DE2156917A1 - Magnetische Vorrichtung mit epitaktischen Granatmaterialien und Herstellungsverfahren hierfür - Google Patents

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY Bobeck 78/83/91 -7/9/12 -2/3/4

Incorporated

NEW YORK (N. Y.) 10007, USA ,

eiogegongco m

Magnetische Vorrichtung mit epitaktischen Granatmaterialien und Herstellungsverfahren hierfür

Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Vorrichtungen mit einwandigen Domänen .(sogenannte "Blasen"-Domänen-Vorrichtungen). Solche Vorrichtungen, deren Betrieb auf der Erzeugung iind/oder Übertragung kleiner, von einer in sich geschlossenen Domänenwand umgebenen Magnetisierungsdomänen mit einer gegenüber der Umgebungsmagnetisierung umgekehrten Magnetisierung beruht, können zahlreiche Funktionen einschließlich Schalten, Speicherlogik usw. ausführen.

In den beiden letzten Jahren haben magnetische Vorrichtungen bedeutsames Interesse erfahren, die nunmehr allgemein bekannt sind als Blasendomänen-Vorrichtungen, Solche Vorrichtungen, die beispielsweise beschrieben sind in IEEE Transactions, MAG-5 (1969), pp. 544-553, haben im allgemeinen ebene Konfiguration und sind aus Materialien aufgebaut, welche

2 0 0 R ? 3 / 1 Π 1 2

Richtungen leichter Magnetisierbarkeit .(kurz leichte Richtungen) etwa senkrecht zur Ebene der Anordnung haben. Die magnetischen Eigenschaften wie Magnetisierung, Anisotropie, Koerzitivkraft, Domänenwand-Beweglichkeit usw. sind so, daß die Vorrichtung magnetisch gesättigt gehalten werden kann, und zwar mit einer W Magnetisierung in einer außerhalb der Ebene verlaufenden Richtung, und daß kleine, lokalisierte Bereiche geführt werden können, deren Magnetisierung der allgemeinen Magnetisie rungs richtung entgegengesetzt ist. Solche lokalisierte Bereiche, die weitgehend zylindrische Form haben, stellen Speicherbits dar. Das Interesse an Vorrichtungen dieser Art ist zu einem großen Teil in der hohen Bit-Dichte begründet. Solche Bit-Dichten,

4 2

von denen erwartet wird, daß sie I₉ 55 χ 10 oder mehr pro cm

fc Schicht-Plättchen erreichen, sind ihrerseits abhängig von der

Fähigkeit des Materials, solche lokalisierten Bereiche ,(einwandige Domänen) hinreichend kleiner Abmessung führen zu können.

fi 2

Bei einem Speicher mit einer Dichte von 10 Bit pro 6,4 cm

(pro Zoll ) würden einwandige Domänen einen Durchmesser

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in der Größenordnung von 8., 5 μτη haben. Ein Speicher mit

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einer Speicherdichte von 10 Bit pro 6,4 cm kann dann auf dreimal größeren stabilen Domänen beruhen,und ein Speicher

7 2

mit einer Bitstellendichte von 10 pro 6,4 cm erfordert stabile einwandige Domänen, die dreimal kleiner sind.

Bis heute war eine der bedeutsameren Hindernisse für kommerzielle Anwendbarkeit dieser Vorrichtungen in der Unzulänglichkeit der vorhandenen Materialien begründet. Ein erstes Problem liegt auf dem praktischenSektor, und betrifft die Züchtung hinreichend großer Kristalle, die genügend fehlerfrei sind und physikalische sowie chemische Beständigkeit usw. zeigen. Ein gleichermaßen bedeutsames Problem ist jedoch von grundsätzlicherer Natur. Materialien mit der erforderlichen einachsigen magnetischen Anisotropie haben in gewisser Hinsicht generelle Unzulänglichkeiten.

Ein bedeutsamer Durchbruch für das Materialproblem betraf Materialien mit Granatstruktur, siehe Applied Physics Letters, pp. 131-134 (August I₁ 1970). Es wurde gefunden, daß magnetische Granate, die auf der Prototyp-Zusammensetzung

8 ? 3 / 1 0 1 ?

Y Pe O ^YEG; Yttriumeisengranat) beruhen, bei geeigneter Substitution und geeignetem Kristallwachstum eine eindeutige Kichtung leichter Magnetisierbarkeit zeigen und auch anderweitig geeignete magnetische Eigenschaften fur Vorrichtungen mit einwandigen Domänen zeigen. Dieses stellte eine beachtliche Abweichung von den generell angenommenen Eigenschaften

" von Granatmaterialien dar, da man bisher bei diesen magnetisch

isotropes Verhalten angenommen hatte.

Innerhalb einer sehr kurzen Zeit der Entdeckung der anisotropen Granatmaterialien konnten Vorrichtungen mit stabilen einwandigen

-3 Domänen eines Durchmessers von 2, 5 χ 10 cm und darunter

in Betrieb genommen werden. Bei diesen Vorrichtungen wurden dünne Kristallscheiben benutzt, die aus Schmelzfluß gezüchtet ψ waren. Bei einer speziellen Materialklasse waren die Scheiben

etwa parallel zu den freien (211)-Facetten, bei denen die leichte Richtung die [lllj -Richtung und einen Winkel von etwa 20 mit der Normalen der Facette bildete. Einige der bisher besten aufgebauten Vorrichtungen haben solche Materialien benutzt» Die ausgezeichneten Eigenschaften von Scheiben, die

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aus massiven Kristallen präpariert werden, verhindern aber eine vernünftige kommerzielle Anwendbarkeit.

Einige Zeit später wurde von einer wachstumsinduzierten Anisotropie in einer L100 J-Richtung berichtet, siehe Journal of Applied Physics, Vol. 42, March 1971. Solche Materialscheiben wurden von kristallinen Abschnitten genommen, die unterhalb ;(110)-Facetten gelegen ist. Von den Materialien, die eine solche neuartige Anisotropie zeigen und als ^tfTyp ΠΙ" Schnitte bekannt sind, wurde gefunden, daß sie eine große Anzahl von Zusammensetzungen einschließen, von denen viele auch eine [.11 lj-Anisotropie unter einer ,(2H)-Facette im selben massiv gewachsenen Kristall zeigen. Die LlHJ-Richtung, die leichte Richtung, wird generell für Vorrichtungen der inrede stehenden Art als bevorzugt betrachtet. In dieser Richtung erzeugte einwandige Domänen suchen Kreisform und nicht Ellipsenform anzunehmen, und zwar wegen des Umstandes, daß äquivalente, kristallographische<lll>-Richtungen symmetrisch um die LlHj-Richtung, die leichte Richtung, angeordnet sind. Der Haupteffekt der Anisotropie in der (lOO)-Ebene, die senkrecht

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zur LlOOJ-Richtung orientiert ist, führt eine elliptische Komponente ein, die je nach Größe einen etwas nachteiligen Effekt auf die Packungsdichte und auch auf die Betriebsparameter der Vorrichtung haben kann.

fc Jedoch war seit einiger Zeit klargeworden, daß ein direkterer

Weg zur Herstellung der sehr dünnen erforderlichen Schichten aus magnetischem Material von Interesse sein würde. Demgemäß wurden größere Anstrengungen zur epitaktischen Züchtung des Materials gemacht. Die Untersuchungsberichte waren weitgehend auf Schichten gerichtet, die aus Dampf durch thermische Zersetzung erzeugt wurden. Diese Prozedur erscheint aussichtsreich, und es ist möglich, daß für die inrede stehenden Zwecke

t geeignetes Material möglicherweise hergestellt wird. Derzeit

haben aber die Materialien, über welche berichtet worden ist, und die nach dieser Methode hergestellt worden sind, eine enge Verwandtschaft zu YEG und hatten keine geeignete Magnetisierung oder andere Eigenschaften, die für Vorrichtungen mit einwandigen Domänen gewünscht sind. Außerdem war die magnetische Anisotropie in solchen Schichten generell spannungsinduziert statt

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wachstumsinduziert. Während Materialien mit spannungsinduzierter Anisotropie die Vorrichtungsanforderungen erfüllen können, sind die Herstellungsmethoden kompliziert·

Alternative Methoden zur epitaktischen Züchtung von Granatzusammensetzungen sind bekannt. Sine derselben, das Epitaxieverfahren aus flüssiger Phase, ist recht attraktiv· Bei diesem Verfahren kann Züchtung aus Schmelzfluß-Zusammensetzungen erfolgen, welche mit jenen Zusammensetzungen eng verwandt sind, welche bereits bei der Züchtung von massivem Material in Gebrauch sind und deshalb von einer gut entwickelten Technologie Vorteil ziehen können. Die Temperatur kann auf einem vernünftig niedrigen Wert gehalten werden, so daß komplizierende Grenzflächengradienten-Effekte !interfacial gradients) minimalisiert werden ,(oder daß alternativ die Bedingungen so gesteuert werden können, daß gewünschte Grenzflächenzusammensetzungen erhalten werden). Das Epitaxie-Verfahren aus flüssiger Phase ist ein gut entwickeltes Verfahren zur Züchtung gewisser Materialien. Beispielsweise wurde es verbreitet bei der Züchtung gewisser ΠΙ-V-Halbleiter wie GaP zur Herstellung von elektro-

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lumirieszenten Dioden benutzt, siehe Materials Science and Engineering, pp.69-lÖS .{19tO).

Granatmaterialien sind im Epitaxieverfahren aus flüssiger Phase gezüchtet worden, siehe beispielsweise Journal of Crystal Growth, 3,4 {1968} pp.443-446, Die berichteten Filme waren jedoch zur Anwendung bei den Vorrichtungen der inrede stehenden Art nicht geeignet, weil erstens die Filmzusammensetzungen magnetisch ungeeignet waren, zweitens eine befriedigend gleichförmige leichte Richtung senkrecht zur Filmöberfläche nicht erhalten wurde und drittens Filme, die ansonsten von größtem Interesse waren, hügelige Struktur sowie andere tmreglmäßigkeiten zeigten, die eine Verwertung ausschlössen.

Entsprechend der Erfindung werden magnetische Granatfilme, die sich zur Verwendung bei magnetischen Vorrichtungen wie Vorrichtungen mit einwändigen Domänen eignen, im Epitaxieverfahren aus flüssiger Phase gezüchtet» Solche Filme zeigen eine Richtung leichter Magnetisierbarkeit !"leichte Richtung¹¹), die senkrecht zur Filmebene steht; auch haben sie Magnetisie rungs-,

2 υ S 8 7 3 1 \ p 1 2 ^; ORIGINAL INSPECTED

Koerzitivkraft- und anderweitige Parameterwerte, die sie für den hier inrede stehenden Anwendungs zweck geeignet machen. Solche Filme haben keine hügelige Struktur und andere Oberflächenunregelmäßigkeiten, wie sie bisher bei den im Epitaxie verfahre η aus flüssiger Phase gezüchteten Granatfilmen auftraten.

Die Entwicklung befriedigender Materialien hängt von einer kritischen Auswahl sowohl der Zusammensetzung als auch der Verarbeitungsbedingungen ab. Die Zusammensetzungen, die unveränderlich zumindest zwei Kationen, üblicherweise die Ionen zweier Seltener Erden, in den dodekaedrischen Gitterplätzen enthalten, sind für die erforderliche Anisotropie verantwortlich und können die anderen magnetischen Eigenschaften günstig beeinflussen. Die richtige Auswahl der Verfahrensbedingungen ist hauptsächlich für die Züchtung glatter Filme verantwortlich, ebenso auch für einwandfreie zusammensetzungsmäßige Beschaffenheit.

Die nach der Erfindung hergestellten epitaktischen Filme können eine eindeutige leichte Richtung senkrecht zur

η /1 π 12

Schichtebene haben, wobei diese Anisotropie hauptsächlich wachstumsinduziert ist. Während ein kleinerer Teil der leichten Richtung infolge einer Dehnung auftreten kann, ist dieser Teil von hinreichend kleiner Größe ^üblicherweise weniger als 10 % der gesamten eindeutigen Anisotropie), um nennenswerte Ver arbeitungs Schwierigkeiten zu vermeiden. Filme sind auf fill)- oder (lOO)-Granatplatten gezüchtet worden, deren Gitterparameter eng an jene der Schicht bei Zimmertemperatur angepaßt waren. Ein interessierender Gesichtspunkt der Erfindung ist die Beobachtung, daß die glatten (11I)- und (100)-Schichten des epitaktisch aufwachsenden Materials nicht irgendeiner natürlich auftretenden freien Fläche entsprechen, die sonst bei massiv aufgewachsenen Granatkristallen beobachtet werden. Während demgemäß eine bevorzugte Zusammensetzung der Erfindung mit einer hauptsächlich wachstumsinduzierten neuartigen leichten Richtung zusammenfällt, ist auch die Züchtung von Materialien von Interesse, die hauptsächlich dehnungsinduzierte Eigenschaften sowie ein Wachstum inform von .(1H)- oder (100)-Schichten oder von Schichten zeigen, welche an ein solches Wachstum in künstlichen

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Flächen zeigen.

