DE2643793A1

DE2643793A1 - Verfahren zum zuechten monokristalliner epitaktischer schichten aus seltene erde eisen-granat-werkstoffen

Info

Publication number: DE2643793A1
Application number: DE19762643793
Authority: DE
Inventors: John Chadwick Brice; John Edward Davies; John Mackay Robertson
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-10-07
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1977-05-12
Also published as: JPS5745719B2; FR2326975B1; US4077832A; JPS5260300A; GB1520138A; DE2643793C2; FR2326975A1

Description

Verfahren zum Züchten monokristalliner epitaktischer Schichten aus Seltene Erde-Eisen-Granat-Werkstoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Züchten eines monokristallinen Seltene Erde-Eisen-Granat-Werkstoffs mit Wismut als Einkristall oder als monokristalline epitaktische Schicht durch Ablagerung aus einer Schmelze mit den zusammensetzenden Komponenten für den Granat-Werkstoff und einem Flußmittel, einen mit einem derartigen Verfahren gezüchteten Einkristall und ein Substrat, das eine mit einem derartigen Verfahren gezüchtete, monokristalline epitaktische Schicht trägt.

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In den letzten Jahren "besteht ein wachsendes Interesse in Einkristallen aus Eisen-Granat-Werkstoffen Seltener Erden und insbesondere in monokristallinen Dünnfilmen aus derartigen Granat-Werkstoffen. In dieser Beschreibung werden Elemente mit den Atomnummern 21, 39 und 57...71 als Seltene Erden betrachtet. Diese monokristallinen Dünnfilme werden beispielsweise in Magnetblasendomäneneinrichtungen, in integrierten optischen Schaltungen, die zum Weiterleiten und Bearbeiten informationstragender Lichtwellen dienen, und in Einrichtungen für thermomagnetisches Aufzeichnen und magnetooptisches Lesen von Informationen verwendet. Aus der USA-Patentschrift 3 697 320 ist bekannt, daß es zum Herstellen von Eisen-Granat-Einkristallen mehrere Techniken gibt. Es hat sich gezeigt, daß Verfahren zum Züchten epitaktischer Filme besonders geeignet sind zum Herstellen monokristalliner Schichten aus diesen Eisen-Granat-Werkstoffen. Bei diesen Verfahren ist es beispielsweise möglich, die Schichten durch Epitaxie aus der Flüssigkeitsphase, durch sogenannte "Flüssigkeitsphasenepitaxie" (LPE), zu züchten. Bei diesen Verfahren erfolgt die Züchtung in einer Eintaucheinrichtung, in der ein monokristallines Granat-Substrat mit einer Schmelze in Berührung gebracht wird, die eine geeignete Lösung aus Seltener Erde, Eisenoxiden und ggf. erforder-

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lichen anderen Oxiden enthält. Die Substratkristalle werden üblicherweise aus einer im wesentlichen stöchiometrisehen Schmelze beispielsweise durch das Czochralsky-Verfahren gezüchtet. Eine häufig bei Verfahren zum epitaktischen Ablagern aus der Flüssigkeitsphase und bei anderen Flußmittelzüchtungsverfahren verwendete Lösung ist ein Flußmittel, das FbO enthält, möglicherweise unter Zusatz von PbFp und/oder B₂O, zur Regelung der Auflösungsenergie, der Kristallisationsgeschwindigkeit und des Temperaturbereichs, in dem die Kristallisation durchgeführt wird. Ein bleihaltiges Flußmittel hat sich zum Anwachsen magnetooptisch aktiver Granatschichten besonders geeignet gezeigt, die zur Vergrösserung ihres magnetooptischen Effekts Wismut enthalten, da hierdurch eine niedrige Wachstumstemperatur ermöglicht wird, die zum Anwachsen genügenden Wismuts im Granatfilm notwendig ist. Je niedriger die Wachstumstemperatur, umso mehr Wismut wächst im Film an (siehe die deutsche Offenlegungsschrift 2 349 348).

