CN1282967A - 磁性石榴石单晶和使用该单晶的法拉第转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁性石榴石单晶和使用该单晶的法拉第转子,提供抑制了晶体缺陷发生的磁性石榴石单晶和提高消光比的法拉第转子。本发明的目的是通过使用用液相外延生长法生长,并用一般式BiaPbbA3－a－bFe5－c－dBcPtdO12(式中的A是从Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出来的至少一种元素,B是从Ga、Al、Sc、Ge、Si中选出来的至少一种元素,a、b、c、d分别为:0<a<3.0,0<b≤2.0,0≤c≤2.0,0<d≤2.0)表示的磁性石榴石单晶实现的。

Description

磁性石榴石单晶和使用该单晶的法拉第转子
本发明涉及磁性石榴石单晶和利用使用该单晶产生的光磁效应的法拉第转子。使用磁性石榴石单晶的法拉第转子，可以在例如光隔离器、光循环器或光衰减器等的光磁器件中使用。
在使用半导体激光器的光通信或光应用机器中，光隔离器、光循环器或光衰减器广为使用。在这些器件中作为必须的器件之一，可以举出法拉第转子。
在法拉第转子中，人们熟知YIG(钇铁石榴石)单晶、铋置换稀土类铁石榴石单晶。但是现在，使用用液相外延(LPE)法形成的铋置换稀土类铁石榴石单晶膜的法拉第转子已成为主流。
例如，在日本专利杂志特公平6-46604号公报中，讲述了一种特征如下的铋置换稀土类铁石榴石单晶。该单晶用液相外延生长法生长，具有可用一般式R3-(a+b)PbaBibFe5-cMcO12-d(R是从稀土类元素和可与之置换的元素中选择出来的至少一种成分，M是可与铁元素置换的元素中选择出来的至少一种成分，a是0．01～0．2的数、b是0．5～2．0的数、c是0．01～2．0的数、d是0～1的数)表示的组成，且上述式中的M的一部分，在上述的一般式的原子比(c)中含有0．01以上的除Pb以外的属于周期表ⅣA族和ⅣB族的4价元素。
如上述公报所公开的那样，采用添加Ⅳ族元素的办法在用液相外延法生长Bi置换稀土类铁石榴石单晶时，可以使Pb4+消失，借助于此，结果变成为可以降低光在Bi置换稀土类铁石榴石单晶中透过时的吸收损耗。
然而，如在特公平6-46604号公报中所公开的实施例所示，若作为Ⅳ族元素添加例如TiO2后用液相外延法生长单晶外延膜，则可以看到所得到的Bi置换稀土类铁石榴石单晶外延膜降低光吸收损耗的效果。可是，在所得到的外延膜的膜厚变成为约200微米以上的情况下，情况就变成为可以在膜表面上确认多个晶体缺陷。研磨这样的晶体表面，形成无反射膜，制作成光隔离器用的法拉第转子时，借助于用红外线进行观察，可以确认在法拉第转子的内部有多个缺陷，此外还得知消光比也已降低。
在特公平6-46604号公报中所述的发明，以Bi置换稀土类铁石榴石单晶外延膜的光吸收损耗降低为技术方面的课题，但是，关于抑制晶体缺陷的发生或提高消光比这样的课题却没有公开任何信息。如果能够抑制Bi置换稀土类铁石榴石单晶外延膜的晶体缺陷的发生，则可以提高法拉第转子的消光比，进而就可以提高包括光隔离器在内的光通信用部件的性能。
本发明的目的在于通过添加4价元素降低吸收损耗，提供一种抑制了晶体缺陷发生的磁性石榴石单晶。
此外，本发明的的目的还在于提供使插入损耗降低且提高消光比的法拉第转子。
于是，本发明的发明人等，对为了得到制作法拉第转子所必须的约200微米以上而不会发生多个晶体缺陷的单晶和实现光吸收降低的添加物进行了探讨。
