JP2517913B2 - 強磁性共鳴装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特にYIG（イットリウム・鉄・ガーネッ
ト）のフェリ磁性共鳴を利用した例えばマイクロ波フィ
ルタ、マイクロ波発振器等に適用して好適な強磁性共鳴
装置に関わる。

〔発明の概要〕

本発明は、ガーネット基板上の（111）結晶面を主面
とするYIG薄膜強磁性共鳴素子の一軸磁気異方性定数Ku
を特定することによって共鳴周波数の下限値を極限値に
まで低下させることを可能にする。

〔従来の技術〕

従来、YIGのフェリ磁性共鳴を利用したフィルタ、発
振器等のマイクロ波装置の磁気共鳴素子としては、YIG
のバルク単結晶から加工した球状試料を用いるのが一般
的であった。しかしながら、球状試料の共鳴周波数の下
限は、反磁界の影響により比較的高いものであり、例え
ば、その飽和磁化が1800G（ガウス）の無置換YIGでは、
1680M Hzであって、UHF帯まで動作するマイクロ波装置
を実現することができなかった。一方、YIGのFe³⁺イオ
ンの一部をGa³⁺などの非磁性イオンで置換することによ
ってその飽和磁化を小さくして共鳴周波数の下限を下げ
ることは可能であるが、この場合、その置換量を余り多
くすると共鳴半値幅ΔＨが増大し装置の特性劣化を招
く。

これに対し、GGG（ガドリニウム・ガリウム・ガーネ
ット基板上）にYIG薄膜を液相エピタキシー（以下LPEと
いう）によって成長させ、これをフォトリソグラフィに
よって所望のパターンの円形或いは短形等に加工し、こ
のフェリ磁性共鳴を利用して同様のマイクロ波装置を構
成するものが提案された。このような構成によるマイク
ロ波装置は、マイクロストリップライン等を伝送線路と
してマイクロ波集積回路（以下MICと略称する）として
作製することかできるので、直流バイアス磁界を印加す
るための磁気回路への実装が容易になる。また、LPEと
フォトリソグラフィを用いてその製造を行うことから量
産性にすぐれている。更に薄膜素子であるがために、球
状素子である場合に比し共鳴周波数の下限を格段に小さ
くできる特徴がある。しかしながらこのYIG薄膜素子に
よる磁気共鳴装置において、その共鳴周波数の下限をそ
の極限までに小さくすることについての具体的構成につ
いての究明は、未だ報告をみないところである。

上述したようにYIG薄膜磁気共鳴素子において、その
共鳴周波数の下限を極限まで小さくする構成の確立は未
だなされていないが、この下限を極低周波数まで下げる
には、YIG薄膜素子と伝送線路との結合を強くしてこの
共振器の外部Ｑ値を充分に小さくするようにする。これ
は、低周波になると、YIG共振器の無負荷Ｑ値が小さく
なるため、反射形で用いるときには反射振幅を、また透
過形で用いるときには透過振幅をある程度大きくするに
は外部Ｑ値が充分に小さいことが必要だからである。

第10図は従来のYIG薄膜型の帯域通過フィルタの、そ
のYIG薄膜共振素子部分の構造を示したものである。す
なわち、この構成では、アルミナ等の誘電体基板（１）
の一方の主面（第１主面という）に接地導体（２）が被
着形成されると共に、他方の主面（第２の主面という）
に、互いに平行な第１及び第２のマイクロストリップラ
イン、すなわち、入力及び出力伝送線路（３）及び
（４）が被着形成され、両ストリップライン（３）及び
（４）の夫々の端部が接地導体（２）に夫々第１及び第
２の接続導体（５）及び（６）によって接続される。そ
して、基板（１）の第２の主面上に、この第１及び第２
のマイクロストリップライン（３）及び（４）と夫々電
磁的に結合して第１及び第２のYIG薄膜素子（７）及び
（８）の磁気共鳴素子が配置される。これらYIG薄膜素
子（７）及び（８）は、GGG基板（９）の１主面に前述
した薄膜形成技術によってYIG薄膜を形成し、これを例
えば選択的エッチング技術、すなわちフォトリソグラフ
ィによって例えば円形にパターン化して構成する。ま
た、GGG基板（９）の他の面には、第１及び第２の磁気
共鳴素子、すなわち第１及び第２のYIG薄膜素子（７）
及び（８）間を電磁的に結合する第３のマイクロストリ
ップライン、すなわち結合用伝送線路（10）が被着形成
され、その両端が第３及び第４の接続導体（11）及び
（12）によって接地導体（２）に接続される。