Die Verwendung bleihaltiger Flußmittel hat jedoch den Nachteil, daß auch der angewachsene Film Blei enthält, das eine bedeutende optische Absorption verursacht. Jedoch werden Filme mit möglichst geringer optischer Absorption erfordert, namentlich für

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magnetooptische Anwendungen. Bleifreie Flußmittel wurden zur Herstellung derartiger Filme benutzt, aber die bisher bekannten Flußmittel (z.B. BaO-BaF₂ - B₂O₃) haben gewöhnlich den Nachteil einer Kombination hoher Viskosität und hoher Oberflächenspannung bei der gewünschten Wachstumstemperatur. Hierdurch wird eine saubere Trennung des Films von Flußmittel verhindert, wenn das die epitaktische Granatschicht tragende Substrat am Ende des Wachstums aus der Schmelze entfernt wird, wodurch Unregelmäßigkeiten in der Filmoberfläche auftreten. Auch eine hohe Viskosität kann Unregelmäßigkeiten in der Schmelze und dadurch im Aufbau des angewachsenen Filmes verursachen. Wenn eine solche Wachstumstemperatur gewählt wird, daß die Flußmittelviskosität niedrig genug ist, um nützlich zu sein, wird gefunden, daß wenig oder kein Wismut im Film vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bleifreien Flußmittelaufbau zu schaffen, der die Aufnahme einer grossen Wismutmenge in dem anzuwachsenden Kristall oder Film ermöglicht und bei der Wachstumstemperatur eine entsprechend niedrige Oberflächenspannung aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jetzt dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel eine Mischung von Bi₂O-, und Me₂O (worin Me zumindest ein Element ist, das aus der Gruppe

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ausgewählt ist, die aus Li, Na, K, Rb und Cs besteht) und eine eutektische Zusammensetzung mit einer eutektischen Temperatur unter dem Schmelzpunkt von reinem BipO, bildet. Im Rahmen dieser Erfindung bestehen die erwähnten Kombinationen aus Flußmitteln mit einer niedrigen Oberflächenspannung (beispielsweise eine Oberflächenspannung unter 180 Dyn/cnT ) zum Anwachsen einwandfreier Eisen-Granat-Einkristalle Seltener Erde mit Wismut in einem Teil der Gitterstellen der Seltenen Erde,

Obgleich die erwähnten Flußmittel im allgemeinen für Flußmittelzüchtungsverfahren vorteilhaft sind, beispielsweise die in der USA-Patentschrift 3 697 320 beschriebenen Verfahren, eignen sie sich insbesondere für Wachstum durch Epitaxie aus der flüssigen Phase.

Die Erfindung bezieht sich daher insbesondere auf ein Verfahren, bei dem eine monokristalline Eisen-Granat-Schicht der Seltenen Erde Wismut aus einer Schmelze der oben beschriebenen Zusammensetzung durch Epitaxy aus der flüssigen Phase auf einer Kristallfläche angewachsen wird, welche Schicht die kristallographische Orientierung der erwähnten Kristallfläche zeigt, indem die Kristallfläche mit der Schmelze in Berührung gebracht und Kristallisierung einer Schicht der Schichtzusammensetzung auf der Kristallfläche bewirkt wird.

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Im Rahmen der Erfindung können Flußmittelzusammensetzungen so gewählt werden, daß Wachstum bei Temperaturen von 6OO...9OO°C möglich ist.

Es wurde gefunden, daß die Viskosität der Flußmittelmischung bei der Wachstumstemperatur nicht mehr als 16 Centipoise beträgt. (Die Viskosität von reinem BipO,,dessen Verwendung als Flußmittel aus der niederländischen Patentanmeldung 7 115 765 bekannt ist, liegt nur bei Temperaturen über 900°C unter 16 Centipoise). In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Viskosität durch Zusatz des Oxids RO₂ zur Mischung weiter verringert werden (worin R mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Si, Ge, Ti, Sn, Zr, Ce, Hf und Te besteht).

