｒ，迄回復する。
磁界パルスが終了する瞬時に於て、Ｒ２がＲｏより小さ
い場合は、磁気バブルは崩壊し続け、最後には消滅（コ
ラプス）する。所定パルス振幅と関連してＲ２が丁度Ｒ
ｏに等しくなる磁界パルス幅が存在する。この磁界パル
ス幅により磁気バブル・コラプス時間丁が決まる。実際
上は常に、測定系列毎にバイアス磁界Ｈｂを一定にする
。本例に於ては、本発明磁性構造体を測定する場合はバ
イアス磁界Ｈｂをコラプス磁界の値より１０エールステ
ッド低くし、既知の斜方晶異万性を有する磁気バブル層
を具備する磁性構造体を測定する場合はバイアス磁界Ｈ
ｂをコラプス磁界より２４エールステッド低くした。多
数の種々のパルス振幅に対して同時に生成された多数の
磁気バブルを測定してコラプス時間分布を決める。こう
すると磁壁速度が△Ｒ／７で与えられる。ここで△Ｒ＝
Ｒ，一Ｒｏである。第３図はれ／ｓｅｃの単位で測った
滋壁速度△Ｒ／丁を縦軸にとり、エールステッドで測っ
た前記磁界パルス振幅△Ｈｐを横軸にとり、一方では磁
価容易軸を（１１０）面に垂直な方向とする本発明磁性
材料層につき測定し（直線１）、他方では同じく磁化容
易軸を（１１０）面に垂直な方向とするがＭｎを欠く組
成の希土類−鉄ガーネット層につき測定した多数の磁壁
速度の実測値を示したものである。Ｒ，とＲｏの値は材
料パラメータに基づいて計算した。
形成するのに必要なバイアス磁界Ｈｂ（第１図）をパル
ス磁界Ｈｐで以つてかさ上げして全磁界の値がスタティ
ックなコラプス磁界（消失磁界）を越えるようにする。
パルス磁界がかかっている間、磁気バブル３の半径は最
初の値Ｒ，からこの磁界パルス幅によって決まる一層小
さな値Ｒ２に向って減少する。磁界パルスＨｐが終了す
る瞬時に於て磁気バブル・ドメィンの半径Ｒ２が磁気バ
ブルが不安定になる半径Ｒｏより大きい場合は、磁気バ
ブルは再度膨脹して最後には元の半径Ｒ，迄回復する。
磁界パルスが終了する瞬時に於て、Ｒ２がＲｏより小さ
い場合は、磁気バブルは崩壊し続け、最後には消滅（コ
ラプス）する。所定パルス振幅と関連してＲ２が丁度Ｒ
ｏに等しくなる磁界パルス幅が存在する。この磁界パル
ス幅により磁気バブル・コラプス時間丁が決まる。実際
上は常に、測定系列毎にバイアス磁界Ｈｂを一定にする
。本例に於ては、本発明磁性構造体を測定する場合はバ
イアス磁界Ｈｂをコラプス磁界の値より１０エールステ
ッド低くし、既知の斜方晶異万性を有する磁気バブル層
を具備する磁性構造体を測定する場合はバイアス磁界Ｈ
ｂをコラプス磁界より２４エールステッド低くした。多
数の種々のパルス振幅に対して同時に生成された多数の
磁気バブルを測定してコラプス時間分布を決める。こう
すると磁壁速度が△Ｒ／７で与えられる。ここで△Ｒ＝
Ｒ，一Ｒｏである。第３図はれ／ｓｅｃの単位で測った
滋壁速度△Ｒ／丁を縦軸にとり、エールステッドで測っ
た前記磁界パルス振幅△Ｈｐを横軸にとり、一方では磁
価容易軸を（１１０）面に垂直な方向とする本発明磁性
材料層につき測定し（直線１）、他方では同じく磁化容
易軸を（１１０）面に垂直な方向とするがＭｎを欠く組
成の希土類−鉄ガーネット層につき測定した多数の磁壁
速度の実測値を示したものである。Ｒ，とＲｏの値は材
料パラメータに基づいて計算した。
これに関連してバブル・コラプス法の解析がＤｏｒｌｅ
ｙｎとＤｒｕｙｖｅｓｔｅｉｉｎ に よ り「 Ａｐ
ｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｏｓ」１９７３年１月号第１６７
頁に発表されていることを注意しておく。第３図を見る
と、本発明磁気バブル構造体によれば強さが３０エール
ステッド‘こすぎない磁界を印加しただけで約４００ｍ
／ｓｅｃもの滋壁速度を達成できることが明示されてい
ることが注意をひく（直線１）。
ｙｎとＤｒｕｙｖｅｓｔｅｉｉｎ に よ り「 Ａｐ
ｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｏｓ」１９７３年１月号第１６７
頁に発表されていることを注意しておく。第３図を見る
と、本発明磁気バブル構造体によれば強さが３０エール
ステッド‘こすぎない磁界を印加しただけで約４００ｍ
／ｓｅｃもの滋壁速度を達成できることが明示されてい
ることが注意をひく（直線１）。
この３０エールステッドという磁界の強さは、斜方晶異
方性を有する既知の磁性構造体で４００の／ｓｅｃに比
肩し得る磁壁速度を達成するに要する磁界の強さに比べ
て可成り低い。′他方／ぐィアス磁界は両側定を通じて