In zumindest einer Hinsicht sind die entsprechend der Erfindung hef gestellten Schichten vorteilhaft gegenüber Scheiben, die aus massiv gewachsenen Kristallen präpariert sind.

Da beispielsweise Jlll)~Scheiben aus Kristallsegmenten genommen sind, die von den freien .(2H)-Facetten begrenzt sind, und da die leichte Richtung im wesentlichen eine < 111> Richtung ist, kann eine tatsächlich senkrechte leichte Richtung nur in einer Scheibe auftreten, die weder parallel noch senkrecht zu der Facette ,{beispielsweise unter einem Winkel von etwa 20 zur Facette ) orientiert ist. Der selbe Vorteil ergibt sich für (lOO)-Filme, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gezüchtet sind. Da Facetten dieser Orientierung wie JlH)-Facetten thermodynamisch instabil sind* können Scheiben dieser Orientierung nur unter gewissen Winkeln zu den Kristallwachstums richtungen des massiven Kristalls genommen werdenf tatsächlich sind brauchbare ,(10O)-Scheiben

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im massiven Kristall dahingehend definiert, daß sie sich in den Körper auf eine Ebene projezieren, deren Kante definiert ist durch die einer mit einer kurzen Dimension der diamantförmigen freien (HO)-Facette entsprechenden Schnittlinie). Der infolge des Wachstums auftretende Zusammen- ^ Setzungsgradient ist folglich noch stärker nachteilig als

für 1[lll)-Scheiben vom "Typ Π^η, die nur um etwa 20 außeraxial sind. Massive Scheiben schließen notwendigerweise Material ein, das zu verschiedenen Zeiten gewachsen ist. Jeglicher Gradient in der Zusammensetzung, der von eins abweichenden Verteilungskoeffizienten zugeordnet ist, treten deshalb von einer Kante der Scheibe zur nächsten auf, Das Resultat ist üblicherweise zumindest eine kleinere Änderung in gewissen magnetischen Eigenschaften, Da der gesamte Film der im Epitaxie verfahren aus flüssiger Phase aufwachsenden Schicht gleichzeitig aufwächst, können solche Gradienten vermieden werden.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet und in der Zeichnung beschrieben.

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Es zeigen:

Fig, 1 die schematische Darstellung eines Rezirkulationsspeichers mit einer im Epitaxie verfahr en aus flüssiger Phase gezüchteten Granatschicht entsprechend der Erfindung;

Fig. -2 eine Detailansicht der magnetischen Belegung und des Verdrahtungsaufbaues für Teile des Speichers nach Fig. 1 mit verschiedenen Domänen-Lagen während des Betriebs;

Fig» 3 eine Schrägansicht einer beispielhaften Vorrichtung zur Züchtung der Schichten im Epitaxieverfahren aus flüssiger Phase ; und

Fig. 4 eine Schnittansicht durch eine alternative Apparatur zur Durchführung des Verfahrens.

1. Zur Frage der Materialzusammensetzung

a. Die Schicht
Granate, die sich zur Durchführung der Erfindung eignen,

U 9 R ? 3 / 1 ρ 1 ■>

21569T7

haben die allgemeine nominelle stoichiometrische Zusammensetzung der prototypischen Verbindung YFeO ·

3 u 12

Dieses ist der klassische Yttriumeisengranat ,(XTSG), der in seiner ungeänderten Form ferrimagnetisch mit einem resultierenden Moment ist, das von dem Überwiegen dreier " Eisenionen pro Formel .(Molekül) an den tetraedrischen

Gitterplätzen herrührt (die restlichen zwei Eisenionen befinden sich an octaedrischen Gitterplätzen}, Bei dieser Prototyp-Verbindung besitzt das Yttrium die dodekaedrischen Gitterplätze und die hauptsächlichen Erfordernisse für die Zusammensetzung befassen sich erfindungsgemäß mit der Natur der Ionen, die das Yttrium an den dodekaedrischen Gitterplätzen ganz oder teilweise ersetzen.

Ein übliches Erfordernis zum Erhät einer epitaktischen Schicht aus flüssiger Phase» die weitgehend homogene einachsige Anisotropie im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche sowie gegebenenfalls andere gewünschte Vorrichtungseigenschaften besitzt, ist die, daß die dodekaedrischen Gitterplätze von zumindest zwei verschiedenen

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Ionen eingenommen werden» Für die Zwecke der Erfindung muß jedes dieser beiden Ionen, nachstehend als A-Ionen und B-Ionen bezeichnet, in Mengen von zumindest 10 Atomprozent vorhanden sein, bezogen auf die Gesamtzahl der die dodekaedrischen Gitterplätze einnehmenden Ionen. Ionen, die diese Gitterplätze in Mengen von zumindest 10 % einnehmen,

QJ. Qj. Oj,

umfassen Y , Lu , La und die dreiwertigen Ionen irgendeiner der vier f-Seltenen Erden, ebenso auch Ionen

2+ mit anderen Valenzzuständen, wie Ca , Solche Ionen werden in manchen Fällen zur Ladungskompensation eingeführt, beispielsweise wenn anderswertige Ionen als dreiwertige Ionen teilweise für das Eisen substituiert werden. Zusammensetzungen, die alle solche Ionen enthalten, sind eingehend untersucht worden, vgl. beispielsweise Handbook of Microwave Ferrite Materials, herausgegeben von Wilhelm H, von Aulock, Academic Press, New York (1965).

Eine weitere Forderung betrifft die Größe und Natur des magnetostriktiven Beitrags der A- und B-Ionen in den<[ 111>-

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Kristallrichtungen. Der einfachste Fall für eine wachstumsinduzierte leichte Richtung betrifft A- und B-Ionen, die entgegengesetzte magnetostriktive Vorzeichen in diesem Sinne induzieren.

k Die nachstehende Tabelle gibt berechnete Daten wieder,

wie sie veröffentlicht sind in Journal of the Physical Society of Japan, Band 22, p. 1201 (1967). Diese Tabelle stellt die magnetostriktiven in dimensionslosen Einheiten dar, und zwar in Zentimetern Änderung pro Zentimeter Länge für

R₀FeO -Granatzusammensetzungen. Die dreiwertigen ο 5 1 <s

A- oder B-Ionen sind nach abnehmender Größe geordnet.

209823/101 2

	• λ	11	Tabelle	O	I	<100>
JfA, B)Ion	-8.5	χ	ίο"6	+21 χ ΙΟ6
Sm.	+1.8	χ	ίο"6	+21 χ ΙΟ"6
Eu	-3.1	χ	ίο"6	null
Gd	+12.0	X	ίο"6	-3.3 χΙΟ"6
Tb	-5.9	X	ίο"6	-12.5 χΙΟ"6
Dy	-4.0	X	ίο"6	-3.4 χΙΟ"6
Ho	-2.4	X	ίο"6	-1.4 χΙΟ"6
Y	-4.9	X	ίο"6	+2.0 χΙΟ"6
Er	-5.2	X	ίο"6	+1.4 χΙΟ"6
Tm	-4.5	X	ίο"6	+1.4 χΙΟ"6
Yb	-2.4	X	ίο"6	-1.4 χΙΟ"6
Lu

Eine Forderung für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist die, daß die Zusammensetzung von solcher Natur ist, daß ihre in der :_ 11 Ij - Richtung verlaufende Richtung leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Schichtebene steht (da diese Bedingung zu zylindrischen einwandigen Domänen

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führt). Nach der hier beschriebenen Methode gezüchtete Filme, die hauptsächlich eine wachstumsinduzierte leichte Richtung zeigen, verlieren, wenn sie bei hinreichend hoher Temperatur (etwa 1200 C über eine Zeitspanne hinweg, die von atmosphärischen Bedingungen abhängig ist), einen

fe wesentlichen Teil ihrer leichten Richtung und werden weit

gehend magnetisch isotrop. Für die vorliegenden Zwecke wird von Materialien, die weniger als 25% ihrer eindeutigen <L11>- Anisotropie nach der Warmbehandlung beibehalten, angenommen, daß sie hauptsächlich wachstumsinduzierte Eigenschaften zeigen. .(Eine derartige Warmbehandlung entfernt selbstverständlich auch spannungsinduzierte Anisotropie, aber dieser Anisotropie-Typ entsteht bei der

^ Abkühlung wieder erneut.) Die entsprechende spannungs

induzierte <111>-Anisotropie ist vom Herstellungsstandpunkt aus wünschenswert, weil Modifikationen bei den Vorrichtungseigenschaften, die während Herstellung und Handhabung auftreten, vermieden werden. Nichtsdestoweniger haben einige von den hier berichteten Schichten anisotrope Eigenschaften, die hauptsächlich dehnungsinduziert

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sind, und solche Filme* sind, während sie möglicherweise gewisse Komplikationen bei der Herstellung bedingen, sehr brauchbar bei Vorrichtungen der inrede stehenden Art.

Die größere Gruppe von Zusammensetzungen, welche die erfindungsgemäßen Forderungen erfüllen, sind oben als Materialien vom Typ I oder Typ Π beschrieben worden. Diese Materialien sind dafür bekannt, daß ihre Richtung leichter Magnetisierbarkeit in der [ll Ij-Kristallrichtung etwa in oder senkrecht zu der freien (211)-Facette eines aufwachsenden massiven Kristalles verläuft. Solche Materialien resultieren beispielsweise, wo das eine, das größere der beiden Ionen, ein negatives magnetostriktives Vorzeichen hat, während das andere ein positives Vorzeichen hat. Diese Materialgruppe ist jedoch nicht ausschließlich und es gibt auch Fälle, in denen die Anisotropie des aufwachsenden massiven Kristalles nicht für die Anisotropie der epitaktischen Schicht aus flüssiger Phase bestimmend ist» Ein spezielles Beispiel einer solchen, hier in einem Beispiel beschriebenen Verbindung ist

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Er Eu Fe Ga 0 . Bei diesem und bei anderen solchen Materialien rühren die einachsigen Richtungseigenschaf ten vom Einfluß der Unterlage her. In gewissen Fällen wird angenommen, daß die senkrecht zur Schichtebene orientierte leichte Richtung herrührt von einer Einführung von Ionen, beispielsweise Gadolinium, durch Diffusion aus bestimmten ™ Unterlagen , wie diese in einigen der hier berichteten Beispiele

benutzt werden. In anderen Fällen rührt der Effekt ganz oder teilweise von einer Dehnung her.

Wie angegeben, erfolgt die Beschreibung hauptsächlich anhand von (111)-Domänen, da diese vom Standpunkt des Vorrichtungsaufbaues her gesehen generell bevorzugt sind. Wie aber gleichfalls angegeben, beruht die Erfindung zumindest teil- ψ weise auf dem Umstand, daß die (lll)-Fläche eine

"künstliche" Fläche ist, d.h. eine Kristallfläche, die bei einem massiven Kristall nicht als freie Facette aufwächst. Die freie Energie der (111)-Flächen ist recht hoch und sie wachsen daher schneller mit der Folge, daß sie beim Kristallisationsprozeß zu einer Spitze auswachsen und alsbald ver-

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schwinden. (111)-Facetten können als Ungleichgewichts-Flächen beschrieben werden. Als solche sind sie für eine Klasse von Ungleichgewichts-Facetten, die beispielsweise !(lOO)-Facetten einschließen, repräsentativ. Im verallgemeinerten Sinn beruht deshalb die Erfindung zum Teil auf der Möglichkeit, glatte Ungleichgewichts-Flächen zu züchten, die bei massiv aufwachsenden Kristallen nicht vorhanden sind. Während vom Standpunkt des Vorrichtungsaufbaues her die (Hl)- Schichten sicherlich zu bevorzugen sind, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Züchtung auch anderer Ungleichgewichts-Flächen einschließlich der £1OO)-Fläche ermöglicht.

Beispiele

Beispiele von Filmzusammensetzungen, die die erfindungsgemäßen Anforderungen erfüllen, sind die folgenden:

^Gd2,34^Tb0,66^Fe5°12
^Gd2,325^Tb0,585^Eu _0>09^Fe5⁰12

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^Gd2,10^Tb0,9^Fe5°12

^Gd2, 79^Tb0, 21^Fe5°12

^Gd2,70^Nd0,30^Fe5°12

^Tl. 00^2,00^0. 33^P%67°12

, 68^0, 7^Fe _4j3°12

^Yl, 75^1,0^0, 25^0, 6^F%4°12

Wie oben angegeben, erhält man Typ I- und Typ II-Materialien j(d.h. jene, deren in der [lly-Richtung verlaufende Richtung leichter Magnetisierbarkeit weitgehend in bzw. senkrecht zur freien (211)-Facette eines aufgewachsenen massiven Kristalles orientiert ist), wenn spezielle Ionenpaare die dodekaetrischen Gitterplätze einnehmen. Solche Typ I- und Typ II-Materialien sind u. a. für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignet.