其结果发现，作为添加元素，若使用可以稳定地得到与Ⅳ族元素同样的4价构造的Pt则具有大的效果。就是说，把PtO2或Pt溶解到助溶剂内，生长厚度200微米以上的Bi置换稀土类铁石榴石单晶时，外延膜表面的晶体缺陷显著地减少，即便是用使用红外线的偏振光显微镜观察该单晶内部也看不到晶体缺陷，此外，还可以使光吸收损耗几乎达到零。
此外，还发现若作为添加元素使用Ge，则具有大的效果。就是说，添加GeO2后，生长厚度200微米以上的Bi置换稀土类铁石榴石单晶时，外延膜表面的晶体缺陷显著地减少，即便是用使用红外线的偏振光显微镜观察该单晶内部也看不到晶体缺陷，此外，还可以使光吸收损耗几乎达到零。
上述目的可以用特征如下的磁性石榴石单晶实现，该单晶用液相外延生长法生长，用一般式BiaPbbA3-a-bFe5-c-dBcPtdO12(式中的A是从Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出来的至少一种元素，B是从Ga、Al、Sc、Ge、Si中选出来的至少一种元素，a、b、c、d分别为：0：＜a≥3．0，0＜b≤2．0，0≤c≤2．0，0＜d≤2．0)表示。
在上述本发明的磁性石榴石单晶中，特征是膜厚在200微米以上。此外，在上述本发明的磁性石榴石单晶中，特征是0．5≤b／d≤2．0。
此外，上述目的还可以用特征如下的磁性石榴石单晶实现，该单晶用液相外延生长法生长，用一般式BiaPbbA3-a-bFe5-c-dBcGedO12(式中的A是从Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出来的至少一种元素，B是从Ga、Al、Sc、Pt、Si中选出来的至少一种元素，a、b、c、d分别为：0＜a＜3．0，0＜b≤2．0，0≤c≤2．0，0＜d≤2．0)表示。
在上述本发明的磁性石榴石单晶中，特征是膜厚在200微米以上。
此外，上述目的可以由法拉第转子实现，该法拉第转子的特征是可以用上述本发明的磁性石榴石单晶形成。此外，本发明的法拉第转子的特征是插入损耗在0．1dB以下。
下面对本发明的作用进行说明。Ti4+、Pt4+或Ge4+，在Bi置换稀土类铁石榴石晶格中，主要被6配位的Fe部位置换。但是，由于Ti4+离子半径比6配位的Fe3+大，故在Bi置换稀土类铁石榴石的晶格中产生位错，为此，人们认为当外延生长不断进展膜厚变厚时，晶格的位错就被积累起来，发生多个晶体缺陷。Pt4+或Ge4+，由于离子半径比6配位的Fe3+小，故人们认为在石榴石的晶格中不会发生位错，即便是外延膜变厚也不会发生晶体缺陷。如果使用用Pt4+或Ge4+置换了Fe3+的单晶，制作在波长为1．31微米和1．55微米的光下法拉第旋转角为45度的法拉第转子，则不会发现晶体内部的缺陷，也不会发生变成为40dB以下那样的消光比不良。作为这样的添加物的PtO2和Pt的效果，即便是用Pt的别的化合物也可以期待同样的效果。此外，作为添加物的GeO2的效果，即便是用Ge的别的化合物也可以期待同样的效果。
此外，在本发明的磁性石榴石单晶中，a表示磁性石榴石中的Bi量。Bi量a是决定法拉第转子的旋转能(deg／μm)的因子，Bi量a越大，法拉第旋转能越大。作为法拉第转子使用时的磁性石榴石单晶的优选的Bi量a约为0．6～1．5。若Bi量a在0．6以下，则法拉第旋转能过小，若在1．5以上则引起石榴石以外的相的析出，存在着磁性石榴石不能正常地外延生长的可能性。但是，现状是也可以实验性地制作Bi量a在0．6以下的磁性石榴石，此外，如果使用真空成膜技术，还可以得到Bi量a为3．0的磁性石榴石。因此，用来制作法拉第转子的磁性石榴石单晶的Bi量a，在本发明中，设定为0＜a＜3．0。
