DE1769969A1 - Hydrothermale Zuechtung von Seltene-Erde-Orthoferriten - Google Patents

Hydrothermale Zuechtung von Seltene-Erde-Orthoferriten

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DE1769969A1
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crystalline material
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Laudise Robert Alfred
Kolb Ernest Denicke
Spencer Edward Guerrant
Wood Darwin Lewis
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Description

Uestern Electric Company, Incorporated, 195 Broadway, :<rev York, N.Y. 10007 USA
hydrothermale Züchtung
von
Seltene-Erde-Orthoferriten
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Einkristallen aus Seltene-Erde-Orthoferriten. Solche Kristalle sind von Interesse für eine große Klasse von Vorrichtungen einschließlich derjenigen, die in ihrer Arbeitsweise von der Erzeugung und Fortpflanzung eim/andiger Ilagnetdoiiiänen von beschränkter Ouerschnittsfläche abhängen.
kristalle, die zur Verwendung in Vorrichtungen der vorangehend beschriebenen Art geeignet sind, wurden bisher durch Fluto.ittel gezüchtet. Im allgemeinen bedingen diese Verfahren eine spontane Kernbildung aus einen lieioxidhaltigen Flunmittel. Die erhaltenen Kristalle sind
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gewöhnlich ziemlich klein, d.h. von der Größenordnung von einem Zentimeter oder weniger in der maximalen Abmessung. Obwohl bestimmte solcher Züchtungsverfahren regelmäßig Kristalle mit ausgezeichneten Verwendungseigenschaften in der Vorrichtung ergeben, sind sie ziemlich teuer und ihre Anwendung ist praktisch prohibitiv, da es praktisch nicht nöplich ist, Materialien von wesentlicher Ouerschnittsfläche zu erzielen.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß gute Einkristalle aus Orthoferriten sowohl einer einzelnen als auch ge-
und
mischter Seltener-Erden-Yttrium-Orthoferrite hydrothermal an einem eingetauchten Keim unter Verwendung einer konzentrierten wässerigen Kaliumhydroxidlösung als Transportmedium gezüchtet werden können. Die magnetischen und elektrischen Eigenschaften sind gewöhnlich mit denjenigen der durch Flußmittel gezüchteten Kristalle vergleichbar. Kristalle aus Orthoferritzusaranensetzungen einer einzigen Seltenen-Erde und gemischten Seltenen-Erden, welche nach diesem Verfahren gezüchtet worden sind, erweisen sich als physikalisch einwandfrei und zeigen die erforderliche kristalline Perfektion zur Verwendung in einer Vorrichtung über Cuersclmittsflrichen von der Größen-Ordnung von einem Ouadratzentimeter und gröP.er. Eine verallgemeinerte Formel für Zusammensetzungen, die nach dem erfindungsgemfifen Verfahren gezüchtet worden sind, kann
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wie folgt auspedrückt werden:
RPeO3
wobei
R eines oder nchrere der Elemente mit den Ordnungszahlen 39 und 62 bis 70 des periodischen Systems ist ( d.h.' Yttrium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, T^ysprosium, Holmium, Erbium, Thulium und Ytterbium) und kann zusätzlich von 0 bis etwa 20 Atoninrozent Elemente mit den Ordnungszahlen 57 bis 60 enthalten-(d.h. von 0 bis 0,2 in der Formel von Lanthan, Cer, Praseodym oder Neodym) . Ir. allgemeinen sollen mindestens GO Atomprozent der R-Atone aus den Elementen 59 und 5 2 bis 70 ^ev:ählt werden, wie angegeben, da die Züchtung von proP.en Orthoferrit-Kristallen für Jonenradien des Atoms R nröRer werden als der Jonenraditis von ,Samarium, hs ist bekannt, daß Lantiian wahrend der Orthoferritzüchtun" +4 wird und Europium +2. Die Beibehaltung des dreiwertigen Zustandes kann durcn die Gegenwart von Wasserstoff oder anderen Reduktionsmittel und Sauerstoff oder einen anderen Oxidationsmittel sichergestellt werden.