Wie erwähnt, sind die angegebenen Beispiele für die bevorzugte Ausführungsform beispielhaft, die zu (111)-Schichten führt. Es wurde jedoch angegeben, daß Materialien vom

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typ ΠΙ¹¹, die sich für Vorrichtungen der inrede stehenden Art eignen, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren so gezüchtet werden können, daß Jl00)-Schichten erhalten werden. Ein Beispiel von Schichtzusammensetzungen dieser Art ist

³³¹¹I, 9^Gdl, 1^0, 5^Fe4, 5°12 '

Zusätzlich wurde bei allen Materialien, welche als in glatten (lll)-Flächen epitaktisch aufwachsend angeführt sind, beobachtet, daß sie in ähnlicher Weise auf (100)-Unterlagen mit glatten (100)-Flächen aufwachsen. Während alle diese Materialien nicht zu der gewünschten Richtung leichter Magnetisierbarkeit für Vorrichtungen mit einwandigen Domänen führen mögen, ergibt sich nichtsdestoweniger die Allgemeingültigkeit der erfindungs gemäßen Lehre.

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b. Die Unterlage

Die Anforderungen an die Unterlage sind offensichtlich. Grundsätzlich hängen die späteren Vorrichtungseigenschaften von der epitaktischen Schicht selbst ab und im Idealfall

W sollten die Eigenschaften der Vorrichtungen in keiner Weise

von der Unterlage beeinflußt sein.

Epitaktisches Wachstum erfordert selbstverständlich eine vernünftige Anpassung der Gitterabmessungen, unabhängig davon, ob die eindeutige Richtung leichter Magnetisierbar-• keit hauptsächlich Wachstums- oder dehnungsinduziert ist. Von diesem Standpunkt her gesehen, wurde es als adequat fc befunden, die betroffenen Kristallgitter auf innerhalb 0, 5%

aneinander anzupassen ^a liegt allgemein in der Größenordnung von 12 Angström). Im allgemeinen wurde es als adequat befunden, die Schichten an die Unterlagen bei der späteren Betriebstemperatur der Vorrichtung anzupassen. In den Fällen, in welchen die Abhängigkeit von dehnungsinduzierten Effekten stark ist, können Unterlagen mit

2 0 9ß?3/ioi?

kleineren oder größeren .Werten von a gewählt werden. Werte von 12,30 bis 12, 56 sind beispielsweise erhältlich durch die Verwendung der Endnummern Dy Ga 0 bzw.

O O J- A

Gd₃(Sc

Während ein gewisser Vorteil zu erwarten ist, wenn der Temperaturkoeffizient der Expansion gleichfalls angepaßt wird, so daß sich die Anpassung über den gesamten während der Herstellung betroffenen Temperaturbereich erstreckt, sind viele der hierin beschriebenen Vorrichtungen brauchbar, die keine derartige Anpassung im Ausdehnungskoeffizienten und den Betriebseigenschaften haben.

Die hier inrede stehenden Vorrichtungen beruhen auf den magnetischen Eigenschaften der Schicht, und der magnetische Beitrag der Unterlage sollte minimal sein. Im Idealfall würde für die meisten Vorrichtungen vorzuziehen sein, daß sie eine unmagnetische Unterlage haben» Um bevorzugte Anpassung zu erreichen, sind häufig Unterlagematerialien verwendet worden, die stark parametrisch sind, aber

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wiederum wenig Einfluß-auf die Vorrichtungsbetriebseigenschaften haben. Während ein schwach ferrimagnetisches oder ferromagnetisches Material als Unterlage verwendet werden könnte, ist es vorzuziehen, daß nur die Schicht bei der Betriebstemperatur magnetisch sättigbar ist.

Vom Standpunkt der Vollkommenheit der Schicht sollte die Unterlage die richtige Orientierung haben, d.h. j(lll)- oder j(100)-Fläche. Ferner sollte die Unterlage vernünftige kristalline Vollkommenheit haben ,(insbesondere möglichst keine KLeinwinkelkorngrenzen haben), und sie sollte glatt und eben (vorzugsweise optisch eben) sein. Da in vielen Fällen bei den betroffenen Vorrichtungen t ein optisches Auslesen vorgesehen ist oder in manchen

Fällen sogar die Verwendung von Licht zur Informationsaufzeichnung benutzt wird, sollte Unterlagematerial die erforderlichen Durchlässigkeitseigenschaften besitzen. Demgemäß sollte, da ein optischen Auslesen im allgemeinen von der Drehung der Ebene von polarisiertem Licht abhängt, die Unterlage möglichst frei von Doppelbrechung sein.

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Die Unterlage sollte generell einen spezifischen Wider-

2 stand in der Größenordnung von 10 ohm cm oder besser haben, um.Wirbelstromverluste zu vermeiden.

Die richtige Anpassung der Gitterparameter wird am leichtesten erreicht durch Verwendung von Granatunter-

lagen; während viele Unterlage-Zusammensetzungen brauchbar sind, ist es möglich, praktisch alle interessierenden Schichtzusammensetzungen durch Verwendung von nur einer oder einer Kombination von zwei grundsätzlichen Unterlage-Zusammensetzungen anzupassen. Die erste dieser Zusammensetzungen, Nd Ga_R0 , hat einen Gitterparameter a gleich 12, 52 A. Die zweite Zusammensetzung, Gd Ga 0 , hat einen Gitterparameter a gleich 12, 36 A . Eine jede dieser nominellen Zusammensetzungen kann dahingehend variiert werden, daß sie leicht von der Stoichiometry abweicht, um eine begleitende Änderung in a_ zu erzeugen. Zwischenwerte können erreicht werden durch Mischungen dieser beiden grundsätzlichen Zusammensetzungen, wie dieses dargestellt werden kann durch die chemische Formel

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Nd Gd Ga O . Zwischenwerte von a hängen weitgehend linear von der Wertzusammensetzung ab. Alle angegebenen Gitterparameter-Werte sind jene, wie sie für Zimmertemperatur berichtet worden sind; und es ist die allgemeine Forderung, daß Schicht und Unterlage bei W der Betriebstemperatur, die im allgemeinen die Zimmer

temperatur ist, angepaßt sind. Falls gewünscht, können die beiden Materialien zu ausgewählt werden, daß eine gute Anpassung auch bei anderen als bei Raumtemperatur liegenden Betriebstemperaturen erreicht wird.

Die angegebenen Beispiele für die Unterlage-Zusammensetzung sind bei einigen der hierin beschriebenen Beispiele fc benutzt worden, sind aber nichtsdestoweniger nur als bei

spielhaft zu betrachten. Bei anderen nicht-sättigbaren Unterlagematerialien können anstelle von Gallium andere unmagnetische Ionen benutzt werden. Beispiele sind Scandium und Aluminium. In den meisten Fällen ist vom Betriebsstandpunkt her gesehen die Besetzung der dodekaedrischen Gitterplätze in der Unterlage-Zusammensetzung

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nicht kritisch. Eine Gitteranpassung kann erreicht oder optimalisiert werden durch teilweise oder vollständige Substitution für Nd und/oder Gd durch irgendeine der 4 f Seitenden Erden oder durch andere Ionen, die dafür bekannt sind, Granatstruktur zu bilden. Siehe die hier angeführten Beispiele.

Wie erwähnt, kann die Unterlage einen bedeutsamen Einfluß auf die Betriebseigenschaften der epitaktischen Schicht haben. Beispielsweise wird in gewissen Fällen gefordert, daß die nominelle Zusammensetzung modifiziert wird durch Gadolinium oder andere Bestandteile, die aus der Unterlage in die Schicht während des Aufwachsens wandern. Demgemäß sind alle in diesem Abschnitt und auch sonst angeführten Zusammensetzungen nominell und beziehen sich nur auf das Material, das während des relevanten Verfahrensschrittes eingeführt wird. Von den sich schließlich einstellenden Zusammensetzungen für die Schicht und die Unterlage wird erwartet, daß sie etwas variieren, und zwar hauptsächlich

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im Grenzflächenbereich.

Es wird allgemein angenommen, daß Unterlage- und Schichtzusammensetzungen unabhängig sind und daß die Grenzfläche einen Quantensprung in der Zusammensetzung

" darstellt. Tatsächlich ist aber in der Grenzflächenzone

unvermeidlich ein Zusammensetzungsgradient vorhanden, dessen Stärke von Verarbeitungsbedingungen abhängt. Eine allgemeine Forderung ist die, daß die Grenzflächenzone nicht eine Magnetisierung zeigen sollte, die größer ist als die der Schichtoberfläche, obgleich modifizierte Vorrichtungen vorgeschlagen worden sind, die gerade eine solche Grenzflächenschicht, welche die größere Magnetisierung besitzt,

ψ benutzen.

c. Das Schmelzflußmittel

Viele SchmelzfLußmittelsysteme sind bei der Züchtung massiver Granatkristalle benutzt worden, und alle diese Systeme sind für die erfindungsgemäßen Zwecke brauchbar. Grundsätzlich enthalten die populärsten Systeme

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entweder Bleioxyd j(PbO}oder Wismutoxid ,(Bi₀O₀. Von diesen enthält das zumeist verwendete System Bleioxyd und solche Flußmittelsysteme werden häufig modifiziert durch zusätzliche Bestandteile wie Bleifluorid (PbF ) und/oder Boroxyd (B O J₁ um die Löslichkeit, die Zahl der Keimbildungs stellen, die Kristallisationsgeschwindigkeit und den Temeperaturbereich zu kontrollieren, in welchem die Kristallisation ausgeführt werden kann»

Ein bedeutsames Merkmal der Erfindung beruht auf der Züchtung einer "künstlichen Facette", d.h. einer glatten JlIl)- oder (lOO)-Fläche, die bei Wachstum von massiven Kristallen nie beobachtet wird. Frühere Versuche zur Züchtung von Materialien dieser Orientierung führten generell zu hügeligen Schichten, Facetten oder anderen Oberflächenunregelmäßigkeiten. Während das Aufwachsen eines solchen Materials aller Wahrscheinlichkeit nach teilweise von der speziellen Zusammensetzung der Schicht herrührt, rührt es auch teilweise von Wachstumsparametern her, die ihrerseits mit dem gewählten Flußmittelsystem

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in Zusammenhang stehen. Diese Überlegungen, die nachstehend unter "Verarbeitung" beschrieben werden, befassen sich hauptsächlich mit zwei Erwägungen. Die erste betrifft den Angriff der Unterlage, und dieser hängt wiederum ab von der Menge an flüchtigem Material im PIu ßmittelsy stern unter den Betriebsbedingungen. Die zweite betrifft das Wachstum der Schicht, und dieses steht im Zusammenhang mit der Anzahl der Keimbildungsstellen.

Im allgemeinen wird ein Unterlage-Angriff dadurch verringert, daß entweder weniger flüchtige Flußmittelbestandteile oder niedrige Kristallisationstemperatur verwendet wird. Im allgemeinen sind die Bi O₀-Systeme weniger flüchtig und die Kristallisation kann bei relativ hoher Temperatur ohne nennenswerten Unterlage-Angriff stattfinde!. Eine Facettenbildung während des Wachstums wird generell vermieden durch rasches Wachstum infolge von effektiv hohen Abkühlgeschwindigkeiten; und die Hauptanforderung an das Flußmittel aufgrund dieser Erwägung ist lediglich ein vernünftiger Temperaturbereich für die Kristallisation.

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Es gibt einen speziellen Vorteil, der der Verwendung eines PbO-haltigen Flußmittels für "Eintauch"-Wachstum zugeordnet ist. Es ist die Natur von Schmelzflüssen dieser Art, daß sie leicht von der "auftauchenden" Unterlage und Schicht abfließen. Bi O„-Flußmittel, die ansonsten von vielen Standpunkten her gesehen äquivalent sind, haben einen hinreichend kleinen Benätzungswinkel, um auf auftauchenden Teilen zu haften, so daß sich das Wachstum fortsetzen kann, nachdem die Unterlage die Flüssigkeit verlassen hat. Während dieses im "Benätzungsverfahren" ,(vgl, weiter unten) notwendig ist, ist es unnötig beim Eintauchverfahren. Die Verwendung des nicht-benätzenden PbO-haltigen Flußmittels für Kristallwachstum im Eintauchverfahren führt zu einem Gleichförmigkeitsgrad der Filmdicke, die gewöhnlich nicht mit Wachstum unter Benätzung erreichbar ist (wo die Wirkung der Schwerkraft zu einem größeren Nährstoffvorrat am unteren Ende des Plättchens führt).