コラプス磁界とラン・アカト磁界との中間の強さとした
。関連磁気バブル構造体の磁気バブルの移動度は２本の
直線の勾配から導びける。
方性を有する既知の磁性構造体で４００の／ｓｅｃに比
肩し得る磁壁速度を達成するに要する磁界の強さに比べ
て可成り低い。′他方／ぐィアス磁界は両側定を通じて
コラプス磁界とラン・アカト磁界との中間の強さとした
。関連磁気バブル構造体の磁気バブルの移動度は２本の
直線の勾配から導びける。
直線１からは１９の・ｓｅｃ‐１０ｅ‐１の移動度が、
直線０からは４．１肌・ｓｅｃ‐１０ｅ‐１の移動度が
得られる。このように本発明磁性構造体では斜方晶異方
性を有するがＭｎを次く既知の磁性構造体に比て移動度
が４倍よりずっと大きくなる。第３図に示した以上の磁
界強度領域では測定をしていない。従って所謂飽和速度
となる領域には達していない。しかし、得られたデータ
から計算して既知の磁性構造体ではピーク速度が約１３
００ｍ／ｓｅｃであるのに対して本発明による磁性構造
体ではピーク速度が約１５００の／ｓｅｃに達すると見
られる。（比較の為云うと、斜方晶異方性を欠く既知の
磁性構造体でのピーク速度は約７０ｍ／ｓｅｃにすぎな
い）。これらピ−ク速度自体は実用面よりも理論上重要
‐乙あるにすぎないが、ピーク速度が高ければ、それだ
け飽和速度も高いのである。第２系列の実験は一般組成
（玖Ｙ）３（ＦｅＭｎＧａ）５０，２を基にしてガドリ
ニウムガリウムガーネット基板の（１１０）面上に磁気
バブル層を成長させたものである。
直線０からは４．１肌・ｓｅｃ‐１０ｅ‐１の移動度が
得られる。このように本発明磁性構造体では斜方晶異方
性を有するがＭｎを次く既知の磁性構造体に比て移動度
が４倍よりずっと大きくなる。第３図に示した以上の磁
界強度領域では測定をしていない。従って所謂飽和速度
となる領域には達していない。しかし、得られたデータ
から計算して既知の磁性構造体ではピーク速度が約１３
００ｍ／ｓｅｃであるのに対して本発明による磁性構造
体ではピーク速度が約１５００の／ｓｅｃに達すると見
られる。（比較の為云うと、斜方晶異方性を欠く既知の
磁性構造体でのピーク速度は約７０ｍ／ｓｅｃにすぎな
い）。これらピ−ク速度自体は実用面よりも理論上重要
‐乙あるにすぎないが、ピーク速度が高ければ、それだ
け飽和速度も高いのである。第２系列の実験は一般組成
（玖Ｙ）３（ＦｅＭｎＧａ）５０，２を基にしてガドリ
ニウムガリウムガーネット基板の（１１０）面上に磁気
バブル層を成長させたものである。
前記成長過程と同じ態様で行われる成長過程に対し、融
成物の組成を下記の通りとした。
成物の組成を下記の通りとした。
Ｐｂ０ ３７５夕＆０３
９．４夕Ｆｅ２０３
２４．８タＹ２０３
３．３２夕Ｌａ２０３
１．６夕Ｍｎ２０３
２夕Ｇａ２０３
１．５夕結晶成長温度は８６５ｏ○であった。
９．４夕Ｆｅ２０３
２４．８タＹ２０３
３．３２夕Ｌａ２０３
１．６夕Ｍｎ２０３
２夕Ｇａ２０３
１．５夕結晶成長温度は８６５ｏ○であった。
成長層の「ミスフイット」は−１．２×１０‐３であり
、そこに作られた磁気バブルから判断して、組成をこの
ように選んでも｛１１０｝面上に成長させることと鉄原
子が占める結晶格子点をＭｎ３十で置換することとを組
合せると、所望異方性が得られることが判明した。この
ように、結晶成長時に十分な圧縮力を作用させて確実に
バブルドメィンを形成させるにはミスフィットを−１×
１０‐３以下に設定しなければならず、また、格子定数
の差が小さい材料の組合せでも十分な異方性を確保し格
子定数の差を大きくすることなく大きな異方度を確保す
るには磁性ガーネット層内に含まれる鉄イオンの３％以
上をマンガンイオンで置換しなければならない。
、そこに作られた磁気バブルから判断して、組成をこの
ように選んでも｛１１０｝面上に成長させることと鉄原
子が占める結晶格子点をＭｎ３十で置換することとを組
合せると、所望異方性が得られることが判明した。この
ように、結晶成長時に十分な圧縮力を作用させて確実に
バブルドメィンを形成させるにはミスフィットを−１×
１０‐３以下に設定しなければならず、また、格子定数
の差が小さい材料の組合せでも十分な異方性を確保し格
子定数の差を大きくすることなく大きな異方度を確保す
るには磁性ガーネット層内に含まれる鉄イオンの３％以
上をマンガンイオンで置換しなければならない。
以上説明したように、本発明は磁性ガーネット層の鉄原
子が占める格子点をＭｎ３十イオンで贋換すると共に基
板表面上に圧縮力を与えた状態で結晶を成長させている