Ein weiterer Vorteil der Verwendung der erfindungsgemäßen Flußmittel ist, daß bei die damit angewachsenen Eisen-Granat-Schichten der Seltenen Erde Wismut eine wesentlich geringere magnetische Anisotropie als mit Hilfe von Bleiflußmitteln angewachsene Eisen-Granat-Schichten der Seltenen Erde Wismut aufweisen. Die Verwendung von Eisen-Granat-Schichten der Seltenen Erde Wismut mit niedriger magnetischer Anisotropie ist wichtig in Einrichtungen für thermomagnetische Aufzeichnung von Informationen.

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Als Beispiel wird die Erfindung nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Figur und der Beispiele 1...4 näher erläutert. Beispiel A fällt nicht im Rahmen der Erfindung und ist nur vergleichshalber aufgenommen. Die Figur ist ein Durchschnitt durch einen Apparat zum Anwachsen einer monokristallinen Schicht durch Epitaxie aus der flüssigen Phase.

Apparat und Wachstumsverfahren

Der Apparat enthält einen Ofen mit einem Hauptkeramikrohr 1, dessen Länge 35 cm und dessen Innendurchmesser 6,5 cm beträgt. Der Ofen hat ein Dreizonen-Heizelement 1 und durch die Verwendung dreier variabler (nicht dargestellter) Ausgangstransformatoren ist es möglich, einen gewünschten vertikalen Temperaturgradient zu erhalten. Die Transformatoren werden mit einem einzigen Eurotherm-Regler (nicht dargestellt) mit Hilfe eines Thermosensorelements 3 nahe der mittleren Heizzone geregelt. Ein 100 ml Platintiegel 4 steht auf einem Aluminiumfuß 5, ist jedoch davon durch drei Schenkel 6, 6a und 6b getrennt, so daß unter dem Tiegel ein Luftraum vorhanden ist. Ein Platindraht 12, der an der Oberseite des Tiegels 4 festgeklemmt ist, erdet den Tiegel, um Störungen im Thermoelement 3 zu vermeiden. Die Lage des Tiegels im Ofen ist so, daß er sich etwas unter der Mitte der mittleren Heizzone befindet. Über

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dem Tiegel befinden sich zwei Platin-Prallplatten und 7a. Durch Variieren des Abstands zwischen diesen Prallplatten,der Äbgasentnahmegeschwindigkeit, der Größe des Luftraums unter dem Tiegel und durch entsprechendes Einstellen des vertikalen Temperaturgradients ist es möglich, die durch radiale Temperatur gradient e verursachten Konvektionsströme in einer Schmelze 8 auf Minimum zu bringen. Diese radialen Temperaturgradiente können durch den Gebrauch guter Isolation des Ofens reduziert werden. Der vertikale Temperaturgradient ist derat, daß die Oberseite des Tiegels abhängig von der Größe des Tiegels bis zu 10°C heißer als der Boden ist. Die Konvektion in der Schmelze 8 kann über ein Substrat von 20 mm Durchmesser geregelt werden.

Eine Drehung des Substrates in der horizontalen Ebene während des Filmwachstums kann gewisse Vorteile haben. Der beschriebene Apparat kann auch für diese horizontale Technik benutzt werden.

Ein vorteilhaftes Verfahren zum Anwachsen einer epitaktischen Schicht ist wie folgt. Die Schmelzzusammensetzung wird zunächst auf einer Temperatur ungefähr 50⁰C über der Temperatur, bei der der Granatkristall nicht mehr anwächst, homogenisiert. Der Homogenisierungsprozeß kann durch Verwendung eines (nicht dargestellt) Platinrührers beschleunigt werden,

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der an der Stelle eines Substrathalters 9 "befestigt und üblicherweise ungefähr eine Stunde in der Schmelze 8 gedreht wird. Die Drehgeschwindigkeit des Rührers wird durch eine elektronische Anlage geregelt, die eine Drehung in einer Richtung "bis zu 600 U./min ermöglicht, oder beschleunigte Drehung und Umkehrung wird von einem Funktionsgenerator geregelt.