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d. Verschiedene weitere Erfordernisse

Das Vorstehende ist ausreichend, um die Gültigkeit der erfindungsgemäßen Annahmen für den allgemeinen Fall sicherzustellen. Es ist jedoch vermerkt worden, daß

k eine feste mechanistische Basis für das grundsätzliche

Phänomen der wachstumsinduzierten einachsigen magnetischen Anisotropie in dem ansich "kubischen" Granat gegenwärtig nicht verfügbar ist (ein befriedigendes Modell für dehnungsinduzierte Effekte ist vorhanden). Während eine derartige eindeutige Wachstums induzierte Magnetisie rungs richtung unverändert in geeigneten Zusammensetzungen auftritt, wo das Wachstum unter geeigneten Bedingungen stattfindet,

^ können solche Temperaturen isotrop gemacht werden, wenn

sie einer Warmbehandlung bei hohen Temperaturen unterzogen werden. Es wurde beispielsweise beobachtet, daß wachstumsinduzierte Anisotropie entfernt wird durch eine mehrstündige Warmbehandlung bei Temperaturen in der Größenordnung 1200°C oder darüber. Es folgt, daß die zum Erhalt wachstumsinduzierter Effekte benutzten Methoden

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nicht bei solchen Warmbehandlungen resultieren sollten. Aus praktischen Gründen sind die Wachslumstemperaturen generell unterhalb 1200 C auch in jenen Fällen, in welchen die Anisotropie dehnungsinduziert ist (Unterlagen-Angriff ist ein Problem).

Wie in IEEE Transactions MAG-5 (1969) pp. 544-553 beschrieben ist, ändert sich der Durchmesser der einwandigen Domänen mit dem magnetischen Moment, und zwar mit

-2
M . Dieses bedingt einen Magnetisierungsbereich, der zum Aufrechterhalten einwandiger Domänen einer gewünschten Größe geeignet ist. Für übliche Vorrichtungen gibt dieses wiederum Anlaß für einen gewünschten Magnetisierungs bereich von etwa 30 bis etwa 500 Gauss. Da die meisten Granatzusammensetzungen, in denen sowohl tetraedrische als auch actaedrische Gitterplätze von Eisenionen besetzt sind, Magnetisierungen haben, welche oberhalb dieses Bereiches liegen, ist es häufig erwünscht, etwas Eisen teilweise zu ersetzen. Im allgemeinen wird dieses bewerkstelligt durch partielle Substitution mit unmagnetischen

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Ionen, die bevorzugt die tetraedrischen Gitterplätze einnehmen (das Gesamtmoment in der Prototyp-Zusamme.nsetzung rührt von dem Übergewicht des Eisens

in diesen Gitterplätzen her). Beispiele solcher Ionen

3+ 3+ 4+ 4+ 5+

sind Ga , Al , Si ,Ge und. V . Für eine solche

k bevorzugte Gitterplatz-Besetzung sollten die Ionenradien

gleich oder kleiner 0, 62 A sein.

Derartige Überlegungen bezüglich der Magnetisierung sind lediglich illustrativ und andere Modifikationen können gemacht werden, um zu Momenten der gewünschten Größe bei der beabsichtigten Betriebstemperatur zu führen. Während eine Abhängigkeit von lokalen Spannungen vorhanden sein mag, ist es häufig erwünscht, daß die Granatzusammensetzung einen niedrigen Wert der Magnetostriktion in der <111> - Richtung aufweist. Dieses in wachstumsinduzierten Materialien erhältliche Ziel hat offensichtlich Fabrikationsvorteile dahingehend, daß Materialien an Unterlagen von . unterschiedlichem Expansionsvermögen gebunden sein können, ohne daß ein schädlicher Effekt auf die

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Koerzitivkraft auftritt, was seinerseits eine Domänen-Übertragung behindert. Es gestattet auch einen breiteren Bereich von. Verarbeitungsmethoden, Eine endliche ^100> Magnetostriktion beeinträchtigt auch die Domänenwandbeweglichkeit der einwandigen Domäne, unabhängig davon, ob die leichte Richtung <1 OOV oder Ol 1> ist. Eine geeignete Ionenauswahl in den drei Kationen-Gitterplätzen kann alle diese Erfordernisse erfüllen.

Ein weiterer Parameter von praktischer Bedeutung bezieht sich auf die Temperaturabhängigkeit der oben genannten Eigenschaften. Es ist experimentell bestimmt worden, daß eine derartige Unempfindlichkeit gemessen werden kann anhand einer Änderung der Magnetisierung allein (niedrige Temperaturabhängigkeit der Magnetisierung stellt ausreichende Unempfindlichkeit anderer relevanter Parameter wie Kristall-Anisotropie usw. sicher). Während einfache Granatzusammensetzungen mit zwei Kationen häufig gute Temperatureigenschaften zeigen, tun dieses im Hinblick zur Reduzierung des Momentes modifizierte Zusammensetzungen im allgemeinen nicht.

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ίΐ'56917

Glücklicherweise ist es möglich, die dodekaedrisehen Kationen so auszuwählen, daß die durch Verdünnung in den tetraedrischen Gitterplätzen eingeführte Temperaturabhängigkeit minim aus ie rt ist.

2. Beschreibung der dargestellten Vorrichtungen

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung ist für die Klasse der ''Blasendomänen¹¹-Vorrichtungen beispielhaft, wie diese in einem Artikel von A. H. Bobeck, R. F. Fisher, A. J. Perneski, J. P. Remeika und L. G. Van Uitert "Application of Orthoferrites to Domain-Wall Devices", veröffentlicht in IEEE Transactions on Magnetics, Band MAG-5, Nr. 3, September 1969, Seiten 544-553, beschrieben ist. Bei diesen Vorrichtungen beruhen die Schaltfunktionen , Speicherungs- und Logikfunktionen auf der Erzeugung und Übertragung von Magnetisie rungs domänen, die von einer in sich geschlossenen Domänenwand begrenzt sind, und die gegenüber der ümgebungs magnetisie rung

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eine umgekehrte Magnetisierung haben. Das Interesse für solche Vorrichtungen beruht hauptsächlich auf der erreichbaren hohen Packungsdichte, und es wird erwartet,

4. daß kommerziell einsetzbare Vorrichtungen mit 1, 55 χ

7 2

bis 10 Bitpositionen pro cm handelsüblich erhältlich sein werden. Die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 stellt eine bereits etwas fortgeschrittene Entwicklungsstufe solcher Blasendomänen-Vorrichtungen dar und enthält einige Details , die in neuerdings betriebenen Vorrichtungen benutzt worden sind.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung 10 mit einer Schicht 11 aus einem magnetischen Material, in welchem einwandige Domänen bewegt werden können. Die Domänenbewegung ist diktiert durch ein musterartig aufgebrachtes weichmagnetisches Material, das auf in der Schichtebene verlaufende Felder hin sich in der Magnetisierung umorientiert. Die weichmagnetischen Belegungen sind inform von Stab- und T-förmigen Segmenten vorhanden, und das in der Ebene verlaufende Umorientierungsfeld drehe sich in der

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Ebene der Schicht 11 im Uhrzeigersinn. Die Quelle für das Umorientierungsfeld ist durch den Schaltungsblock 12 in Pig, 1 dargestellt und kann zueinander senkrechte Spulenpaare glicht dargestellt) umfassen, die mit 90 Phasenverschiebung in bekannter Weise betrieben werden« ^ Die Konfiguration der Belegung ist in Pig. I nicht darge

stellt, stattdessen finden sich dort nur geschlossene "informations¹¹-Schleifen, um eine vereinfachte Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaues zu gestatten.

Die Figur zeigt eine Reihe horizontaler, geschlossener Schleifen, die von einer vertikalen, geschlossenen Schleife in eine rechte und eine linke Gruppe unterteilt ist. Für das t Verständnis ist es nützlich, sich zu vergegenwärtigen,

daß Information, d.h. entsprechende Muster von einwandigen Domänen, im Uhrzeigersinn in jeder Schleife zirkulieren, wenn ein in der Schichtebene verlaufendes Feld sich im Uhrzeigersinn dreht. Diese Betriebsweise stimmt mit derjenigen überein, wie sie in dem vorstehenden Artikel

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' 41

von A. H. Bobeck et al. beschrieben ist, und sie wird nachstehend noch im einzelnen erläutert.

Die gleichzeitige Bewegung der Domänenmuster in sämtlichen Registern, die durch die Schleifen in Fig. 1 dargestellt sind, wird durch das in der Ebene verlaufende PeId synchronisiert. Um speziell zu werden, sei die durch die Bezugs zahl 13 bei jedem Register in Fig. 1 bezeichnete Stelle erwähnt. Jede Rotation des in der Ebene verlaufenden Feldes schiebt das nächstfolgende Bit (Gegenwart oder Fehlen einer Domäne) zu dieser Stelle in jedem Register. Die Bewegung der Bit in dem vertikalen Kanal ist gleichfalls mit dieser Bewegung synchronisiert»

Beim normalen Betrieb sind die horizontalen Kanäle von

Domänenmustern besetzt, während der vertikale Kanal nicht besetzt ist. Ein binäres Wort umfaßt ein Domänenmuster, das gleichzeitig sämtliche Positionen 13 in einem oder beiden horizontalen Kanälen je nach der speziellen Systemorganisation einnimmt. Man sieht also, daß ein

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solcherart dargestelltes binäres Wort für eine Übertragung in die vertikale Schleife günstig gelegen ist.

Die Übertragung eines Domänenmusters auf die vertikale Schleife ist selbstverständlich genau die anfänglich ausgeführte ψ Funktion für entweder eine Lese- oder eine Schreiboperation.

Der Umstand, daß Information sich immer in synchronisierter Weise bewegt, erlaubt eine Parallelübertragung eines ausgewählten Wortes auf den vertikalen Kanal durch das einfache Hilfsmittel der Verfolgung der Anzahl Drehungen des in der Ebene verlaufenden Feldes und durch Bewerkstelligen der parallelen Übertragung des ausgewählten Wortes während der richtigen Umdrehung des Feldes.

Der Ort der Übertragungsfunktion ist in Fig. 1 durch die gestrichelt gezeichnete Schleife T angegeben, die den vertikalen Kanal umschließt. Die Operation resultiert in der Übertragung.eines Domänenmusters von (einer oder beiden) Registergruppen in den vertikalen Kanal. Ein spezielles Beispiel einer Informationsübertragung eines Wortes mit

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mit 1000 Bits erfordert eine Übertragung von beiden Registergruppen. Die Übertragung erfolgt unter Steuerung einer Übertragungsschaltung 14. Von der Übertragungsschaltung kann angenommen werden, daß sie eine Schieberegister-Verfolgungsschaltung zur Steuerung der Übertragung eines ausgewählten Wortes auf dem Speicher umfaßt. Das Schieberegister kann selbstverständlich in der Schicht 11 definiert sein.

Ist die Information einmal übertragen, so bewegt sie sich im vertikalen Kanal zu einer Lese-Schreib-Position, die durch den von einer Lese-Schreib-Schaltung 15 ausgehenden Pfeil Al definiert ist. Diese Bewegung erscheint auf aufeinanderfolgenden Drehungen des in der Ebene verlaufenden Feldes synchron mit der Uhrzeigersinn-Bewegung der Information in den horizontalen Kanälen. Eine Lese- oder eine Schreiboperation erfolgt auf Signale unter der Steuerung der Steuerschaltung 16 hin und wird nachstehend noch erläutert.

Der Abschluß entweder eines Schreib- oder eine Lesevorganges endigt in ähnlicher Weise in der Übertragungen eines

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Domänenmusters auf die horizontalen Kanäle. Jede Operation erfordert eine Rezirkulation der Information in der vertikalen Schleife zu den Positionen 13, in denen eine Übertragungsoperation das Muster vom vertikalen Kanal zurück in die entsprechenden horizontalen Kanäle bewegt. Wiederum ist die Informationsbewegung immer synchronisiert durch das Drehfeld, sodaß wenn die Übertragung ausgeführt wird, in den horizontalen Kanälen an den Positionen 13 freie Stellen vorhanden sind, in die Information eingeschrieben werden kann. Der Einfachheit halber ist die Bewegung nur einer einzigen Domäne, die eine binäre Eins darstellt, von einem horizontalen Kanal in den vertikalen Kanal dargestellt. Die Operation für alle Kanäle ist dieselbe, wie es die Bewegung einer "fehlenden Domäne" ist, welche eine binäre Null darstellt. ψ Fig. 2 zeigt einen Teil des Belegungsmusters, das einen

beispielhaften horizontalen Kanal definiert, in welchem eine Domäne bewegt wird. Im einzelnen ist die Position 13, an der eine Domänenübertragung auf tritt, angegeben; Das Belegungsmuster kann als sich wiederholende Segmente enthaltend betrachtet werden. Wenn das Drehfeld mit der Längs dimension

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eines Belegungssegmentes ausgerichtet ist, wird es magnetische Pole an den Enden dieses Segmentes induzieren. Es sei angenommen, daß das Feld anfänglich so orientiert ist, wie dieses durch den Pfeil H in Fig. 2 dargestellt ist, und dass positive Mangnetpole Domänen anziehen.