Der Zweck solcher Kationenverrnderun-zen hat nit Erwägungen hinsichtlich der Vorrichtung zu tun, von denen eine vollständige Diekussion in der vorliegenden Leschreibunf" nicht für zweckmäßig erachtet wird. Grundsätzlich erfordert jedoch eine Ilauptklasse der vorgesehenen Verwendungszwecke der Vorrichtung die Erzeu-un.r und Fort-1 09845/1760
Pflanzung einwandiger Domänen. Die gewünschte Bit-Dichte und andere technische Erwägungen haben zu Erfordernissen nicht nur hinsichtlich der Donänenstabilität und anderer Merkmale, wie leichte Keimbildung usw., sondern auch hinsichtlich einer gewünschten Domänengröße geführt. Es wurde festgestellt, daß die Domänengröße sowie gewissen andere Eigenschaften u.a. davon abhängen, daß die Betriebstemperatur einer Übergangstemperatur, insbesondere der Spin-Flop-Obergangstemperatur, naheliegt. Verschiedene Einschließungen Seltener-Erden führen zu verschiedenen Spin-Flop-Temperaturen und damit zu verschiedenen Domänengrößebereichen für gegebene Betriebstemperaturen. Von den aufgezählten Kationen ergibt nur Samarium eine Orthoferrit-Zusammensetzung mit einer oberhalb der Raumtemperatur liegenden Spin-Flop-Temperatur. Für bestimmte Betriebsarten ist es wünschenswert, einwandige Domänenvorrichtungen in der Nähe der Spin-Flop-Temperatur zu betreiben. Für solche Zwecke kann Samarium mit einem oder mehreren anderen Kationen zur Gewinnung von Materialien kombiniert werden, die eine angepaßte (tailored) Spin-Flop-Temperatur in der Mähe jeder Betriebstemperatur haben. Magnetisch sind die Seltene-Erde-Orthoferrite verkantet antiferromagnetisch. Die Magnetisierung und ge- ' wisse andere magnetische Eigenschaften hängen von dem Verkantungswinkel sowie von dem Grad, bis zu welchem das Material vollständig antiferromagnetisch ist, d.h. '
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von dem Ausmass, bis zu welchem die einander entgegenwirkenden Momente gleich sind. Partielle Substitutionen für Eisen beispielsweise mit Gallium oder Aluminium können zu einer Veränderung der Sättigungsmagnetisierung oder zu einer Änderung anderer magnetischer Eigenschaften führen. Die Bedeutung der Vorrichtung kann sich beispielsweise aus dem Umstand ergeben, daß eine verstärkte Magnetisierung zu einer Zunahme in der stabilen Domänengröße führt. Gewisse spezifische vollständige und teilweise Substitutionen sind beschrieben worden. Weitere Abänderungen sind hinsichtlich der Stellen der Seltenen-Erde und des Eisens durchführbar. Jede solche Substitution führt notwendigerweise zu einer gleichzeitigen Veränderung in den magnetischen Eigenschaften. Alle substituirten Materialien, welche die Seltene-Erde-Orthoferrit-Struktur aufrechterhalten werden zweckmäßig nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gezüchtet, so daß sie als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet werden können.
Kristalle, die durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, werden den Vorrichtungen in geeigneter !/eise je nach ihrer Wirkung auf die elektrische« magnetischen oder akustischen Eigenschaften dieser Materialien einverleibt. Solche Kristalle und Vorrichtungen ' bilden einen Teil der Erfindung.
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In der beiliegenden Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht, teilweise im Schnitt, eines zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren geeigneten Gerätes;
Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht eines nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gezüchteten Orthoferrit-Kristalls und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die in ihrer Wirkungsweise von der Erzeugung und Fortpflanzung einer einwandigen Domäne in einem erfindungsgemäßen Material abhängt.