Beim Ablaufen des Homogenisierens wird der Platinrühr er aus der Schmelze entfernt und die Ofentemperatur auf die für Filmwachstum erforderliche Temperatur gesenkt. Es kann eine halbe Stunde dauern, bevor der Ofen diese Temperatur erreicht hat, so daß sich die Schmelze 8 im Gleichgewichtszustand befinden kann. Ein Substrat 10, das zuvor gereinigt wurde (unter Verwendung von Ultraschallreinrichtungen mit organischen Reinigungsmitteln), wird in eine Probenklemme 11 gebracht, die selbst wieder mit einer Senkvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden ist.

Das Substrat 10 wird mit einer Geschwindigkeit von 40 mm/min in den Ofen gesenkt, bis sich das Substrat direkt über der Oberfläche der Schmelze 8 befindet. Das Substrat wird in dieser Lage eine bis fünf Minuten festgehalten,so daß es die Temperatur der Schmelze 8 annimmt. Am Ende dieses Zeitraums wird das Substrat 10 in die Schmelze 8 gesenkt und ziemlich schnell gedreht, so daß es keinen wesentlichen Unterschied zwi-

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sehen den Eintauchzeiten der oberen und unteren Teile des Substrats gibt, wenn das Substrat in der vertikalen Ebene angeordnet ist.

Wenn sich der Substrathalter 9 in der gewünschten Stellung befindet, wird die Senkvorrichtung gestoppt und die Drehung des Substrathalters 9 wird nötigenfalls fortgesetzt.

Wenn die Ablagerungszeit beendet ist, wird das überzogene Substrat 10 aus der Schmelze entfernt. Die Geschwindigkeit beim Entfernen des überzogenen Substrats 10 in die kühleren Teile des Ofens beträgt 40 mm/min, bis sich das Substrat 10 außerhalb des Ofens befindet und aus dem Apparat entfernt werden kann.

Beispiel A

Eine 3,17/um dicke Schicht aus (BiY^(FeAl)₁-O₁₂ wurde in fünf Minuten an beiden Seiten eines Substrats von Gd^Ga₁-O₁P durch ein Eintauchverfahren angewachsen, für das der oben an Hand der Figur beschriebene Apparat verwendet wurde. Es wurde eine Schmelze hergestellt, bestehend aus

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111.22	g	Bi₂O₃
265.75	g	PbO
0.86	g	Y₂O₃
20.83	g	Fe₂O₃
0.843	g	Al₂O

15.13 (MoI. 56) 75.80 0.24 8.30 0.53

Die Temperatur, bei der die Schicht angewachsen -wurde, betrug etwa 802⁰C. Das Substrat wurde gedreht. Die auf diese Weise erhaltene Schicht war epitaktisch, monokristallin, glatt, von gleichmäßiger Zusammensetzung und Dicke und fehlerfrei.

Beispiel 1

Eine 2,33/um dicke Schicht aus (BiYb)₃(FeGa)₅O₁₂ wurde in zehn Minuten an beiden Seiten eines Substrats von Gd^Ga₅O₁₂ durch ein Eintauchverfahren angewachsen, für das der oben an Hand der Figur beschriebene Apparat verwendet wurde. Es wurde eine Schmelze hergestellt, bestehend aus

349.47 g Bi₂O₃ 73.43 (Mol.56)

20.51 g K₂CO₃ 14.59

3.63 g Yb₂O₃ 0.91

14.995 g Fe₂O₃ 9.23

3.5 g Ga₂O₃ 1.84

Das Substrat wurde nicht gedreht. Die Temperatur, bei der die Schicht angewachsen wurde, betrug ungefähr 702⁰C. Die auf diese Weise erhaltene Schicht war epitaktisch, monokristallin, glatt, von gleichmäßiger Zusammensetzung und Dicke und fehlerfrei.