Ein Zyklus des Drehfeldes kann man sich als vier Phasen umfassend vorstellen; dabei bewegt sich eine Domäne aufeinanderfolgend in die Positionen, die durch die mit einem Kreis umschriebenen Nummern 1, 2, 3 und 4 in Fig. 2 bezeichnet sind, wobei diese Positionen von positiven Polen aufeinanderfolgend eingenommen werden, wenn das Drehfeld in Ausrichtung hiermit kommt. Selbstverständlich entsprechen die Domänenmuster in den Kanälen dem sich wiederholenden Muster der Belegung. Das heißt, daß nächstbenachbarte Bits sich um ein sich wiederholendes Muster entfernt voneinander befinden. Die ganzen, aufeinanderfolgende Binärwörter darstellenden Domänenmuster bewegen sich demgemäß aufeinanderfolgend in die Positionen 13.

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Die spezielle Ausgangsposition der Fig. 2 wurde gewählt, um eine Beschreibung der normalen Domänenbewegung auf das sich in der Ebene drehende Feld hin zu vermeiden. Diese Operation ist im einzelnen in dem vorstehend erwähnten Artikel von A. H. Bobeck et al. beschrieben. Stattdessen werden die aufeinanderfolgenden Positionen von rechts fFig. 2) , für eine Domäne benachbart zu dem vertikalen Kanal zur Vorbereitung einer Übertragungsoperation beschrieben. Eine Domäne in der Position 4 (Fig. 2) ist bereit, ihren Übertragungszyklus zu beginnen.

Fig. 3 und 4 zeigen zwei Apparaturen, die zur Züchtung epitaktischer Filme entsprechend der Erfindung benutzt worden sind.

Die Apparatur 20 nach Fig. 3 ist ähnlich der Tauchapparatur, wie sie bei der Züchtung von epitaktischen Schichten aus flüssiger Phase für Hf-V-Halbleiter zur Anwendung gelangt. Sie besteht aus einem längs verlaufenden Trog 21, der in zwei Abschnitte durch ein Sieb 22 unterteilt ist. Ein Abschnitt 23, häufig als

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der Sättigungsbereich bezeichnet, wird anfänglich mit den Wachstumsmaterialien 24 beschickt, während der Abschnitt 25, als die Wachstums zone bekannt, die Unterlage enthält. Nicht dargestellt ist die Apparatur zur Aufrechterhaltung der geeigneten Temperatur während der Tränk- und Wachstums Perioden. Ebenfalls nicht dargestellt ist die Apparatur zum Kippen des Behälters 21 nach der Tränkperiode und zum ZurücHäppen nach der Wachstumsperiode.

Wie dargestellt, befindet sich die Apparatur nach Fig. im Tränkzyklus, so daß die Sättigungszone 23 auf einem tieferen Niveau als die Wachstums zone 25 angeordnet ist. Während dieser Periode wird das Flußmittel mit dem Züchtungsmaterial bei der Temperatur gesättigt, bei welcher das Wachstum stattfinden wird. Nachfolgend wird die Kammer in der entgegengesetzten Richtung gekippt, so daß der nun flüssige Schmelzfluß durch das Sieb 22 passiert und in Kontakt mit der Unterlage 26 kommt.

Die Apparatur 30 nach Fig. 4 ist im wesentlichen eine

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Czochralski-Kristallziehapparatur und enthält einen Platin-Tiegel 31, der von einem Widerstandsofen 32 erhitzt wird. Der Tiegel 31 wird von einem Träger 33 getragen, um das Flußmittel in eine Zone mit niedrigen Temperaturgrandienten zu verbringen. Der Rest der Apparatur besteht aus einem Unterlage-Halter 34, einer Zieheinrichtung 35 und einigen Verbindungseinrichtungen 36. Die Figur zeigt gleichfalls eine Schmelzfluß-Lösung 37 und eine Granat-Unterlage 38.

3. Verarbeitung

Vor allem gilt es, die Verarbeitungsbedingungen so zu wählen, daß die "künstliche" JlIl)- oder .(lOO)-Fläche erscheint, die erfindungswesentlich ist. Generell wird dieses erreicht durch Wählen der Wachstumsbedingungen derart, daß erstens ein Unterlage-Angriff vor dem Wachstum minimalisiert wird und zweitens die Wachstumsgeschwindigkeit maximalisiert wird. Es gibt zwei grundsätzliche Wege für epitaktisches Kristallwachstum aus flüssiger Phase, und diese

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sind durch die Fig. 3 und 4 dargestellt. Bei der die Apparatur nach Pig. 3 verwendenden Kippmethode erfolgt das Wachstum auf einer eingetauchten Unterlage. Bei der zweiten "Verfahrensart, die durch die Zieh-Methode unter Verwendung beispielsweise der in Fig. 4 dargestellten Apparatur illustriert ist, findet das Wachstum aus einer dünnen Flüssigkeitsschicht statt, die die Unterlage benätzt hat, wobei die Unterlage ansonsten nicht in Kontakt mit Nährstoffmaterial steht. Beide Figuren sind nur als Beispiele aufzufassen. Das Kristallwachstum kann innerhalb eines Vorratsbehälters entsprechend einer Modifikation der Apparatur nach Fig. 4 ausgeführt werden, und das Wachstum kann auch auf einer zurückgezogenen Unterlage innerhalb einer Kipp-Apparatur entsprechend der nach Fig. 3 fortschreiten. Alternativ kann die Flüssigkeit auf eine Unterlage aufgebürstet oder aufgesprüht werden, oder es kann nach zahlreichen anderen Methoden gearbeitet werden.

Die beiden grundsätzlichen Verfahren seien nachstehend allgemein erläutert:

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1. Eintauchmethode

Diese Methode ist durch die Kipp-Methode entsprechend Fig. 3 illustriert. Entsprechend einer Ausführungsform , bei der Wachstum auf einer eingetauchten Unterlage stattfinden soll, ist es erforderlich, daß die Lösung gesättigt ist. Dieses wird bewerkstelligt durch ausreichendes "Tränken*¹, wobei der Schmelzfluß auf erhöhter Temperatur in Gegenwart von überschüssigem Nährstoff gehalten wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach Beispiel 1, wurde das Tränken tatsächlich über zwei bestimmte Temperaturbereiche hinweg ausgeführt« Nach ausreichend langem Halten bei erhöhter Temperatur wurde die Temperatur der Lösung reduziert, wonach dann das Ganze wiederum bei dieser W Temperatur gehalten wurde, um eine Sättigung in jedem

Falle sicherzustellen» Die speziell zur .Anwendung gelangenden Temperaturen hängen von einer Reihe Erwägungen ab, beispielsweise von der Flußmittel-Zusammensetzung, der Nährmittel-Zusammensetzung, der gewünschten Schichtdicke usw. Im allgemeinen findet im Falle eines üblichen

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PbO-B O -Schmelzflusses eines Gewichtsverhältnisses in der Größenordnung von 50:1 eine erste etwa 15 bis 18 Stunden lange Tränkung bei etwa 1050 C statt, gefolgt von einer 2 bis 5 Stunden langen Tränkung bei reduzierten

ο
Temperaturen von 900 bis 950 C. Dieses Vorgehen führte zu reproduzierbaren Ergebnissen. Es ist die Natur der Kipp-Prozedur, wie diese normalerweise ausgeführt wird, daß die Unterlage jeglichem verdampfendem Material, das von.dem Schmelzfluß herrührt, ausgesetzt ist. Wegen der Ähnlichkeit der Unterlage zu dem aufgelösten Nährstoff ist jegliches geeignete Flußmittel zu einem gewissen Grad auchein Lösungsmittel für das Unterlagematerial. In dem. Ausmaß, in welchem flüchtige Flußmittel-Bestandteil in Berührung mit der Unterlage kommen, kann eine Oberflächenauflösung auftreten, welche zu Unregelmäßigkeiten führt, die dann später in der aufwachsenden Schicht repliziert werden. Diese Überlegung führt zu einer maximalen Temperatur für die Tränkung. Diese maximale Temperatur hängt wiederum ab von der Natur der Zusammensetzung sämtlicher betroffener Materialien. Im Falle von PbO-

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haltigen Flußmittelsystemen wurde ein nennenswerter Unterlage-Angriff erst bei oberhalb 1050 C liegenden Temperaturen beobachtet. In jenen Fällen, in welchen der Unterlage-Angriff ein bedeutsames Problem ist, kann dieses vermieden werden durch apparative Änderungen, beispielsweise durch eine dicht schließende Querwand, * die den Kontakt zwischen flüchtigen Bestandteilen und

der Unterlage vor dem Eintauchen derselben minimalisiert oder verhindert.

Auf die Sättigungs- oder Saugphase folgend, wird die Flußmittellösung in Kontakt mit der Oberfläche der Unterlage gebracht (beispielsweise durch Kippen der Apparatur nach Fig. 3). Ist die Unterlage in Kontakt mit der Flüssigkeit,

ψ so wird die Unterlage-Temperatur rasch erniedrigt, Abkühl

geschwindigkeiten in der Größenordnung von 250 C pro Stunde und darüber können sehr einfach innerhalb der meisten Ofentypen ausgeführt werden. Noch schnellere Abkühlgeschwindigkeiten können erreicht werden durch Zurückziehen der Kammer nebst Inhalt oder durch zusätzliche Kühleinrichtungen«

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Die Kühlung erfolgt so lange, wie dieses zur Auskristallisierung der erforderlichen Filmdicke (im allgemeinen in der Größenordnung von 5 bis 40 Mikrometer) notwendig ist, Für das inrede stehende System und bei einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 250 C pro Stunde wird dieses in einer Zeitspanne in der Größenordnung von 10 bis 20 Minuten erreicht. Die Beibehaltung einer minimalen Abkühlgeschwindigkeit wird als kritisch betrachtet. Eine beträchtliche Reduzierung der Abkühlgeschwindigkeit führt zu einer ausgeprägten Tendenz zu facettiertem. Wachstum . Für diese Zwecke wird eine minimale Abkühlgeschwindigkeit von 150 C pro Stunde vorgeschrieben. Ein bevorzugtes Minimum liegt bei etwa 200 C pro Stunde.

Die Diskussion von unter Benätzung erfolgendem Wachstum und von durch Eintauchen und bei abfallender Temperatur erfolgendem Wachstum geschieht anhand der erforderlichen Abkühlgeschwindigkeiten während der Kristallisation, Wie angegeben, führt eine hinreichend schnelle Abkühlgeschwindigkeit eines vorgeschriebenen Minimalwertes zu

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einer Minimalisie rung von Hügelbildung und ist deshalb ein bedeutsamer Faktor, der erfindungsgemäß das Aufwachsen künstlicher Flächen ermöglicht. Einige der Beispiele sind auf eine kristallographisch-äquivalente Methode gerichtet, bei der Wachstum auf einem eingetauchten Plättchen

fc von einer übersättigten Lösung aus ohne Änderung der

tatsächlichen Temperatur stattfindet. Derartige übersättigte jfoder unterkühlte) Schmelzflußlösungen sind hinreichend unterkühlt, daß die Zusammensetzung sich erst bei wenigstens 10 oberhalb ihrer tatsächlichen Temperaturen im thermischen Gleichgewicht befinden würde. Offensichtlich ist ein derartiges Wachstum das vollständige Äquivalent einer mit abfallender Temperatur aufweisenden Methode,

k bei der die Übersättigung { oder Unterkühlung) erzeugt wird

durch Verringern der Temperatur einer gesättigten ,^oder sogar noch nicht gesättigten) Lösung, Es wurde beobachtet, daß für alle Wachstumsmethoden entsprechend der Erfindung, gleichgültig ob mit abfallender Temperatur oder mit kon-. stanter Temperatur gearbeitet wird, das Wachstum mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0, 2Mikrometer pro Minute

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stattfindet .{der übliche Bereich geht von 0, 2 bis etwa 5 Mikrometer pro Minute). Vom kinetischen Standpunkt her ergibt-sich offensichtlich aus dem Umstand, daß die Wachstumsgeschwindigkeit im selben Bereich liegt, daß der effektive Temperaturabfall derselbe ist. Um dieses zu verifizieren, sind Proben in übersättigte Lösungen aller untersuchten Substanzen 30 Sekunden lang oder weniger mit dem Resultat eingetaucht worden, daß Wachstum innerhalb dieses Zeitraums auftritt. Da die Zusammensetzung der aufwachsenden Grenzfläche notwendigerweise sich weitgehend im thermodynamischen Gleichgewicht bei der Arbeitstemperatur befindet, und da der Hauptteil der Flüssigkeit an einer von der wachsenden Grenzfläche entfernten Stelle eine Zusammensetzung aufweist, die einer um wenigstens 10 höheren als die tatsächlichere Temperatur entspricht, leuchtet ein, daß der effektive Temperaturabfall in einer Zeitspanne aufgetreten ist, die nicht größer ist als die 30 Sekunden lange Eintauchperiode. Dieses ist deshalb einer minimalen Abkühlgeschwindigkeit von 40 pro Minute oder 1200 pro Stunde äquivalent und liegt eindeutig innerhalb der Wachstums-

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bedingungen, die für die mit abfallenden Temperaturen arbeitenden Methoden vorgeschrieben sind.