In Fig. 1 ist das nun bekannte modifizierte Bridgmän-Gerät dargestellt, das zur hydrothermalen Züchtung verwendet wird. Der einzige wesentliche Unterschied gegenüber dem zur QuarzZüchtung verwendeten Geräts besteht im Einbau eines Edelmetalleinsatzes, z.B. aus Platin, der wegen der erhöhten Reaktivität des Systems zweckmäßig eingebaut wird. Der Hauptkörper TO enthält eine Edelmetallhülse It, die eine Kammer 12 begrenzt. Eine Hauptmutter 13 ist in den oberen Teil der Kammer eingeschraubt. In der Kammer 12 befindet sich ein Kolben 14, der bei zunehmendem Druck in der Kammer frei ansteigen kann. Wenn der Kolbe» ange-
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hoben wird, kommt er mit einem Stahl-Dichtungsring 15 in Berührung und wird er schließlich durch seine Anlage an der Hauptmutter 13 über dem Dichtungsring zum Stillstand gebracht. Diese Wirkung ergibt eine wirksame Abdichtung für die Züchtungskammer. Die Kammer wird anfäng-
lieh zeitweilig mittels Stellschrauben 16 abgedichtet, Vielehe eine elastische Zwischenlegscheibe 19 gegen den Schaft des Kolbens zusammendrücken. Der Raum zwischen der Hülse 11 und der Innenwand des Körpers 10 ist mit Wasser bis zu einem Grad gefüllt, der zur Herabsetzung des Druckunterschiedes zwischen der Innenseite und der Außenseite der Hülse 11 auf ein Mindestmaß notwendig ist.
Für das Züchtungsverfahren ist die Kammer 12 mit Nährstoff beschickt. Die Kaliumhydroxidlösung wird mit einer Menge zugesetzt, die zur Erzeugung des erforderlichen Druckes bei der gewünschten Betriebstemperatur notwendig ist. Keimkristalle werden wie bei 17 gezeigt aufgehängt. Zwischen der Nährstoffmasse und den Keimkristallen kann eine Baffel 18 angeordnet werden, um die Kammer in zwei thermale Zonen zu unterteilen. Die Baffel hält einen zuverläßigen Temperaturunterschied zwischen dem Nährstoff und der Kristallisationszone aufrecht und beschleunigt das gleichzeitige Züchten von zwei oder mehreren Keimen.
Chemisch kann der Nährstoff derart sein, daß die gewünscht te Orthoferrit-Zusammensetzung erhalten wird. Für diesen
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Zweck können die Ausgangsmaterialien ein Seltene^Erde* Oxid und Eisenoxid (Fe^O3) sein, die etwa im stöchiometrischen Verhältnis enthalten sind, obwohl eine Abweichung bis zu etwa + -jo I zuläßiß *st:· Gegebenenfalls kann der Nährstoff in körniger oder loser Form einer Vorreaktion unterzogen worden sein. Der umgesetzte Nährstoff kann durch Sintern oder Fluß oder hydrothermale Kirstallisation erhalten werden. Das Übertragungsmedium ist eine wässerige Lösung von Kaliumhydroxid, wobei der zuläßige Konzentrationsbereich zwischen 10 Molal und 25 Molal liegt. Die untere Grenze wird durch die Umstände bedingt, daß (1) andere Phasen bei beträchtlich niedrigeren Konzentrationen auftreten und (2) eine Verringerung in der V.achs turns geschwindigkeit zu ungeeigneten Vierten sich aus der Verwendung niedrigerer Konzentrationen ergibt. Wenn die Grundkonzentration viel hoher als 25 liolal ist, wird der chemische Angriff am Edelmetalleinsatz ein Problem. Der bevorzugte Konzentrationsbereich ist von 20 bis 25 Ilolal, wobei die bevorzugte untere Grenze weitgehend unter-Zugrundelegung der I'.'achstumsgeschwindigl'.eit gewählt wird.