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Beispiel 2

Eine 3,12/um dicke Schicht aus (BiYb)₃(FeGa)₅O₁₂ wurde in zehn Minuten an beiden Seiten eines Substrats von Gd^Ga₁-O₁P durch ein Eintauchverfahr en angewachsen, für das der oben an Hand der Figur beschriebene Apparat verwendet wurde. Es wurde eine Schmelze hergestellt, bestehend aus

349.47 g Bi₂O₃ 73.31 (Mol. J6)

20.51 g K₂CO₃ 14.57

0.1 g SiO₂ 0.17

3.63 g Yb₂O₃ 0.90

14.995 g Fe₂O₃ 9.22

3.5 g Ga₂O₃ 1.83

Die Temperatur,bei der die Schicht angewachsen wurde, betrug ungefähr 696⁰C. Das Substrat wurde nicht gedreht. Die auf diese Weise erhaltene Schicht war epitaktisch, monokristallin, glatt, von gleichmäßiger Zusammensetzung und Dicke und fehlerfrei.

Beispiel 3

Eine 3»12/um dicke Schicht aus (BiY)₃(FeGa)₅O₁₂ wurde in 30 Minuten an beiden Seiten eines Substrats von Gd^GaO₁₂ durch ein Eintauchverfahren angewachsen, für das der oben an Hand der Figur beschriebene Apparat verwendet wurde. Es wurde eine Schmelze hergestellt, bestehend aus

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349.47	g	Bi₂O₃	75.29 (MoI. %)
20.51	g	K₂CO₃	14.96
2.07	g	^Y2°3	0.93
10.995	g	Fe₂O₃	6.94
3.5	g	CJa₀U-J	1.88

Das Substrat -wurde nichtgedreht. Die Temperatur, bei der die Schicht angewachsen wurde, betrug etwa 816°C. Die auf diese Weise erhaltene Schicht war epitaktisch, monokristallin, glatt, von gleichmäßiger Zusammensetzung und Dicke und fehlerfrei.

Beispiel 4

Eine 6,8/um dicke Schicht aus (BiGd)₃(FeAlGa)₅O₁₂ wurde in 20 Minuten an beiden Seiten eines Substrats von (GdCa)₃(GaZr)₁-O₁₂ durch ein Eintauchverfahren angewachsen, für das der oben an Hand der Figur beschriebene Apparat verwendet wurde. Es wurde eine Schmelze hergestellt, bestehend aus

909.94	g	^Bi2°3	76.74 (Mol.96)
2.35	g	SiO₂	1.54
23.66	g	Na₀CO,	5.10
15.57	g	Gd₂O₃	1.69
45.68	g	Fe₂O₃	11.29
16.40	g	Ga₂O₃	3.45
0.5	g	Al₂O	0.19

Die Temperatur, bei der die Schicht angewachsen wurde, betrug ungefähr 870°C. Das Substrat wurde nicht gedreht.

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Die auf diese Weise erhaltene Schicht war epitaktisch, monokristallin, glatt, von gleichmäßiger Zusammensetzung und Dicke und fehlerfrei.

Die optischen Absorptionskoeffizienten ot bei Bestrahlung der in den Beispielen A, 1 und 2 erzeugten Schichten mit Licht mit einer Wellenlänge von 5600 ä , 6000 % bzw. 6325 wurden gemessen. Die gefundenen Werte sind in Tabelle angegeben.

	TABELLE	1	CX(CnT¹) Beispiel 1	Oi(CnT¹) Beispiel 2
		1762 1310 1094	1465 1074 860
*la)*	O< (cm"¹) Beispiel A
5600 6000 6325	2700 2000 1600

Es wurde das Anisotropiefeld K_ der in den Beispielen A, 3 und 4 erzeugten Filme gemessen. Die gefundenen Werte, ausgedrückt in Erg.ecm, sind in nachstehender Tabelle angegeben.

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V	Beispiel A	Beispiel 3	2643793 Beispiel 4
> 10⁴	9.6 χ 10³	6 χ 10³

Alle Messungen wurden bei Raumtemperatur durchgeführt.