b表示磁性石榴石中的Pb量。由于Pb量b在2．0左右的石榴石，可以以烧结体的状态存在，故在本发明中设定为0＜b≤2．0。
c表示Ca或Al等的可以置换Fe的非磁性元素的量。由于当非磁性元素量c超过了2．0左右时，磁性石榴石将从铁磁体变成为顺磁体，故法拉第旋转能显著地减小，变得不能作为转子来使用。因此，在本发明中，非磁性元素量c设定为0≤c≤2．0。
d表示Pt或Ge的量。由于要想减少光吸收损耗，就必须使本身为2价元素的Pb量和本身为4价元素的Pt量d或Ge量d变成为大体上同量，故Pt量d或Ge量d与Pb量一样，设定为0＜d≤2．0。
此外，在Pt中，理想的是0．5≤b／d≤2．0，这可以从与光吸收损耗(插入损耗)之间的关系得到。例如在后边讲的实施例1中，由于Pb量b为0．04，Pt量d也为0．04，故变成为Pb量b／Pt量d=1。这时的法拉第转子的插入损耗为0．01～0．05dB。此外，例如在实施例2中，Pb量b为0．04，Pt量d为0．02，故变成为Pb量b／Pt量d=2。这时的法拉第转子的插入损耗为0．06～0．10dB。作为光隔离器用的法拉第转子的插入损耗，一般地说所要求的值为0．10dB。Pb量b和Pt量d一致的组成，插入损耗最小，若Pb量b和Pt量d的比率变得不同起来时，插入损耗同时变大。因此要想满足作为一般性的要求值的插入损耗0．10dB，0．5≤b／d≤2．0的条件是必须的。
在本发明的实施方案中，由含Pb的助溶剂生长含有Pt或Ge的膜厚200微米以上的Bi置换稀土类铁石榴石单晶膜。用所得到的Bi置换稀土类铁石榴石单晶膜可以稳定地制造光吸收损耗小、晶体缺陷少且消光比高的法拉第转子。
实施例
以下，对作为本发明涉及的磁性石榴石单晶和使用该单晶的法拉第转子的具体的实施例的[实施例1]到[实施例7]与比较例一起进行说明。
[实施例1]
向Pt制作的坩埚内，填充Yb2O3(重量：6．747g)、Gd2O3(重量：6．624g)、B2O3(重量：43．214g)、Fe2O3(重量：144．84g)、PbO(重量：1189．6g)、Bi2O3(重量：826．4g)、PtO2(重量：5．121g)的材料，在约1000℃下溶解后进行搅拌使之均质化之后，以120℃／h(小时)降温，于820℃的过饱和状态下使温度稳定下来。然后以100转／分(r．p．m．)使具有2英寸φ的大小的(Ca、Mg、Zr)置换钆镓石榴石(以下，叫做GGG)单晶衬底旋转，同时使磁性石榴石单晶膜外延生长，得到膜厚505微米的单晶膜。
该磁性石榴石单晶膜的表面是镜面状态，对表面的晶体缺陷进行评价时确认在2英寸φ的单晶膜中晶体缺陷为10个，在单晶膜中未产生裂缝。用荧光X射线法对所得到的单晶膜的组成进行分析时，得知其组成是Bi1．12Gd1．15Yb0．69Pb0．04Fe4．96Pt0．04O12。此外，对该磁性石榴石单晶膜进行研磨加工使其成为在波长1．55微米的光下的法拉第旋转角为45deg，再在两面上贴上无反射膜，制作成波长1．55微米用法拉第转子。
把该法拉第转子切断成3mm见方并对内部晶体缺陷、法拉第旋转能、插入损耗、温度特性和消光比进行评价，在用使用红外线的偏振光显微镜观察时没有发现缺陷，膜厚为400微米法拉第旋转系数为0．113deg／μm、插入损耗最大为0．05dB最小为0．01dB、温度特性为0．067deg／℃、消光比最大为45．6dB最小为42．1dB的值(参看表1)。