Die Füllung beträgt zweckmäßig 70 bis 95 Volumprozent, obwohl diese Grenzen nicht absolut sind. Für den zuläßgen Temperaturbereich von 350° C bis 4 25° C sind die erhaltenen Drücke derart, daß oberhalb 95 % ein mechanisches Problem entsteht. Die untere Füllgrenze beruht allein auf Vt'achstumsgeschwindigkeit, wobei die Geschwindigkeiten
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unter eine zweckmäßige Höhe für geringere Füllung abfallen. Die Temperaturen stehen in Wechselbeziehung mit den Geschwindigkeiten, so daß Temperaturen, welche oberhalb der angegebenen Temperaturen liegen, zu Drücken führen, welche für die üblichen Autoklavbauformen ungev/öhnlich hoch sind, v/ob ei die Wachstums geschwindigkeit übermäßig unter die niearigere der vorstehend angegebenen Temperaturen abfällt. Obwohl im allgemeinen noch höhere Temperaturen für geringere Fällungen unterhalb des angegebenen Minimums zuläßig sind, entstehen bei diesem Verfahren insofern einige Nachteile, als die Neigung zur Bildung anderer Phasen als das Orthoferrit besteht. Noch niedrigere Temperaturen, welche noch höheren Füllungsprozentsätzen entsprechen, ergeben iiii allgemeinen keine brauchbaren VJachstumsgeschwindigkeiten. Drücke, welche diesen Temperaturen entsprechen, liegen im Bereich von etwa 562,5 kg/cm2 für 350° C und 70 Uger Füllung bis etwa 2460,9 kg/cri2 für 425° C und 95 Uger Füllung.
Wie bei jedem hydrothermalen Züchtungsyerfahren besteht ein wesentlicher Parameter in dem Temperaturunterschied zwischen den Keim und dem Nährstoff. Die Verwendung kleinerer Unterschiede setzt die T/achstumsgeschwindigkeit herab, führt jedoch gemeinsam mit der Wahl anderer Parameter, welche die l'/achstumsgeschwindigkeit auf ein Mindestmaß herabsetzen, zu einer größeren Perfektion infolge des Umstandes, daß mehr Zeit zur Neuordnung der Atome an der Oberfläche des wachsenden Kristalls zur Verfügung steht. IUn Mindestgradient von etwa 5° C wird angegeben. Dieser Wert ergibt
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sich aus der Berücksichtigung der zuläßig kleinen Wachstumsgeschwindigkeit und aus den Umstand, daß die Temperaturregelung kleinerer Gradienten bei im Handel erhältlichen Geräten im allgemeinen schwierig ist. Ein bevorzugtes ilinimum von 10° C wird empfohlen. Der maximal zuläßige Gradient wird bei etwa 50° C liegend betrachtet, da bei wesentlich höheren Vierten die spontane Keimbildung ein Problem wird. Ein bevorzugtes Maximum liegt bei etwa 30° C. Die Kristallstruktur der Seltene-Erde-Orthoferrite ist orthorhombisch. Die bevorzugte Keimplättchenorientierung ist ς 110) oder (001). Im allgemeinen ist die Wachstumsgeschwindigkeit bei der ersteren rascher. Die Verwendung eines (001) -Keims ist jedoch für bestimmte Zusammensetzungen und Anwendungsfälle wünschenswert, da sie zu einer leichten Magnetisierungsrichtung orthogonal zum Kristallplättchen führt. Es wurden Wachstumsgeschwindigkeiten von bis 0,015 cm täglich bei einer KOII-Lösung von 20 Molal, 80 liger Füllung, 375° C Kristallisationstemperatur und einem Temperaturunterschied von 30° C (<^562,5 kg/cm ) beobachtet. Wie bei anderen hydrothermalen Züchtungsverfahreri, wird der Temperaturgradient weitgehend durch eine Baffel, beispielsweise durch die in Fig. 1 gezeigte Baffel 13 geregelt. Ein zweckmäßiger offener Querschnitt für die Baffel beträgt etwa 5 I, Bei einem offenen Querschnitt, der viel höher als 10 % ist, bestellt die Gefahr der Herabsetzung des Temperaturgradienten auf Kerte unter demjenigen, der in den üblichen Geräten zuläßig ist.
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Die folgenden Beispiele schreiben spezifische Parameter und Zusammensetzungen, welche zur Herstellung einiger der beschriebenen Kristalle verwendet worden sind.