Für weitere Einzelheiten bezüglich des Systems ₂^₂ wird auf die Phasendiagramme verwiesen, die E.M. Levin und R.S. Roth in "J. Research Natl. Bur. Standards, 68A (2) 198 (1964)" veröffentlichten.

Abhängig von der zugesetzten Menge zeigt es sich, daß Zugaben von Me₂O (Me = Li, Na, K, Rb oder Cs) in Bi₂O, die Oberflächenspannung und den Schmelzpunkt der Mischung herabsetzen. (In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß es allgemein üblich ist, Alkalimetalloxide in Form von Alkalimetallkarbonaten zuzusetzen, die sich nach Erhitzung in Alkalimetalloxide verwandeln.) es wurden eine Anzahl von Oberflächenspannungs- und Schmelzpunktmessungen sowohl mit solchen Mischungen als auch mit BipO^-ROp-MepO-Mischungen durchgeführt und die daraus gewomenen Daten sind in der Tabelle 3 angegeben. Vergleichshalber sind auch Werte für ein reines ΒίρΟ,-Flußmittel gemessen wordaa .

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TABELLE 3

Flußmittel	Zusätzliches Gewicht in %	bei 850⁰C Dyn/cm"''	k% Li₂O 4% Na₂O 4Ji Rb₀O 4% Cs₂O	171 157 152 168 169	Schmelzpunkt in ⁰C
B₁₂O₃	j 213	VA K₀O 2% K₂O 4% K₂O 6% K₂O	175 164 151 141	830
Il Il Il Il Il	4% K₀O k% K₂O 4J6 K₂O k% K₂O	166 155 162 156	620-640 600-625 670-680 730-755 730-755
Il Il Il	ItQjL /"* ^- f^ «-J-TQ ^^ J^ ^- ^₁₁/*	166 155	< 725 660-675 655-670
Bi₂0,/Si0₂ BipO^/GeOp	670 700 700 710
Bi _o0_/Ce0_o Il	620-640 720-740

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Anmerkung; Für Flußmittel vom Typ Bi₂0₃/M0₂ in der Tabelle 3 ist das molare Verhältnis von Bi₂O₃ : MO₂ 98:2 .

Oberflächenspannungen sind nur für 850⁰C angegeben, da der Temperaturkoeffizient der Oberflächenspannung für alle studierten Systeme klein ist. Kennzeichnend ist, daß ein Anstieg in der Oberflächenspannung um % für jeweils 100⁰C Temperaturabfall gefunden wurde.

Es ist klar, daß der Zusatz von Alkalimetalloxiden zwei wesentliche Vorteile bietet gibt es eine ausgeprägte Reduzierung der Oberflächenspannung sowohl für das Bi₂O als auch für das Bi_o0,-R0_o-Flußmittel. Auf Gewichtsprozentbasis ergibt K₂O die maximale Reduzierung der Oberflächenspannung. Wie in den Beispielen 1.-..4 beschrieben, sind Granatfilme erfolgreich sowohl aus den Bi₂O₃-Me₂O- als auch/den Bi₂0₃-R0₂-Me₂0-Flußmitteln angewachsen, was bedeutet, daß der Me₂0-Zusatz die Flußmitteladhäsion zur Filmoberfläche wirklich reduziert. Zweitens gibt es eine wesentliche Reduktion in den Filmanwachstumstemperatirenifre angelegt werden können. Da der Granatfilmaufbau von der Wachstumstemperatur abhängig ist, ermöglicht die Erweiterung des Wachstumstemperaturbereichs eine größere Wahl in den anzuwachsenden Filmzusammensetzungen. Insbesondere erlaubt der Na₂0-Zusatz Filmwachstumstemperaturen ^200⁰C niedriger als der Schmelzpunkt der Bi₂O₃-Flußmittel.