在本实施例1中，法拉第转子的插入损耗为0．01～0．05dB，满足作为一般性的要求值的插入损耗0．10dB以下的要求。这时的Pb量b为0．04，Pt量d为0．04，故变成为Pb量b／Pt量d=1，进入了0．5≤b／d≤2．0的范围内。
[表1]
            组成 缺陷数(个) 插入损耗(dB) 消光比(dB)
实施例1 Bi1.12Gd1.15Yb0.69Pb0.04Fe4.96Pt0.04O12  10  0.01～0.05  42.1～45.6
实施例2 Bi1.12Gd1.15Yb0.69Pb0.04Fe4.98Pt0.02O12  15  0.06～0.10  41.6～44.9
实施例3 Bi1.16Gd1.08Yb0.72Pb0.04Fe4.97Pt0.03O12  18  0.03～0.07  41.9～45.6
实施例4 Bi1.30Gd0.90Yb0.76Pb0.04Fe4.96Pt0.04O12  10  0.01～0.04  42.1～45.7
比较例 Bi1.30Gd0.90Yb0.76Pb0.04Fe4.96Pt0.01Ti0.03O12  166  0.02～0.04  36.9～38.9
表1 Bi置换稀土类铁石榴石单晶膜的组成和评价结果
[实施例2]
向Pt坩埚内，填充Yb2O3(重量：6．747g)、Gd2O3(重量：6．624g)、B2O3(重量：43．214g)、Fe2O3(重量：144．84g)、PbO(重量：1189．6g)、Bi2O3(重量：826．4g)、PtO2(重量：2．556g)，在约1000℃下溶解并进行搅拌使之均质化之后，以120℃／h(小时)降温，在820℃的过饱和状态下使温度稳定下来。然后以100r．p．m．使具有2英寸φ的大小的(Ca、Mg、Zr)置换GGG单晶衬底旋转，同时使磁性石榴石单晶膜外延生长，得到膜厚500微米的单晶膜。
该磁性石榴石单晶膜的表面是镜面状态，对表面的晶体缺陷进行评价时确认在2英寸φ的单晶膜中晶体缺陷为15个，在单晶膜中未产生裂缝。用荧光X射线法对所得到的单晶膜的组成进行分析时，得知其组成是Bi1．12Gd1．15Yb0．69Pb0．04Fe4．98Pt0．02O12。此外，对该磁性石榴石单晶膜进行研磨加工使其成为在波长1．55微米的光下的法拉第旋转角成为45deg，再在两面上贴上无反射膜，制作成波长1．55微米用法拉第转子。
把该法拉第转子切断成3mm见方并对内部晶体缺陷、法拉第旋转能、插入损耗、温度特性和消光比进行评价，结果是在用使用红外线的偏振光显微镜观察时没有发现缺陷，膜厚为400微米法拉第旋转系数为0．113deg／μm、插入损耗最大为0．10dB最小为0．06dB、温度特性为0．064deg／℃、消光比最大为44．9dB最小为41．6dB的值(参看表1)。
在本实施例2中，法拉第转子的插入损耗为0．06～0．10dB，满足作为一般性的要求值的插入损耗0．10dB以下的要求。这时的Pb量b为0．04，Pt量d为0．02，故变成为Pb量b／Pt量d=2，进入了0．5≤b／d≤2．0的范围内。
[实施例3]