からこれらの相乗効果により基板と磁性材料層との格子
定数の差を大きくすることなく磁化容易軸が磁性材料層
面の法線方向に向き且つ磁化中間軸が磁性材料層の面内
となる斜方晶異方性磁性材料層を得ることができ、従来
の磁性構造体に比べより大きな移動度を有し低い駆動磁
界でも極めて高速に磁気バブルを転送し得る磁気バブル
用磁性構造体を提供することが可能になる。
子が占める格子点をＭｎ３十イオンで贋換すると共に基
板表面上に圧縮力を与えた状態で結晶を成長させている
からこれらの相乗効果により基板と磁性材料層との格子
定数の差を大きくすることなく磁化容易軸が磁性材料層
面の法線方向に向き且つ磁化中間軸が磁性材料層の面内
となる斜方晶異方性磁性材料層を得ることができ、従来
の磁性構造体に比べより大きな移動度を有し低い駆動磁
界でも極めて高速に磁気バブルを転送し得る磁気バブル
用磁性構造体を提供することが可能になる。
第１図は本発明の原理を具体化した磁性構造体の一部を
示す断面図、第２図は斜方晶異万性を定義する座機を示
欄・第側職壁速度今（単位：ｍ／ｓｅｃ）の印加パルス
磁界Ｈｐ（単位：エールステッド）への依存関係を本発
明磁性構造体（１）及び既知のＭｎを欠く磁性構造体（
０）につき表示するグラフ、第４図はミスフィットと磁
気異方性エネルギーとの関係を表わすグラフ、第５図は
マンガン置換量と磁気異万性エネルギーとの関係を表わ
すグラフである。 １・・・…磁性ガーネット層（磁気バブル層）、２・・
・・・・基板、３・・・磁気バブル、Ｈｂ・・・・・・
バイアス磁界、Ｈｐ・・・・・・パルス磁界、Ｒ．・・
・・・・磁気バブルの最初の半径、Ｍ・・・・・・磁化
方向、１…・・・斜方晶異万性を有し且つＭｎを含有す
る本発明磁性構造体のグラフ、０・・・・・・斜方晶異
方性を有するがＭｎを欠く既知の磁性構造体のグラフ。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図
示す断面図、第２図は斜方晶異万性を定義する座機を示
欄・第側職壁速度今（単位：ｍ／ｓｅｃ）の印加パルス
磁界Ｈｐ（単位：エールステッド）への依存関係を本発
明磁性構造体（１）及び既知のＭｎを欠く磁性構造体（
０）につき表示するグラフ、第４図はミスフィットと磁
気異方性エネルギーとの関係を表わすグラフ、第５図は
マンガン置換量と磁気異万性エネルギーとの関係を表わ
すグラフである。 １・・・…磁性ガーネット層（磁気バブル層）、２・・
・・・・基板、３・・・磁気バブル、Ｈｂ・・・・・・
バイアス磁界、Ｈｐ・・・・・・パルス磁界、Ｒ．・・
・・・・磁気バブルの最初の半径、Ｍ・・・・・・磁化
方向、１…・・・斜方晶異万性を有し且つＭｎを含有す
る本発明磁性構造体のグラフ、０・・・・・・斜方晶異
方性を有するがＭｎを欠く既知の磁性構造体のグラフ。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 格子定数ａ＿１を有する単結晶非磁性基板と、この
基板上に堆積された格子定数ａ＿２を有するマンガン置
換希土類鉄ガーネツト単結晶層とを具え、単一磁壁磁区
を高速転送するための層状磁性構造体において、基板の
堆積面を（１１０）結晶面にほぼ平行とし、ａ＿２＞ａ
＿１としこれにより前記結晶層を圧縮状態とし、ａ＿２
とａ＿１との差をミスフイツトが（ａ＿１−ａ＿２）／
（ａ＿２）≦−１×１０＾−＾３となるようにし、鉄イ
オンの少なくとも３％をマンガンイオンで置換したこと
を特徴とする磁性構造体。 ２ 前記基板がガーネツト組成を有し、前記単結晶層が
Ｒ＿３（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂ）＿５Ｏ＿１＿２（式中、Ｒは
希土類鉄金属成分、ＢはＡｌとＧａを含むグループから
選択される少なくとも１個で代表されるもの）なる組成
の材料としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の磁性構造体。 ３ 前記基板をＧｄ＿３Ｇａ＿５Ｏ＿１＿２とし、前記
単結晶層を（Ｇｄ，Ｌｕ）＿３（Ｆｅ，Ｍｎ，Ａｌ）＿
５Ｏ＿１＿２なる組成の材料としたことを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載の磁性構造体。 ４ 前記基板がガーネツト組成を有し、前記単結晶層を
（Ｒ，Ｃ）＿３（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｄ）＿５Ｏ＿１＿２（式