Beispiel 1
iis wurde ein Gerüt ähnlich dem in Fi?;. 1 dargestellten rait annähernden Innenabmessungen von 6,99 cm Länge und 3,54 era Durchmesser verwendet. Es wurden insgesamt 8 gr
23 Vi)2°3 iin :io:1-ver^^:1-'tnis von 1:1 auf c1-en Boden des Autoklaven gehracM. Hierauf wurde die Baffel, beispielsweise das gezeigte Element 1Π, eingesetzt. (11O)-Keime, wie bei 17 gezeigt, wurden in die gezeigte Stellung gebracht. Der Autoklav wurde bis zu 80 's seines freien Volumens mit 20 Molal wässerigem XOII gefüllt. Der Autolclav wurde geschlossen und in einen Ofen gebracht, in welchem er auf eine Temperatur von 375 C an der Stelle der Keime während eines Zeitraums \'on etwa 5 Stunden gebracht. Her untere Teil des Innengefäßes entsprechend der Lage des I;uurstoffes wurde an dieser Stelle auf eine Temperatur von etwa 405° C gebracht (ein Temperaturunterschied von etwa 30° C). Der Druck betrug unter diesen Bedingungen etwa 562,5 kg/cm . Der Autoklav und der Inhalt wurden während eines Zeitraums von etwa 30 Tagen unter diesen Bedingungen gehalten, worauf der Autoklav aus dem Ofen entnommen wurde, während eines Zeitraums von etwa 10 Stunden zur Abkühlung auf Raumtemperatur stellengelassen wurde und
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dann zur Entnahme der Keimkristalle zusammen mit dem neuen Wachstum geöffnet wurde. Das erzielte V/achstum betrug etwa 0,46 cm insgesamt (was einer Wachstumsgeschwindigkeit von etwa 0,015 cm täglich entspricht).
Beispiel 2
Das vorangehende Beispiel wurde wiederholt, wie beschrieben, jedoch vorgesintertes Fe-O,+Yb2O, für die angegebenen Ausgangsmaterialien substituiert. Die Wachstumsgeschwindigkeit war in wesentlichen unverändert. Der erhaltene Kristall hatte Abmessungen von etwa 1 cn χ 1 cm χ 0,53 cm und war einwandfrei und magnetisch homogen.
Beispiel 3
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch eine gesinterte Hasse von der Zusammensetzung Sm^ fßTn i^e^3 für den angegebenen Nährstoff substituiert. Der endgültige Kristall hatte die gleiche Zusammensetzung wie derjenige des Nährstoffes. Die Kristallgröße betrug etwa 1 cm χ 1 cmx 0,53 cm. Die magnetischen Eigenschaften waren der Vorrichtung angemessen.
Beispiel 4
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch eine
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gesinterte Masse von der Zusammensetzung YFeC7 für den Nährstoff dieses Beispiels substituiert.
Beispiel 5
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch eine gesinterte '<lasse von der Zusammensetzung HoFeO, für den Hährstoff dieses Beispiels substituiert.
Beispiel 6
Das Verfahren nach Beispiel 1 v/urde wiederholt, jedoch eine gesinterte Masse von der Zusammensetzung TbFeO, für den Nährstoff dieses Beispiels substituiert.
Die Produkte der Beispiele 3 bis 6 waren von der gleichen Zusammensetzung wie das Ausgangsmaterial und waren einwandfrei und magnetisch homogen.
Diese Beispiele stellen nur eine kleine Zahl der tatsächlich durchgeführten dar. Alle angegebenen Zusammensetzungen einschließlich der einzel- oder gemischten Kationen der iilcmente riit den Ordnungszahlen 39 und 62 bis 70 sowie die Zusammensetzungen, welche bis zu 20 Atomprozent der anderen filcmente Lanthan und der Filementc mit den Ordnungszahlen '.'>?■ bis GO enthalten, ferner Zusammensetzungen, welche andere
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in der Orthoferrit-Phase zuläßigen Substituenten enthalten, werden zweckmüßig ohne Abänderung der dargelegten Ztichtungsbedingungen gezüchtet.