向Pt坩埚内，填充Yb2O3(重量：10．677g)、Gd2O3(重量：7．403g)、B2O3(重量：48．68g)、Fe2O3(重量：205．58g)、PbO(重量：430．5g)、Bi2O3(重量：1605．8g)的材料，在约1050℃下溶解并进行搅拌使之均质化之后，以120℃／h(小时)降温，在885℃的过饱和状态下使温度稳定下来。然后以100r．p．m．使具有2英寸φ的大小的(Ca、Mg、Zr)置换GGG单晶衬底旋转，同时使磁性石榴石单晶膜外延生长，得到膜厚620微米的单晶膜。
该磁性石榴石单晶膜的表面是镜面状态，对表面的晶体缺陷进行评价时确认在2英寸φ的单晶膜中晶体缺陷为18个，在单晶膜中未产生裂缝。用荧光X射线法对所得到的单晶膜的组成进行分析，得知其组成是Bi1．16Gd1．08Yb0．72Pb0．04Fe0．037Pt0．03O12。含于磁性石榴石中的Pt是从Pt坩埚中溶出到含Pb助溶剂中的。此外，对该磁性石榴石单晶膜进行研磨加工使其成为在波长1．31微米的光下的法拉第旋转角成为45deg，再在两面上贴上无反射膜，制作成波长1．31微米用法拉第转子。
把该法拉第转子切断成3mm见方并对内部晶体缺陷、法拉第旋转系数、插入损耗、温度特性和消光比进行评价，在用使用红外线的偏振光显微镜观察时没有发现缺陷，膜厚为240微米法拉第旋转系数为0．188deg／μm、插入损耗最大为0．07dB最小为0．03dB、温度特性为0．064deg／℃、消光比最大为45．6dB最小为41．9dB的值(参看表1)。
在本实施例3中，法拉第转子的插入损耗为0．03～0．07dB，满足作为一般性的要求值的插入损耗0．10dB以下的要求。这时的Pb量b为0．04，Pt量d为0．03，故变成为Pb量b／Pt量d=1．33，进入了0．5≤b／d≤2．0的范围内。
[实施例4]
向Pt坩埚内，填充Yb2O3(重量：8．434g)、Gd2O3(重量：5．300g)、B2O3(重量：43．214g)、Fe2O3(重量：144．84g)、PbO(重量：1189．6g)、Bi2O3(重量：826．4g)、PtO2(重量：5．121g)的材料，在约1000℃下溶解并进行搅拌使之均质化之后，以120℃／h(小时)降温，在804℃的过饱和状态下使温度稳定下来。然后以100r．p．m．使具有2英寸φ的大小的(Ca、Mg、Zr)置换GGG单晶衬底旋转，同时使磁性石榴石单晶膜外延生长，得到膜厚360微米的单晶膜。
该磁性石榴石单晶膜的表面是镜面状态，对表面的晶体缺陷进行评价时确认在2英寸φ的单晶膜中晶体缺陷为10个，在单晶膜中未产生裂缝。用荧光X射线法对所得到的单晶膜的组成进行分析，得知其组成是Bi1．30Gd0．90Yb0．76Pb0．04Fe4．96Pt0．04O12。此外，对该磁性石榴石单晶膜进行研磨加工使其成为在波长1．31微米的光下的法拉第旋转角成为45deg，再在两面上贴上无反射膜，制作成波长1．31微米用法拉第转子。
把该法拉第转子切断成3mm见方并对内部晶体缺陷、法拉第旋转系数、插入损耗、温度特性和消光比进行评价，在用使用红外线的偏振光显微镜观察时没有发现缺陷，膜厚为200微米法拉第旋转系数为0．225deg／μm、插入损耗最大为0．04dB最小为0．01dB、温度特性为0．063deg／℃、消光比最大为45．7dB最小为42．1dB的值(参看表1)。
在本实施例1中，法拉第转子的插入损耗为0．01～0．04dB，满足作为一般性的要求值的插入损耗0．10dB以下的要求。这时的Pb量b为0．04，Pt量d为0．04，故变成为Pb量b／Pt量d=1，进入了0．5≤b／d≤2．0的范围内。
[比较例]