2. Wachstum mit Benätzung

Bei dieser Methode findet das Wachstum aus einer begrenzten flüssigen Schicht statt, die auf der Unterlage haftet. Es mag die Folge eines Eintauchens und Zurückziehens einer Unterlage, wie dieses in der Apparatur nach Fig. 4 der Fall ist, oder es mag das Ergebnis eines Aufsprühens oder anderweitigen Aufbringens einer Flüssigkeits schicht sein. Ein Kennzeichen des Prozesses ist, daß das betroffene, relativ kleine Flüssigkeitsvolumen ein sehr rasches Wachstum gestattet. Die vorgeschriebene minimale Abkühlungsgeschwindigkeit von 150 C pro Stunde wird leicht erreicht; und in zahlreichen Fällen kann die Abkühlgeschwindigkeit in der Größenordnung von Tausenden C pro Stunde liegen. Da es nicht erforderlich ist, daß die Unterlage über eine beträchtliche Zeitspanne hinweg in Kontakt mit einem großen Flüssigkeitskörper gehabten wird, ist die Sättigung kein kritisches Erfordernis;

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und tatsächlich entfällt dieses Erfordernis vollständig, wenn mit Aufsprüh- oder Aufmal-Methoden gearbeitet wird. Da es nicht erforderlich ist, mit einer langen Tränkungsperiode zu arbeiten, oder daß die Unterlage vor dem Wachstumsprozeß den flüchtigen Flußmittel-Bestandteilen nennenswert ausgesetzt ist, ist das ganze Verfahren etwas weniger kritisch als das Eintauch-Verfahren. Wenn - wie in der Apparatur nach Fig. 4 - ein offener Tiegel benutzt wird, wurde als vorteilhaft befunden, ein Flußmittel von geringer Flüchtigkeit, wie Bi O lediglich zur Aufrechterhaltung eines über längere Zeiten hinweg konstanten Verhältnisses von Flußmittel zu Nährstoff zu verwenden. Abgesehen von dieser praktischen Überlegung ist die Gegenwart flüchtiger Flußmittel-Bestandteile allgemein nicht nachteilig.

Während bei der Eintauch-Methode die Schichtdicke unter anderem von der Eintauchzeit abhängt,, hängt die Dicke der nach der Benätzungsmethode aufgewachsenen Schichten von anderen Faktoren ab. Es wurde gefunden, daß die Nährstoffmenge,

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die vom Flußmittel mitgeführt und in Kontakt mit der Unterlage während der Kristallisation gebracht wird, weit oberhalb derjenigen Menge liegt, die für das Schichtwachstum verantwortlich ist. Es wurde beobachtet, daß geordnetes Wachstum nur während einer Anfangsperiode der Kristallisation auftritt. Auf diese Anfangsperiode folgend, wir das erstarrende Material von dieser Schicht durch eine Flußmittelschicht getrennt, die weitgehend bezüglich des Nährstoffes verarmt ist. Diese Verarmungsschicht wirkt als eine Trennschicht, so daß überschüssiges Flußmittel ;fund der enthaltene Nährstoff) leicht entfernt werden. Unter gewissen Umstanden reicht die Fehlanpassung im Temperaturkoeffizienteo der Expansion aus, so daß das überschüssige Material auch mechanisch getrennt ist·

Die Steuerung der Schichtdicke wird durch zwei Parameter beeinflußt. Der erste ist das Verhältnis von Flußmittel zu Nährstoff und der zweite ist die Temperatur des Flußmittelsystems während der anfänglichen Benätzung» Eine Erhöhung des Verhältnisses von Flußmittel zu Nährstoff führt zu einer

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Verringerung der Schichtdicke, während eine Erhöhung der Temperatur der benätzenden Flüssigkeit eine Zunahme der Pilmdicke bedingt. Unter Verwendung eines Bi O -Flußmittels wurde gefunden, daß Schichtdicken von 5 bis 40 Mikrometer regelmäßig erhalten werden bei einem Gewichtsverhältnis von Flußmittel zu Nährstoff von 4:1. Für dieses spezielle System liegt ein brauchbarer Temperaturbereich für die anfängliche Benätzungsflüssigkeit in der Größenordnung von 950 bis 1100°C.

4, Beispiele

Beispiel 1 :

Eine ungefähr 10 Mikrometer dicke Schichte aus

Er_Eu Fe „ „Ga_ „0,„ wurde auf einer etwa lern 2 1 4, ο U₁ / 12

großen Unterlage aus Gd Ga 0 unter Verwendung der

3 5 12

Kipp-Methode in einem Trog entsprechend Fig_e 3 gezüchtet. Die Sättigungszone wurde zunächst beschickt mit einer gepulverten Mischung aus:

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0,36 gr Eu₃O₃
1,356 gr Er₂O₃
3,00 gr Fe₃O₃

0,29 gr Ga₃O₃
60, 0 gr PbO
1,2 grB₂0₃

(dieses stellt eine eisenreiche Ausgangsmischung dar, wie sie generell bei der Züchtung von massiven Kristallen benutzt wird). Nach Anordnen der Unterlage in ihrem Halter in der Wachstumszone wurde der Trop gekippt, so daß die Sättigungszone sich auf tieferer Höhe befand als die Wachstums zone, und die Temperatur wurde auf 1050 C erhöht und 18 Stunden lang bei diesem Wert gehalten. Das Flußmittel/Nährmittelverhältnis war so, daß ein Überschuß aller granatbildenden Bestandteile in noch ungelöster Form vorhanden blieb. Auf diese anfängliche Tränkung hin wurde die Temperatur auf 920 C erniedrigt und 4 1/2 Stunden lang auf diesem Wert gehalten. Der Trog wurde dann in die entgegengesetzte Stellung gekippt, um das flüssige Flußmittel und den hierin aufgelösten Nährstoff

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durch das Sieb fließen und in Kontakt mit der Unterlage kommen zu lassen« Die Unterlage und die Flüssigkeit wurden etwa 30 Sekunden lang dem Gleichgewicht überlassen, wonach dann mit der Abkühlung begonnen wurde durch Abschalten des Ofens. Die Abkühlgeschwindigkeit betrug etwa 300 C pro Stunde ;(Gleichge wicht, obgleich für wünschenswert angesehen, wurde als für nicht notwendig beim Wachstum von Filmen mit für den beabsichtigten Verwendungszweck ausreichender Qualität befunden.) Die Abkühlung wurde fortgesetzt, bis die Temperatur etv/a 850 C (nach etwa 14 Minuten) erreichte. Auf das Erreichen der Temperatur von etwa 8 50 C hin, wurde der Trog in seine ursprüngliche Lage zurückgekippt, so daß das restliche Flußmittel und der hierin aufgelöste Nährstoff von der Wachstumszone wieder abfloß. Die Unterlage und die hierauf aufgewachsene Schicht wurden aus dem Trog entfernt und der Abkühlung auf Raumtemperatur überlassen. Das Ganze wurde dann zur Entfernung des restlichen Flußmittels in warmer Salpetersäure gewaschen. Die entstandene Schicht hatte eine Dicke von etwa 8 Mikrometer und die Zusammensetzung hatte

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eine Magnetisierung von ungefähr 100 Gauß, was etwa der berechneten remanenten Magnetisierung für die angegebene Zusammensetzung entspricht.

Die Probe wurde dann zu einer T-Stab-Schaltungsanordnung ψ der in Fig. 1 und 2 dargestellten allgemeinen Art weiterverarbeitet und als ein Schieberegister mit Domänenübertragung über 100 Bit-Positionen hinweg betrieben. Die Durchmesser größe der einwandigen Domänen, ein Bruchteil eines Tausendstel Zolls (0, 025 mm) war hinreichend klein, um eine Bitstellen-

5 - 2 '

dichte von 1, 55 χ 10 pro cm Schicht zuzulassen.

Beispiel 2;

In diesem Beispiel wurde eine 8 Mikrometer dicke Schicht

aus Gd_n „.Tb. „„Fe_0 auf einer Unterlage aus 2, o4 U₁DD 5 12

Nd„Ga_0 nach dem B enätzungs verfahr en unter Verwendung ο 5 Iz

einer Ziehapparatur entsprechend der in Fig. 4 dargestellten gezüchtet. Zuerst wurde eine schmelzflüssige Lösung mit einem Gewichtsverhältnis von Flußmittel zu Nährstoff von

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4:1 hergestellt.Der Nährstoff, der etwa 20 gr betrug, bestand aus einer stoichiometrischen Mischung von oxydischen Pulvern von Gadolinium, Terbium und Eisen, Das Flußmittel war unmodifiziertes Bi 0 .

2 3

Die gesamte Mischung wurde durch Erhitzen auf etwa 1010 C schmelzflüssig gemacht. Die Unterlage wurde langsam in den erhitzten Teil des Ofens eingesetzt und wurde dann in die schmelzflüssige Flußmittel/Nährstoff-Lösung eingetaucht, aus der sie dann unmittelbar wieder zurückgezogen wurde (die Verweilzeit war in der Größenordnung einiger Sekunden). Die benätzte Unterlage wurde aus dem Ofen mit solcher Geschwindigkeit herausgezogen, um eine Temperaturverringerung auf etwa 800 C in etwa 5 Minuten zu erreichen. Bei dieser Temperatur war dann die benätzte Schicht erstarrt. Das nachfolgende Abkühlen auf Raumtemperatur erfolgte innerhalb etwa 4 bis 5 Minuten. Der obere Teil der nunmehr erstarrten Benätzungsmasse war mechanisch getrennt von der haftenden Schicht der angegebenen Granatzusammensetzung. Das magnetische Moment

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2T56917

der Schicht bei Zimmertemperatur betrug etwa 250 Gauß und entsprach ungefähr der remanenten Magnetisierung für massive Proben der angegebenen Zusammensetzung (eine leichte, manchmal aufgetretene Erhöhung der Magnetisierung wurde einem Neodym-Einbau von der k Unterlage aus zugeschrieben!!·

Nach Spülen in Salpetersäure wurde ein Schieberegister der im Beispiel 1 beschriebenen Art hergestellt. Die stabile Größe der einwandigen Domänen betrug etwa 2 Mikrometer.

Beispiel 3;

Es wurde wie nach Beispiel 2 zur Herstellung einer Schicht aus Gd Nd. Pe 0 auf der selben Unterlagen-

LIf OO Uj J-U O 1.Ci

Zusammensetzung gearbeitet. Die Benätzungstemperatur war ungefähr 990 C. Die übrigen Bedingungen waren die in Beispiel 2 allgemein angegebenen. Wiederum wurde eine Vorrichtung der in Beispiel 1 beschriebenen Art

20982 3

hergestellt und betrieben.' Der Magnetisierungswert 4Tl M _ betrug etwa 300 Gauß. Eine kleine Zunahme gegenüber dem massiven Material wurde einem Neodym-Einbau zugeschrieben.

Beispiel 4:

Unter Verwendung der Benätzungsmethode wurde eine

Schicht aus Y Gd Al Fe 0 auf einer Unterlage aus X Λ U, οO Uj do χ Δ

Gd_oGa_0 gezüchtet. Entsprechend dem Wachstum von 3 5 12

massiven Kristallen dieser Zusammensetzung, enthielt der Nährstoff einen Eisenüberschuß von etwa 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die stoichiometrische Eisenmenge. Die anfängliche Benätzungstemperatur betrug 1090 C. Die anderen Verfahrensbedingungen waren wie die im vorangegangenen Beispiel angegebenen. Die remanente Magnetisierung betrug etwa 100 Gauß, was ungefähr dem Wert des massiven Materials entsprichtfeine kleinere Abnahme des Magnetisierungswertes 4Tr M wurde einem Gadolinium-Einbau aus der Unterlage zugeschrieben).