中、Ｒは希土類金属成分、ＣはＣａとＳｒを含むグルー
プから選択される少なくとも１個で代表されるもの、Ｄ
はＧｅとＳｉを含むグループから選択される少なくとも
１個で代表されるもの）なる組成の材料としたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁性構造体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL7700419A NL7700419A (nl) | 1977-01-17 | 1977-01-17 | Magnetisch beldomein materiaal. |
| NL7700419 | 1977-01-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5389998A JPS5389998A (en) | 1978-08-08 |
| JPS6034806B2 true JPS6034806B2 (ja) | 1985-08-10 |
Family
ID=19827779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53003241A Expired JPS6034806B2 (ja) | 1977-01-17 | 1978-01-14 | 磁気バブル用磁性構造体 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4138530A (ja) |
| JP (1) | JPS6034806B2 (ja) |
| CA (1) | CA1116295A (ja) |
| DE (1) | DE2800411C2 (ja) |
| FR (1) | FR2377691B1 (ja) |
| GB (1) | GB1574398A (ja) |
| IT (1) | IT1091813B (ja) |
| NL (1) | NL7700419A (ja) |
| SE (1) | SE7800388L (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6011450B2 (ja) * | 1976-10-08 | 1985-03-26 | 株式会社日立製作所 | 泡磁区素子用ガ−ネツト単結晶膜 |
| NL7902293A (nl) * | 1979-03-23 | 1980-09-25 | Philips Nv | Magnetische beldomein structuur en magnetische beldomeininrichting. |
| EP0023063B1 (de) * | 1979-07-12 | 1982-10-13 | Philips Patentverwaltung GmbH | Einkristall auf der Basis von Seltenerdmetall-Gallium-Granat und magnetische Dünnschichtanordnung mit einem monokristallinen Granat-Substrat |
| JPS5642311A (en) * | 1979-09-17 | 1981-04-20 | Hitachi Ltd | Garnet film for magnetic bubble |
| US4337521A (en) * | 1979-12-26 | 1982-06-29 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Advantageous garnet based devices |
| NL8004201A (nl) * | 1980-07-22 | 1982-02-16 | Philips Nv | Inrichting voor de voortbeweging van magnetische domeinen. |
| US4354254A (en) * | 1980-11-07 | 1982-10-12 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Devices depending on garnet materials |
| US4433034A (en) * | 1982-04-12 | 1984-02-21 | Allied Corporation | Magnetic bubble layer of thulium-containing garnet |