向Pt坩埚内，填充Yb2O3(重量：8．434g)、Gd2O3(重量：5．300g)、B2O3(重量：43．214g)、Fe2O3(重量：144．84g)、PbO(重量：1189．6g)、Bi2O3(重量：826．4g)、TiO2(重量：1．810g)的材料，在约1000℃下溶解并进行搅拌使之均质化之后，以120℃／h(小时)降温，在804℃的过饱和状态下使温度稳定下来。然后以100r．p．m．使具有2英寸φ的大小的(Ca、Mg、Zr)置换GGG单晶衬底旋转，同时使磁性石榴石单晶膜外延生长，得到膜厚355微米的单晶膜。
该磁性石榴石单晶膜的表面污浊，对表面的晶体缺陷进行评价时确认在2英寸φ的单晶膜中晶体缺陷为166个，在单晶膜中未产生裂缝。用荧光X射线法对所得到的单晶膜的组成进行分析，得知其组成是Bi1．30Gd0．90Yb0．76Pb0．04Fe4．96Pt0．01Ti0．03O12。此外，对该磁性石榴石单晶膜进行研磨加工使其成为在波长1．31微米的光下的法拉第旋转角成为45deg，再在两面上贴上无反射膜，制作成波长1．31微米用法拉第转子。
把该法拉第转子切断成3mm见方并对内部晶体缺陷、法拉第旋转系数、插入损耗、温度特性和消光比进行评价，在用使用红外线的偏振光显微镜观察时发现1～2个缺陷，膜厚为200微米法拉第旋转系数为0．225deg／μm、插入损耗最大为0．04dB最小为0．02dB、温度特性为0．063deg／℃、消光比最大为38．9dB最小为36．9dB的值(参看表1)。
在本实施例1中，法拉第转子的插入损耗为0．02～0．04dB，满足作为一般性的要求值的插入损耗0．10dB以下的要求。这是因为本比较例已包含在上述的特公平6-46604号公报所公开的发明中的缘故。
[实施例5]
向Pt制作的坩埚内，填充Yb2O3(重量：6．747g)、Gd2O3(重量：6．624g)、B2O3(重量：43．214g)、Fe2O3(重量：144．84g)、PbO(重量：1189．6g)、Bi2O3(重量：826．4g)、GeO2(重量：2．360g)的材料，在约1000℃下溶解并进行搅拌使之均质化之后，以120℃／h(小时)降温，在820℃的过饱和状态下使温度稳定下来。然后以100转／分(r．p．m)使具有2英寸φ的大小的(Ca、Mg、Zr)置换钆镓石榴石(以下，叫做GGG)单晶衬底旋转，同时使磁性石榴石单晶膜外延生长，得到膜厚495微米的单晶膜。
该磁性石榴石单晶膜的表面是镜面状态，对表面的晶体缺陷进行评价时确认在2英寸φ的单晶膜中晶体缺陷为12个，在单晶膜中未产生裂缝。用荧光X射线法对所得到的单晶膜的组成进行分析，得知其组成是Bi1．12Gd1．15Yb0．69Pb0．04Fe4．96Pt0．01Ge0．03O12。此外，对该磁性石榴石单晶膜进行研磨加工使其成为在波长1．55微米的光下的得法拉第旋转角成为45deg，再在两面上贴上无反射膜，制作成波长1．55微米用法拉第转子。
把该法拉第转子切断成3mm见方并对内部晶体缺陷、法拉第旋转能、插入损耗、温度特性和消光比进行评价，在用使用红外线的偏振光显微镜观察时没有发现缺陷，膜厚为400微米法拉第旋转系数为0．113deg／μm、插入损耗最大为0．05dB最小为0．01dB、温度特性为0．067deg／℃、消光比最大为45．1dB最小为42．0dB的值(参看表2)。
[表2]
            组成 缺陷数(个) 插入损耗(dB) 消光比(dB)
实施例5 Bi1．12Gd1．15Yb0．69Pb0．04Fe4．96Pt0．01Ge0．03O12  12  0．01～0．05  42．0～45．1