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Alle obigen Beispiele wurden mit einer (lll)-Orientierung durchgeführt«. All? aufgewachsenen Schichten waren epitaktisch, einkristallin/ glatt und von gleichförmiger Dicke. Alle remanenten Magnetisierungswerte wurden senkrecht zur Ebene der entstandenen Schicht gemessen. Die nachstehenden Beispiele beziehen sich auf denjenigen Typus der Eintauchmethede, bei welchem das Wachstum infolge einer Übersättigung des Schmelzflußmittelsystems stattfindet. Wie oben erläutert, resultiert die Treibkraft, welche die für alle Ausführungs·- formen der Erfindung notwendige Wachstumsgeschwindigkeit liefert, vom Unterschied in der Zusammensetzung zwischen der Hauptmasse der Flüssigkeit, die übersättigt ist, und der sich im Gleichgewicht befindlichen Grenzfläche, an der das Wachstum stattfindet.

Beispiel 5;

Eine etwa 10 Mikrometer dicke Schicht aus Er Eu₁Fe q^a ·7°ι ο

2
wurde auf einer etwa 1 cm großen Unterlage aus Gd Ga 0 in einer Anordnung entsprechend Fig. 4 gezüchtet. Die schmelzflüssige Lösung wurde hergestellt aus einer gepulverten

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Mischung aus

0,36 gr

1,356 gr Er₂O₃

3,00 gr Fe₃O₃

0,29 gr Ga₃O₃

60,0 gr PbO

1, 2 gr B₂O₃

'(wie bei anderen Verfahren, bei denen bleioxydhaltige Flußmittel benutzt werden, hat diese Zusammensetzung eine Eisenanreicherung. Wie allgemein bekannt ist, ist eine Eisenanreicherimg zur Erzeugung von Granatwachstum notwendig.)

Die gesamte Mischung wurde schmelzflüssig gemacht durch Erhitzen auf etwa 1000 C. Der Behälter und der Inhalt wurden genügend lange .(in einigen Beispielen in der Größenordnung von bis zu 2 Stunden) auf Temperatur gehalten, um vollständige Auflösung zu sichern. Nach Erhalt einer vollständigen Lösung wurden Tiegel und Inhalt auf 800°C abgekühlt (die Abkühlgeschwindigkeit ist nicht kritisch

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und lag in der Größenordnung von 100 C pro Stunde). Da die Anfangszusammensetzung im wesentlichen bei einer Temperatur von etwa 960 C gesättigt ist, stellt die Temperatur von 880 C eine Unterkühlung um etwa 80 C dar.

Die Unterlage wurde auf annähernd dieselbe Temperatur wie die der Flüssigkeit gebracht, indem sie oberhalb des Ofens zumindest 5 Minuten lang gehalten wurde. Die Probe wurde dann in die schmelzflüssige Lösung eingetaucht und etwa 5 Minuten lang eingetaucht gehalten und dann wieder heruasgezogen. Weder die Eintauch- noch die Herausziehgeschwindigkeit sind besonders kritisch, ausgenommen vom Standpunkt einer gleichförmigen Dicke der aufgewachsenen Schicht her gesehen, da das Wachstum hauptsächlich auf demjenigen Teil der Unterlage stattfindet, welcher eingetaucht ist. Beim vorliegenden Beispiel war das vollständige Eintauchen in etwa 5 Sekunden bewerkstelligt. Die Heraus zieh-Geschwindigkeit war ähnlich.

Es wurde beobachtet, daß die Unterlage zusammen mit ihrer epitaktischen Schicht nicht von nennenswerten Mengen

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an flüssigem Material beim Herausziehen benätzt war. Wie erwähnt, trägt dieses zu einem gleichförmigen Schichtwachtstum bei. Diese Verfahrensweise wird deshalb als bevorzugt betrachtet. Die nachfolgende Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgte innerhalb etwa 2 Minuten» Da nur wenig oder überhaupt kein benätzendes flüssiges Material an der herausgezogenen Unterlage nebst Schicht haftete, bestand keine Notwendigkeit, eine Säurewäsche oder irgend eine andere .Reinigungsprozedur vorzunehmen, bevor die Schicht der weiteren Untersuchung unterworfen wurde.

Magnetisch zeigte die Schicht dieses Beispiels die Eigenschaften wie in Beispiel 1. Ein sich bewegendes Magnetfeld wurde an die Probe angelegt, um deren magnetische Gleichförmigkeit zu bestimmen. Es wurde bestimmt, daß nadelartige Zentren mit einer Koerzitivkraft von 2 Oersted oder

2 darüber in einer Anzahl von weniger als 10 in der 1 cm großen Probe auftraten.

Wie in Beispiel 1 wurde die Probe dann zu einer Schaltung der In Fig. 1 und 2 dargestellten Art fertiggestellt.

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Diese Schaltung wurde als Schieberegister mit einer Übertragung von einwandigen Domänen über 10.000 Bitpositionen betrieben. Die Größe der einwandigen Domänen, ein Bruchteil eines Tausendstel Zolls (0, 025 mm) im Durchmesser war in allen Beispielen hinreichend !dein,

5 2

um eine Packungsdichte von 1, 55 χ 10 Bit pro cm Schicht zu ermöglichen.

Beispiel 6;

Es wurde wie nach Beispiel 5 unter Anwendung derselben Bestandteile und Verfahrensbedingungen, jedoch mit der Ausnahme, daß die Temperatur des Tiegels nebst Inhalt von 880 C auf 910 C während der 5 Minuten langen Eintauch-Zeitspanne erhöht wurde. Die Resultate waren im wesentlichen dieselben, obgleich die Dicke der aufgewachsenen Schicht etwas geringer war.

Beispiel 7:

Das Beispiel 5 wurde erneut wiederholt mit identischen Verfahrensbedingungen und identischen Zusammensetzungen,

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ausgenommen daß die Eintauchtemperatur, die anfänglich bei 940 C lag und eine Unterkühlung von annähernd 120 C darstellte,, auf eine Endtemperatur von 880 C während des 5 Minuten langen Eintauchens erniedrigt wurde. Wiederum waren die Resultate im wesentlichen die gleichen, ausgenommen, daß die Schicht noch etwas dünner war.

Beispiel 8;

Es -wurde wie nach Beispiel 5 gearbeitet, um eine annähernd 10 Mikrometer dicke Schicht aus Er₁ ,.Eu₁ _Fe. _Al_n .„0,,.

1, ο 1,0 4, ο U, 4U

2
auf einer 2 cm großen Unterlage derselben Zusammensetzung ,(Gd Ga 0 ) aufwachsen zu lassen. Die ausgangsmaterialien

O O X et

waren;

^EU2°3 2,22

Er 0 2, 35 gr

Δ 6

Fe₂O₃ 5, 64 gr

Al 0 0,32 gr

PbO 82,7 gr

B₂O₃ 2, 17 gr

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Die Lösung wurde bei einer Anfangstemperatur von etwa 1000 C gebildet und dann auf eine Temperatur von etwa 940 C abgekühlt .[was eine Unterkühlung von ungefähr 30 C darstellt). Die Unterlage wurde etwa 10 Minuten lang eingetaucht gehalten. Im allgemeinen zeigten die magnetischen und physikalischen Eigenschaften der Schicht dieselbe Gleichförmigkeit und Vollkommenheit wie die nach Beispiel 5 hergestellte Schicht«

Beispiel 9;

Es wurde wie nach Beispiel 5 gearbeitet, um eine etwa 10 Mikrometer dicke Schicht der ungefähren Zusammensetzung Er Gd₁Pe Ga 0 zu züchten. Die Unterlage

war wiederum Gd Ga 0 und war ungefähr 2 cm groß. Die Ausgangsmaterialien waren;

4, 58 gr ErO
2, 17 gr Gd₂O₃
20, 0 gr FeO

1,1 gr Ga₂O₃
170, 0 gr PbO
3,8 grB₂0₃

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Die Lösung wurde bei einer Anfangstemperatur von etwa 1000 C gebildet und dann wurde auf etwa 910 C abgekühlt ;(die Unterkühlung betrug dabei etwa 50 C). Die Eintauchzeit war in der Größenordnung von 10 Minuten.

Das Endprodulct zeigte die allgemeinen Eigenschaften, wie im Beispiel 5 beschrieben.

Beispiel 10:

Beispiel 9 wurde wiederholt, jedoch wurden der Ausgangsmischung noch 0, 1 gr CaCO zugegeben. Das Endprodukt , das ansonsten von dem des Beispiels 9 virtuell nicht unterscheidbar war, hatte eine Domänenwandbeweglichkeit von etwa 350 cm pro Sekunde pro Oersted .(was eine gewisse Verbesserung gegenüber den Produkten der vorangegangenen Beispiele darstellt),

Beispiel 11;

Es wurde wiederum nach Beispiel 5 gearbeitet, jedoch dieses Mal zur Züchtung einer Schicht aus

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2 Er Gd Pe Al J^y₂' ^{Die etwa} *· ^cm große Unterlage war Sm _OI-Gd I₇AO₁₀ und hatte wie in den obigen Beispielen eine (lll)-Orientierting. Die Ausgangsbestandteile waren:

Eu₂O₃ 3,34 gr

Gd₉O 1, 99 gr

Fe 0 18,0 gr

Al 0 O, 50 gr 2 3

PbO 200 er

V₃

Die anfängliche Lösung wurde bei etwa 1000 C hergestellt, sodann wurde die Temperatur auf 810 C erniedrigt (was eine Unterkühlung von etwa 90 C darstellt), und das Eintauchen erfolgte etwa 10 Minuten lang. Die resultierende Schicht hatte eine Dicke von etwa 5 Mikrometer und zeigte die allgemeinen Eigenschaften, wie diese in Verbindung mit dem Produkt des Beispiels 5 erläutert worden sind.

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Beispiel 12;

Beispiel 11 wurde wiederholt, jedoch wurde eine Unterlage der ungefähren Zusammensetzung Sm_{0 r} _ Gd_n . Ga 0 verwendet. Die Ausgangsmaterialien und die Verfahrenspai'ameter waren dieselben« Die resultierende Schicht war im wesentlichen identisch mit der des Beispiels 11,

Beispiel 13;

Beispiel 11 wurde erneut wiederholt, wobei dieses Mal die Unterlage aus Sm Ga 0 bestand und im übrigen mit denselben Ausgangsmaterialien und Verfahrensbedingungen gearbeitet wurde. Die resultierende Schicht war iin wesentlichen identisch mit den Schichten nach Beispiel 11 nna 12.

Beispiel 14;

Das Beispiel 12 wurde wiederholt, es wurde jedoch eine Unterlage mit einer (löö)-Orientierung benutzt« Die gleiche Eintauchzeit ur.d Temperatur führten zu einer ScMcM dsrselben

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Zusammensetzung und derselben ungefähren Dicke, wobei die Schicht jedoch eine (10O)-Orientierung hatte. Die vom Vorrichtungsstandpunkt aus interessierenden Schichteigenschaften waren ähnlich den Eigenschaften der Schichten entsprechend den drei vorangegangenen Beispielen.

Beispiel 15*

Es wurde wie nach Beispiel 2 gearbeitet, um eine Schicht der ungefähren Zusammensetzung Ca_{1 p}Bi V _QFe. .0

Xf O X, et U, \j rr, 1 XCi

zu züchten. Die ungefähre Unterlagen-Zusammensetzung war

Nd Ga 0 . Das Flußmittel wurde aus Bi 0 und V₀O o O ± c* et o 2i \)

hergestellt. Die Ausgangsmaterialien waren: 18 gr

55, 9 gr Bi₃O₃

7,15grV₂0₅

23_# 5 gr Pe₃O₃

Wie in Beispiel 2 trat eine Verflüssigung auf bei Erhitzung auf etwa 1010°C. Die Unterlage wurde langsam in die Nährstoff/Flußmittel-Lösung eingesetzt und nach einer

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Verweilzeit von einigen Sekunden wieder herausgezogen. Die nunmehr benätzte Unterlage erfuhr dann eine Abkühlung auf Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von etwa 800 C während 5 Minuten. Die erstarrte Schicht hatte eine Dicke von etwa 5 Mikrometer (nachdem die flußmittelreiche Außenschicht entfernt war). Die magnetischen Eigenschaften näherten sich jenen von massiven Proben derselben Zusammensetzung.