| EP0166924A3 (en) * | 1984-07-02 | 1987-02-04 | Allied Corporation | Faceted magneto-optical garnet layer |
| DE102010047474A1 (de) | 2010-10-06 | 2012-04-12 | Merck Patent Gmbh | Mn-aktivierte Leuchtstoffe |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3886533A (en) * | 1973-07-20 | 1975-05-27 | Bell Telephone Labor Inc | Magnetic devices utilizing garnet epitaxial material |
| US4042341A (en) * | 1973-10-15 | 1977-08-16 | General Electric Company | Magnetic films of transition metal-rare earth alloys |
| CA1061902A (en) | 1974-04-15 | 1979-09-04 | Paul J. Besser | Orientation-derived hard bubble suppression |
| US4002803A (en) * | 1975-08-25 | 1977-01-11 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Magnetic bubble devices with controlled temperature characteristics |
-
1977
- 1977-01-17 NL NL7700419A patent/NL7700419A/xx not_active Application Discontinuation
- 1977-06-27 US US05/810,105 patent/US4138530A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-01-05 DE DE2800411A patent/DE2800411C2/de not_active Expired
- 1978-01-13 SE SE7800388A patent/SE7800388L/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-01-13 GB GB1428/78A patent/GB1574398A/en not_active Expired
- 1978-01-13 CA CA294,904A patent/CA1116295A/en not_active Expired
- 1978-01-13 IT IT19248/78A patent/IT1091813B/it active
- 1978-01-14 JP JP53003241A patent/JPS6034806B2/ja not_active Expired
- 1978-01-17 FR FR7801215A patent/FR2377691B1/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2800411A1 (de) | 1978-07-20 |
| US4138530A (en) | 1979-02-06 |
| GB1574398A (en) | 1980-09-03 |
| FR2377691A1 (fr) | 1978-08-11 |
| CA1116295A (en) | 1982-01-12 |
| NL7700419A (nl) | 1978-07-19 |
| FR2377691B1 (fr) | 1985-09-27 |
| SE7800388L (sv) | 1978-07-18 |
| IT7819248A0 (it) | 1978-01-13 |
| IT1091813B (it) | 1985-07-06 |
| JPS5389998A (en) | 1978-08-08 |
| DE2800411C2 (de) | 1986-11-20 |
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