Die Seltene-Erde-Orthoferrite werden zweckmäßig in einer Art von Vorrichtungen verwendet, die ein Plättchen oder eine Lage eines Einkristallmaterials enthalten, welches in der Ebene des Plättchens magnetisch isotrop ist und welches eine TTagnetisierungsrichtung (easy direction) aus der Ebene des Plättchens heraus hat. !line beispielsweise Verwendung besteht in einem Schieberegister. Die Vorrichtung nach Fig. 3 wird in diesem Zusammenhang beschrieben.
In Fig. 3 besitzt ein Schieberegister 20 ein Plättchen 21 aus einem erfindungsgemäßen Seltene-Erde-Orthoferrit. Das Plättchen ist so orientiert, das bei der Betriebstemperatur der bevorzugten Magnetisierungsrichtung (easy direction) zu der Ebene des Plättchens senkrecht ist. Der aus der Ebene des Papiers herausgerichtete Magnetfluß ist durch ein Pluszeichen gekennzeichnet. Die Leitungen 22, 23 und 24, die auf die Oberseite des Plättchens 21 aufgebracht sein können, bilden Tripletts von Schleifen 22a, 23a, 24a; 22b, 23b, 24b usw." Die Schleifengröße ist etwas kleiner als die Größe einer entsprechenden stabilen einwandigen Domäne, so daß sich im Betrieb jede inagnetisierte Domäne teilweise innerhalb einer angeschlossenen Schleife befindet. Solche Domänen, nach dem sie beispielsweise mittels einer Domänenerzeugungs-
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quelle 25 und einer Schleife 26 erzeugt worden sind, werden von der Schleifenstellung 22a nach 23a nach 24a bis 22b usw. durch aufeinanderfolgendes Erregen der Leitungen 12, 13 und 14 in der angegebenen Reihenfolge durch nicht gezeigte Mittel weitergeschaltet. Das Auslesen geschieht mittels einer Schleife 27 und einer Abtasteinrichtung 28.
Bei anderen Vorrichtungen werden Schalter , an-dere Arten von Speicherelementen, Logilcelementen usw. verwendet. Einige solcher Vorrichtungen können bei konstanter Temperatur bei oder nahe der Spin-Flop-Temperatur arbeiten. Andere können von einer manchmal örtlichen Temperaturveränderung abhängen, um einen "Flip" der Magnetisierung zu bewirken, so daß sie als Mittel zur leichten Erzeugung einer Domäne dienen·
Im übrigen ist die, Beschreibung der Vorrichtung rudimentär geblieben. Vorrichtungen der in Fig. 3 dargestellten Art wurden zu einem wesentlich weiter fortgeschrittenen Zustand entwickelt. Manche verwenden keine schleifenförmigen Leitern mehr, sondern verwenden die Magnetflußkonzentration, welche durch eine scharfe Umkehrung des Leiterverlaufs erhalten wird. Ein einfacher Zick-Zack-Verlauf ergibt beispielsweise eine Bit-Stelle an jeder Leiterumkehrstelle. Mit anderen Worten, während in vorliegenden Falle das Interesse hauptsächlich auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Materialien in Elementen mit einwandigen Domänen
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gerichtet ist, können andere Vorrichtungen mit mehr herkömmlichen Eigenschaften arbeiten wie z.B.. Gesamtveränderungen in der Magnetisierung, Veränderungen in den Übertragungseigenschaften der elektromagnetischen Energie unter dem Einfluß eines angelegten Feldes oder bei Temperaturveränderungen usw. Alle diese Anwendungsformen werden unter den Hahnen der Erfindung fallend betrachtet.
Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß in den meisten Fällen Plättchenmaterial verwendet wird. Solches Plättchenmaterial kann durch Wachstum von einer begrenzten Dicke auf einem Keim, wie in den Beispielen angegeben, hergestellt werden. Die nachfolgende Behandlung kann umfassen ein Schneiden und schließlich ein (kathodisches) Rückzerstäuben, um beschädigte Teile zu entfernen. Kristalle \irarden ferner durch Aufwachsverfahren gezüchtet. Die Einkristallzücluung erfordert natürlich ein Träger- bzw. Substratmaterial mit Hitterabmessungen, welche denjenigen des zu züchtenden im V.resfall Orthoferrits sehr nahe konir.en. Für die Zwecke der Vorrichtungen ist es im allgemeinen wünschensAiert, daß das Substrat im wesentlichen unmagnetisch ist. Das paramagnetische Material Terbiumaluminat (TbAlO3) hat sich als geeignetes Substrat für das Aufwachsen von YbFeO3 erwiesen.