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Beispiel 16

Es wurde wie nach Beispiel 11 gearbeitet. Eine etwa 6 Mikrometer dicke Schicht aus Y^. 03Gd₁ 29^⁰O 68^^e4 3"^¹O 7^12 wurde innerhalb 10 Minuten auf einer Unterlage aus Gd, Ga ^O₁₂ gezüchtet. Die Flußmittel lösung wurde hergestellt aus einer gepulverten Mischung aus

10,8 gr. ₃₃

0,358 gr. Y₂O₃

0,720 gr. Gd₂O₃

0,418 gr. Yb₂O₃

0,300 gr. Al₂O₃

135,0 gr. PbO

3,38 gr. B₂O₃

Die Temperatur wurde bei 920⁰C während des Wachstums gehalten (20⁰C Unterkühlung).

Beispiel 17

Is wurde wie nach Beispiel 11 gearbeitet. Eine etwa 6 Mikrometer dicke Schicht aus Y_1>O8^Gdi,23^YbO,65^LaO,O4^Fe4,3^AlO_f7^O12 wurde innerhalb 10 Minuten auf einer Unterlage aus Gd₃Ga=O₁₂ aufwachsen gelassen. Die Flußmittellösung wurde hergestellt aus einer gepulverten Mischung aus

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0,621 gr.	Y2O3
1,15 gr.	Gd2O3
0,459 gr.	Yb2O3
0,407 gr.	La2O3
15,78 gr.	Fe2O3
0,55 gr.	Al2O3
228,0 gr.	PbO
5,7 gr.	Al2O3

Die Temperatur wurde während des Wachstums auf 920⁰C (20⁰C Unterkühlung) gehalten.

Es wurde gefunden, daß Rühren, das auf zahlreichen Wegen, einschl. Drehung, durchgeführt werden kann, wie in anderen Züchtungsmethoden recht nützlich ist. Die Wirkung eines Umrührens ist, wie allgemein bekannt, eine verbesserte Gleichförmigkeit bezüglich der Zusammensetzung und der Wachstumsgeschwindigkeit zu erzeugen und in manchen Fällen auch eine Zuahme der Wachstumsgeschwindigkeit zu erhalten. Letzterer Effekt wird zuweilen einer Abnahme der diffusionsbegrenzten Schicht ( & ) zugeschrieben. In den nachstehenden Beispielen 18 und 19 sind ungefähr 5 Mikrometer dicke Schichten innerhalb etwa 5 Minuten gezüchtet worden. Der Unterkühlungsgrad betrug etwa 18⁰C. Versuche haben gezeigt, daß ohne Umrühren ein solches Gesamtwachstum etwa 10 Minuten benötigt, durch Rühren wurde deshalb die Wachstumsgeschwindigkeit etwa verdoppelt*

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Beispiel 18

Es wurde wie nach Beispiel 11 gearbeitet. Eine etwa 5 Mikro* meter dicke Schicht aus °?1,286^Y1,026^Yb0,688^Al0,757^Sc0,202^Ga0,322^Fe3,718⁰12 wurde innerhalb 5,5 Minuten auf einer Unterlage aus Gd^GaRO₁₂ gezüchtet. Die Flußmittellösung wurde aus einer gepulverten Mischung der folgenden Zusammensetzung hergestellt .

0,7037 gr. Tb₂O₃

0,6007 gr. Y₂O₃

1,2086 gr. Gd₂O₃

0,5046 gr. Al₂O₃

18,1247 gr. Fe₂O₃

0,0711 gr. Sc₂O₃

0,4681 gr. Ga₂O₃

226,5 gr. PbO 5,7 gr. B₂O₃

Die Temperatur wurde auf 94O⁰C während des Wachstums (15° Unterkühlung) gehalten. Ein Umrühren erfolgte durch Drehen der Unterlage um ihre eigene Achse mit einer Umdrehungszahl von etwa 200 pro Minute. Diese Drehung erfolgte etwa 5 See. lang und wurde in 30 See. langen Intervallen unter jeweils entgegengesetztem Drehsinn wiederholt.

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Beispiel 19

Es wurde wie nach Beispiel 18 gearbeitet. Eine etwa 5 Mikrometer dicke Schicht aus TmGdYFe^ 3-7Ga₀ 53O₁₂ ^wurde innerhalb 5,5 Minuten auf einer Unterlage aus Gd₃Ga^O₁₂ aufwachsen gelassen. Die Flußmittellösung wurde hergestellt aus einer gepulverten Mischung aus:

0,938	gr.	Tm2O3
0,882	gr.	Gd2O3
0,550	gr.	Y2O3
13,357	gr.	Fe2O3
0,878	gr.	Ga2O3
213,6	gr.	PbO
4,26	gr.	B2O3

Die Temperatur wurde während des Wachstums auf 940⁰C (20°C Unterkühlung) gehalten.

Beispiele 20 bis 23

Es wurde wie nach Beispiel 18 gearbeitet, um die angegebene Endzusammensetzung auf einer Unterlage aus Gd₃GaCO₁₂ zu erhalten, in jedem dieser Beispiele erfolgte das Wachstum bei einer Temperatur von etwa 93O⁰C, was eine Unterkühlung von etwa 15⁰C bedeutet. Die epitaktische Schicht war jeweils etwa 8 Mikrometer dick und bedeckte eine Unterlage, die wenigstens eignen cm groß war, wobei die Eintauchzeit in allen Fällen etwa 10 Minuten betrug.

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Beistfel 20

Gezüchtete Zusammensetzung

Ausgangsmaterialien 0,358 gr. Y₂O₃

0,720 gr. Gd₂O₃

0,418 gr. Ib₂O₃

0,300 gr. Al₂O₃

10,80 gr. Ft₂O₃

135,0 gr. PbO 3,42 gr. B₂O₃

Beispiel 21 Gezüchtete Zusammensetzung

^Y1,75^I**, 29^,6*4,4°12 Ausgangsmattria lieifr 0,990 gr. Y₂O₃

0,905 gr. Gd₂O₃

0,22 gr. Eu₂O₃

0,30 gr. Al₂O₃

13,02 gr. Fe₂O₃

180,5 gr. PbO

4,5 gr. B₂O₃

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Beispiel 22 Gezüchtete Zusammensetzung

^TO_f94^ad1_fO7^YbO_f57^lAO.42^AlO,7^Pe4,3^O12 Ausgangsmaterialien 0,62095 gr. Y₂O₃

1,146 gr.

«— ^

0,659 gr. Yb₂O₃

0,407 gr. La₂°3

0,405 gr. Al₂O₃

20,1 gr. Fe₂O₃

240,0 gr. PbO

6,0 gr. B₂O₃

Beisifel 23

Gezüchtete Zusammensetzung

^Y0,87^Gd1,

Ausgangsmaterialien 0,565 gr. Y₂O₃

1,295 gr. Gd₂O₃

0,857 gr. Tm₂O₃

0,4 gr. Al₂O₃

13,9 gr. Fe₂O₃

787,5 gr. FbO

4,6. gr. B₂O₃

209823/101?

,3°12

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1« Verfahren zum Züchten einer glatten magnetischen Granatschicht auf einer kristallographischen Oberfläche dergestalt, daß die Schicht die kristallographische Orientierung der Oberfläche und eine Richtung leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Ebene der Schicht aufweist, indem die Granatschicht im Epitaxieverfahren aus flüssiger Phase gezüchtet wird, wobei die Schichtzusammensetzung und die Oberflächenzusammensetzung bezüglich ihrer Gitterparameter a_ so ausgewählt werden, daß diese maximal etwa 0, 5 % bei der beabsichtigten Verwendungstemperatur voneinander abweichen,

   dadurch gekennzeichnet, daß für die Schicht eine Zusammensetzung verwendet wird, die zumindest zwei Kationen in den kristallographischen dodekaedrischen Gitterplätzen aufweist und für die kristallographische Orientierung der Oberfläche eine thermodynamisch unstabile Orientierung Jin dem Sinne, daß die Fläche nicht als freie Fläche in

   209823/101?

   einem zufällig aufgewachsenen massiven Kristall auftritt) gewählt wird, daß die Oberflächemit einer nach Kristallisation zu der Schichtzusammensetzung führenden Nährstoff/Flußmittel-Lösung in Berührung gebracht wird und eine Schicht in dieser Zusammensetzung auf der Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 0, 2 Mikrometer pro Minute auskristallisieren gelassen wird, wobei die Wachstums geschwindigkeit von einer effektiven Abnahme der Temperatur in der Nähe der Oberfläche resultiert und diese effektive Abnahme ihrerseits erzeugt wird entweder durch tatsächliche Verringerung der Temperatur der Nährstoff/Flußmittel-Lösung in der Nähe der Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 150 C pro Stunde oder durch Verwendung einer übersättigten Nährstoff /Flußmittel- Lösung bei einer zu der Wachstumsgeschwindigkeit führenden Temperatur.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kationen aus Ionen der Seltenen Erden ausgewählt werden.

   209823/101?

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kristallographische Oberfläche der zweiten Zusammensetzung eine (111)-Orientierung hat·

   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennk zeichnet, daß das Kristallwachstum erzeugt wird durch

   einen Gradienten in der Zusammensetzung zwischen einer übersättigten Nährstoff/Flußmittel-Lösung und der wachsenden Grenzfläche, wobei dieser Gradient thermodynamisch einer Temperaturabnahme von wenigstens 150 C pro Stunde entspricht,

   5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachstum auf einer Unterlage stattfinden gelassen wird, die in einen größeren Flüssigkeitskörper eingetaucht wird, welcher seinerseits im wesentlichen aus der Nährstoff/Flußmittel- Lösung besteht, und daß die Abkühlgeschwindigkeit während der Kristallisation von einer Maximaltemperatur von nicht mehr als 1000 C aus mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 150°c pro Stunde fortschreitet.

   209823/1012

   6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wachstum auf eiaer Unterlage fortschreiten läßt, die.in einen größeren Flüssigkeitskörper eingetaucht wird, der seinerseits im wesentlichen aus der Nährstoff/Flußmittel-Lösung besteht, und daß diese Lösung zu einem solchen Grad übersättigt wird, daß ihre durchschnittliche Zusammensetzung erst bei einer Temperatur von wenigstens 20 oberhalb ihrer tatsächlichen Temperatur thermodynamisch stabil wird.

   7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel PbO enthält.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel im wesentlichen aus einer PbO-B₀O -Mischung besteht.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nährstoff/Flußmittel-

   ORIGiNAU INSPECTBD 209823/101?

   2158917

   BaJt siesa Nähr stoff im wes entliehen gesättigt ist»

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   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3» δ> 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel im wesentlichen atts Bi_0 besteht.

   13« Yerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage den flüchtigen Flußmittelbestandteilen vor ihrer Berührung mit der Lösung möglichst wenig ausgesetzt wird.

   209<823/101?

   14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel Bleioxyd enthält und daß die Nährstoff/Flußmittel-Lösung an einem Anstieg ihrer Temperatur auf mehr als 1050 C gehindert wird, während die Unterlage sich in einer Position befindet, in der sie von flüchtigen Flußmittelbestandteilen angegriffen wird.

   15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dodekaedrischen Gitterplätze der Schicht von mindestens zwei verschiedenen Ionen besetzt sind, von denen das größere ein negatives magneto striktive s Vorzeichen in einer kristallographischen [lly -Richtung und das kleinere ein positives magnetöstriktives Vorzeichen in einer kristallographischen (lllj-Richtung besitzt.

   16. Glatte magnetische Granatschicht auf einer kristallographischen Oberfläche, gekennzeichnet durch ihre Herstellung nach dom Verfahren entsprechend einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche.

   209823/101?

   17. Speichereinrichtung mit einer Schicht aus ferrimagnetischem Material mit Granatstruktur, das einachsige magnetische Anisotropie hat und örtliche Magnetisierungsbereiche mit gegenüber der Magnetisierung des umgebenden Materials entgegengesetzter Polarisation zu führen vermag, und mit Mitteln zum Placieren solcher entgegengesetztmagnetisierter örtlicher Bereiche, wobei die Schicht eine freie Oberfläche im wesentlichen Parallel zu einer kristallographischen (lll)-Ebene hat und wobei die dodekaedrischen Gitterplätze in dem Material von wenigstens zwei unterschiedlichen Ionen besetzt sind, die jeweils in einer Menge von wenigstens 10 Atomprozent,bezogen auf die

   Gesamtzahl der die dodekaedrischen Gitterplätze besetzenden

   3+ Ionen, vorhanden sind und die Ionen aus der aus Y ,

   »3+ 3+
   Lu , La und den dreiwertigen Ionen der 4f-Seltenen

   Erden bestehenden Gruppe ausgewählt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht im Epitaxie Verfahren aus flüssiger Phase entsprechend dem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7 hergestellt worden ist.

   Leert eile