实施例6 Bi0．80Tb2．16Pb0．04Fe4．96Pt0．01Ge0．03O12  15  0．02～0．05  42．8～45．8
实施例7 Bi1．30Gd0．90Yb0．76Pb0．04Fe4．96Pt0．01Ge0．03O12  10  0．01～0．03  43．1～45．5
比较例 Bi1．30Gd0．90Yb0．76Pb0．04Fe4．96Pt0．01Ti0．03O12  166  0．02～0．04  36．9～38．9
表2 Bi置换稀土类铁石榴石单晶的组成和评价结果
[实施例6]
向Pt制作的坩埚内，填充Tb2O3(重量：14．110g)、B2O3(重量：46．45g)、Fe2O3(重量：148．82g)、PbO(重量：1054．4g)、Bi2O3(重量：965．8g)、GeO2(重量：2．522g)，在约1000℃下溶解并进行搅拌使之均质化之后，以120℃／h(小时)降温，在833℃的过饱和状态下使温度稳定下来。然后以100r．p．m．使具有2英寸φ的大小的(Ca、Mg、Zr)置换GGG单晶衬底旋转，同时使磁性石榴石单晶膜外延生长，得到膜厚460微米的单晶膜。
该磁性石榴石单晶膜的表面是镜面状态，对表面的晶体缺陷进行评价时确认在2英寸φ的单晶膜中晶体缺陷为15个，在单晶膜中未产生裂缝。用荧光X射线法对所得到的单晶膜的组成进行分析，得知其组成是Bi0．80Tb2．16Pb0．04Fe4．96Pt0．01Ge0．03O12此外，对该磁性石榴石单晶膜进行研磨加工使其成为在波长1．31微米的光下的法拉第旋转角变成为45deg，再在两面上贴上无反射膜，制作成波长1．31微米用法拉第转子。
把该法拉第转子切断成3mm见方并对内部晶体缺陷、法拉第旋转能、插入损耗、温度特性和消光比进行评价，在用使用红外线的偏振光显微镜观察时没有发现缺陷，膜厚352微米法拉第旋转系数为0．128deg／μm、插入损耗最大为0．05dB最小为0．02dB、温度特性为0．037deg／℃、消光比最大为45．8dB最小为42．8dB的值(参看表2)。
[实施例7]
向Pt坩埚内，填充Yb2O3(重量：8．434g)、Gd2O3(重量：5．300g)、B2O3(重量：43．214g)、Fe2O3(重量：144．84g)、PbO(重量：1189．6g)、Bi2O3(重量：826．4g)、GeO2(重量：2．360g)的材料，在约1000℃下溶解并进行搅拌使之均质化之后，以120℃／h(小时)降温，在804℃的过饱和状态下使温度稳定下来。然后以100r．p．m．使具有2英寸φ的大小的(Ca、Mg、Zr)置换GGG单晶衬底旋转，同时使磁性石榴石单晶膜外延生长，得到膜厚350微米的单晶膜。
该磁性石榴石单晶膜的表面是镜面状态，对表面的晶体缺陷进行评价时确认在2英寸φ的单晶膜中晶体缺陷为10个，在单晶膜中未产生裂缝。用荧光X射线法对所得到的单晶膜的组成进行分析，得知其组成是Bi1．30Gd0．90Yb0．76Pb0．04Fe4．96Pt0．01Ge0．03O12。此外，对该磁性石榴石单晶膜进行研磨加工使其成为在波长1．31微米的光下的法拉第旋转角成为45deg，再在两面上贴上无反射膜，制作成波长1．31微米用法拉第转子。
把该法拉第转子切断成3mm见方并对内部晶体缺陷、法拉第旋转能、插入损耗、温度特性和消光比进行评价，在用使用红外线的偏振光显微镜观察时没有发现缺陷，膜厚为200微米法拉第旋转系数为0．225deg／μm、插入损耗最大为0．03dB最小为0．01dB、温度特性为0．063deg／℃、消光比最大为45．5dB最小为43．1dB的值(参看表2)。