Im vorangehenden wurde die Erfindung anhand einer begrenzten Zahl von Ausführungsformen beschrieben, Veränderungen
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in den Züchtungsbedingungen und in den gezüchteten Zusammensetzungen wurden allgemein dargelegt. Ferner wurde angegeben, da 3 die besonderen beschriebenen Anwendungsfornon der Vorriclitunn nur beispielsweise gegeben wurden. Die Erfindung wird darin bestehend betrachtet, daß herausgefunden wurde, da" die Verwendung von wässerigen KOH-Lösungen in dem angegebenen Konzentrationsbereich in einem hydrothermalen Verfahren zur Züchtung von großen einwandfreien Orthoferritlcristallen führt. Diese Kristalle haben sich als in wesentliehen frei von Kleinwinkelkorngrenzen und sonst für die Verwendung der Vorrichtung geeignet erwiesen.
Patentansprüche:
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Claims (1)

  1. Patentansprüche :
    1. Verfahren zum Züchten von Einkristallen aus Seltene-Erde- und Yttrium-Orthoferriten, bei welchem ein Kristallkeim und eine Nährstoffmasse, aus der das erwähnte Material erhalten werden kann, in eine alkalische Lösung innerhalb eines geschlossenen Gefäßes gebracht wird, diese Lösung auf eine Temperatur von mindestens 300° C unter einem Druck erhitzt wird, der ihren kritischen Druck überschreitet, und ein Temperaturunterschied zwischen dem Kristallkeim und der Nährstoffmasse von mindestens 5° C aufrechterhalten wird, bis an dem gewünschten Kristallkeim ein gewünschter Betrag des kristallinen Wachstums erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Lösung im wesentlichen besteht aus einer wässrigen Lösung von Kaliumhydroxid von 10 bis 25 Molal und daß das erwähnte kristalline Material im wesentlichen besteht aus der Zusammensetzung RFeO-, wobei R mindestens ein aus der Gruppe ausgewähltes Element ist, die besteht aus Yttrium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium und Ytterbium, zusätzlich enthaltend von 0 bis 20 Atomprozent minde-
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    stens eines Elements der Gruppe bestehend aus Lanthan, Ce r, Praseodym und Neodym.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte iiährstoffmasse durch eine gesinterte Ilasse von der gewünschten Zusammensetzung gebildet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Nährstoff masse durch ein hydrothermalgezüchtetes Material gebildet v/ird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daf*. die erwähnte Lösung im wesentlichen aus einer Kaliumhydroxidlösung von 20 bis 25 liolal besteht.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß mit 70 bis 95 -« ihres Volumens vor dem Erhitzen gefüllt wird. «
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Temperaturunterschied innerhalb des Bereiches von 10° C bis 30° C liegt.
    7. Kristallines Material, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Verfahren gemäß den vorangehenden Ansprüchen gezüchtet worden ist.
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    3. Vorrichtung aus einem Körper aus kristallinen Material und Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes an zuriindest einem Teil dieses Körpers, dadurch gekennzeichnet, daP das erwähnte kristalline Material ein Einkristall aus Seltene-Erde- oder Yttrium-Orthoferrit ist, der nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 gezüchtet worden ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, darj der erwähnte Körper ii.y/esentlichen eben ist und daf! die bevorzugte Iiagnetisierungsrichtung außerhalb der Ebene liegt.
    10, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Mittel durch Ein Magnetfeld von solcher Porn gebildet werden, daß eine stabile einwandige Domäne erhalten wird.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daf' das erwähnte Material Eamariu:ri enthält.
    "UbbAij/1760 BAD ORIGINAL
DE19681769969 1967-08-15 1968-08-14 Hydrothermale Zuechtung von Seltene-Erde-Orthoferriten Pending DE1769969A1 (de)

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