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Vorzugsweise besteht von 1...6 % des Gewichts der Flußmittelmischung aus Me₂O. Wenn das Flußmittel bedeutend weniger als 1 % des Gewichts an Me₂O enthält, gibt es keine wesentliche Reduktion im Schmelzpunkt oder in der Oberflächenspannung des Flußmittels in bezug auf ein ähnliches Flußmittel ohne Me₂O. Ebenso wird die Reduktion des Schmelzpunktes oder der Oberflächenspannung unvorteilhaft klein, wenn das Flußmittel mehr als 6 % des Gewichts an Me₂O enthält.

Mit den nötigen Abänderungen gilt gleiches für den ROp-Zusatz. Vorzugsweise bildet ROp von 1...10 % des Gewichts der Flußmittelmischung. Wenn das Flußmittel bedeutend weniger als 1 % des Gewichts an ROp enthält, gibt es keine wesentliche Reduktion in der Viskosität des Flußmittels in bezug auf ein ähnliches Flußmittel ohne RO₂- Enthält das Flußmittel mehr als 10 % des Gewichts an RO₂, wird das gewünschte Ergebnis nicht erreicht.

Substrate, die beispielsweise aus einem monokristallinen Granat bestehen und einen monokristallinen epitaktischen Eisen-Granat der Seltenen Erde Wismut tragen, der durch das erfindungsgemäße Verfahren an-

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gewachsen ist, können "beispielsweise in einer thermomagnetischen Einrichtung gemäß der Beschreibung von J.P-. Krumme et al in Appl.Phys.Letts. 20, 451 (1972), oder in einer magnetooptischen Einrichtung, oder in einer magnetooptischen Blasendomänen-Einrichtung (vgl. den Artikel von G.S. Alami in I.E.E. Trans. Mag. MAG-7, 370 (1971)), oder in einer Magnetblasendomäneneinrichtung ναι den Typen, genannt von A.H. Bobeck, R.F. Fischer und J.L. Smith in AIP Conference Proc. No. 5, 45 (1971) verwendet werden.

PHB 32 521 Patentansprüche;

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Leerseite

Claims

Patentansprüche;

/ 1.j Verfahren zum Züchten eines monokristallinen Seltenen Erde-Eisengranats mit Wismut, als eines Einkristalls oder als einer monokristallinen epitaktischen Schicht, durch Ablagerung aus einer Schmelze, die die zusammensetzenden Komponenten für den Granatwerkstoff sowie ein Flußmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel eine Mischung von Bi₂O, und Me₂O (worin Me zumindest ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Li, Na, K, Rb und Cs besteht) und eine eutektische Zusammensetzung mit einer eutektisehen Temperatur unter dem Schmelzpunkt von reinem Bi₂O, bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich das Flußmittel das Oxid ROp enthält, worin R zumindest ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Si, Ge, Ti, Sn, Ze, Ce, Hf und Te.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von Bi₂O,:RO₂:Me₂O ist 100 : χ : £, worin χ so ist, daß die Mischung eine Viskosität von mehr als 16 Centipoise hat, und y so ist, daß die Mischung eine Oberflächenspannung unter 180 Dyn/cm~ bei der Wachstumstemperatur hat.
4. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß RO₂ von 1...10 % des Gewichts der Mischung bildet.

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5· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ΜβρΟ von 1... 6 % des Gewichts der Flußmittelmischung bildet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1...5, dadurch gekennzeichnet, daß eine monokristalline Eisen-Granat-Schicht der Seltenen Erde Wismut aus der Schmelze auf einer Kristallfläche eines monokristallinen Substrats durch Epitaxie aus der flüssigen Phase angewachsen wird, wobei die auf diese Weise erhaltene Schicht die kristallographische Orientierung der erwähnten Kristallfläche hat.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachstumstemperatur zwischen 600 und 900⁰C liegt.
8. Monokristallines Substrat, das eine monokristalline epitaktische Schicht aus einem Eisen-Granat der Seltenen Erde Wismut trägt, die durch das Verfahren nach Anspruch 1 angewachsen ist.
9. Einkristall eines Eisen-Granats der Seltenen Erde Wismut, der durch das Verfahren nach Anspruch 1 angewachsen ist.

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