[比较例]
向Pt坩埚内，填充Yb2O3(重量：8．434g)、Gd2O3(重量：5．300g)、B2O3(重量：43．214g)、Fe2O3(重量：144．84g)、PbO(重量：1189．6g)、Bi2O3(重量：826．4g)、TiO2(重量：1．810g)，在约1000℃下溶解并进行搅拌使之均质化之后，以120℃／h(小时)降温，在804℃的过饱和状态下使温度稳定下来。然后以100r．p．m．使具有2英寸φ的大小的(Ca、Mg、Zr)置换GGG单晶衬底旋转，同时使磁性石榴石单晶膜外延生长，得到膜厚355微米的单晶膜。
该磁性石榴石单晶膜的表面污浊，对表面的晶体缺陷进行评价时确认在2英寸φ的单晶膜中晶体缺陷为166个，在单晶膜中未产生裂缝。用荧光X射线法对所得到的单晶膜的组成进行分析，得知其组成是Bi1．30Gd0．90Yb0．76Pb0．04Fe4．96Pt0．01Ti0．03O12。此外，对该磁性石榴石单晶膜进行研磨加工使其成为在波长1．31微米的光下的法拉第旋转角成为45deg，再在两面上贴上无反射膜，制作成波长1．31微米用法拉第转子。
把该法拉第转子切断成3mm见方并对内部晶体缺陷、法拉第旋转系数、插入损耗、温度特性和消光比进行评价，在用使用红外线的偏振光显微镜观察时发现1～2个缺陷，膜厚200微米法拉第旋转系数为0．225deg／μ m、插入损耗最大为0．04dB最小为0．02dB、温度特性为0．063deg／℃、消光比最大为38．9dB最小为36．9dB的值(参看表2)。
发明的效果
如上所述，采用本发明，则可以得到不仅光吸收损耗小且晶体缺陷也少的磁性石榴石单晶。此外，可以稳定地得到消光比高的法拉第转子。

Claims (7)

1．一种磁性石榴石单晶，其特征在于：该磁性石榴石单晶是用液相外延生长法生长，和
用一般式BiaPbbA3-a-bFe5-c-dBcPtdO12(式中的A是从Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出来的至少一种元素，B是从Ga、Al、Sc、Ge、Si中选出来的至少一种元素，a、b、c、d分别为：0＜a＜3．0，0＜b≤2．0，0≤c≤2．0，0＜d≤2．0)表示。
2．权利要求1所述的磁性石榴石单晶，其特征在于：该磁性石榴石单晶的膜厚在200微米以上。
3．权利要求2所述的磁性石榴石单晶，其特征在于：该磁性石榴石单晶是0．5≤b／d≤2．0。
4．一种磁性石榴石单晶，其特征在于：该磁性石榴石单晶是用液相外延生长法生长，和
用一般式BiaPbbA3-a-bFe5-c-dBcGedO12(式中的A是从Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出来的至少一种元素，B是从Ga、Al、Sc、Pt、Si中选出来的至少一种元素，a、b、c、d分别为：0＜a＜3．0，0＜b≤2．0，0≤c≤2．0，0＜d≤2．0)表示。
5．权利要求4所述的磁性石榴石单晶，其特征在于，该磁性石榴石单晶的膜厚在200微米以上。
6．一种法拉第转子，其特征在于，它是用权利要求1到5中的任何一项所述的磁性石榴石单晶形成的。
7．权利要求6所述的法拉第转子，其特征在于，该法拉第转子的插入损耗在0．1dB以下。
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