ところが、このような構成による場合、そのマイクロ
ストリップラインとYIG薄膜素子との結合が余り強くな
らないため、低周波数動作に必要な程度まで、外部Ｑ値
を小さくすることができない。例えば、直径2.5mm、膜
厚25μｍのYIG薄膜素子（７）及び（８）の場合、これ
らYIG薄膜素子（７）及び（８）と入出力各伝送線路
（３）及び（４）との結合による外部Ｑ値をQe₁、YIG薄
膜素子（７）及び（８）と結合用線路（10）との結合に
よる外部Ｑ値をQe₂としたとき、Qe₁は200,Qe₂は250であ
った。そして、この構造において、その外部Ｑ値を更に
小さくするには、YIG薄膜素子（７）及び（８）の体積
を大きくする必要があるが、各伝送線路となるマイクロ
ストリップライン幅に比べて素子（７）及び（８）の直
径を余り大きくするとスプリアス特性が劣化する問題が
生じ、膜厚を厚くして行くと共鳴周波数が高くなってし
まうという問題点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、YIG薄膜素子を磁気共鳴素子とする強磁性
共鳴装置においてそのYIG薄膜素子の体積を大とするこ
となく、外部Ｑ値を減少させると共に、効果的に共鳴周
波数の下限周波数ωminをその極限値、もしくはその近
傍に選定することにより極低周波動作を可能にするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ガーネット基板、例えばGGG基板上にYIG薄
膜による強磁性共鳴素子を設け、このYIG薄膜素子に結
合される伝送線路と、磁界印加手段とを具備した構成と
する。そして、特に本発明においては、YIG薄膜素子を
ガーネット基板上にその主面が（111）結晶面となるよ
うにLPE法によって形成する。そして、上記ガーネット
基板と上記YIG薄膜素子との格子定数の差Δa₁を、ガド
リニウム・ガリウム・ガーネット基板上に、主面あ（11
1）面となるように無置換すなわち純粋なYIG薄膜素子を
形成した場合の、上記ガドリニウム・ガリウム・ガーネ
ット基板と上記純粋なYIG薄膜素子との格子定数の差Δa
₀に比し小に選定する。これによって、上記ガーネット
基板上に主面が（111）面となるように形成されたYIG薄
膜素子の一軸磁気異方性定数Kuの値を、上記ガドリニウ
ム・ガリウム・ガーネット基板上に主面が（111）面と
なるように上記純粋なYIG薄膜素子を形成した場合の一
軸磁気異方性定数Kuの値より小に選定する。

この一軸磁気異方性定数Kuは、バルクのYIGにはな
い、YIG薄膜固有の定数であり、そのガーネット基板のG
GG基板との格子定数との不整合によって生じる磁歪異方
性Ksと、結晶成長が一様でない場合に生じる成長誘導磁
気異方性K_Gからなる。実際上、YIGでは成長誘導磁気異
方性K_Gは小さいものであるので、これについては無視で
きるものであり、一軸磁気異方性定数Kuは、GGG基板と
の格子定数不整合による磁歪異方性Ksのみで決まる。そ
して、無置換YIGの格子定数は、GGG基板の格子定数より
小さい。本発明においては、上述したように、YIG薄膜
素子の一軸磁気異方性定数Kuを、GGG基板上に無置換YIG
薄膜を成長させた場合のそれより小さく選定するもので
あり、これがためには、YIG薄膜素子において、例えば
そのYIGのY³⁺イオンの一部をLa³⁺イオンで置換すること
によってガーネット基板のGGG基板との格子定数整合を
行う。

〔作用〕

上述のYIG薄膜共鳴素子によれば、共鳴周波数の下限
ωminnの低減化をはかることができる。

以下、これについて詳細に説明する。

フェリ磁性単結晶の共鳴周波数の下限ωminは、反磁
界と異方性磁界の２つの要因で決まるため、下限ωmin
を極限にまで小さくするには両要因について考慮しなけ
ればならない。

まず、反磁界について考察する。簡単のために回転楕
円体の試料についてみる。今、この試料を、直流磁界Ho
内に試料の軸方向にこの磁界Hoが掛るように配置したと
すると、この場合の内部直流磁界Hiは、 Hi＝Ho−Nz・４πMs ……（１） となる。ここで、Nzは軸方向の反磁界係数、４πMsは飽
和磁化である。一方、この試料における共鳴周波数ω
は、キッテル（Kittel）の式で次のように与えられる。

ω＝γ｛Ho−（Nz−N_T）４πMs｝ ……（２） ここで、γは磁気回転比、N_Tは横方向の反磁界係数で
ある。そして、上記（１）及び（２）式によれば、 ω＝γ（Hi＋N_T・４πMs） ……（３） となる。ここで、試料の磁化が飽和していないと単磁区
構成にならないので磁気共鳴損失は、急激に増大する。
そこで、試料が飽和する条件として内部直流磁界Hi＞０
の条件が必要である。（３）式より、試料を飽和させる
に必要な内部磁界を無視したとしても共鳴周波数は、次
の値以下にはならない。

ωmin＝γN_T・４πMs ……（４） 因みに、YIGの球体による共鳴素子の場合、 であるから、下限周波数は飽和磁化が1800Gの無置換YIG
で1680M Hz（γ＝2.8M Hz/Oeとして）であり、３価のFe
イオンFe³⁺の一部を、３価の非磁性GaイオンGa³⁺で置換
して飽和磁化を600Gに下げても560M Hzに過ぎない。

一方、円板のYIG薄膜ディスクについてみると、この
場合は形状が完全な回転楕円体ではなく、内部直流磁界
が不均一であるため上述した場合とは様子が異なってく
る。つまり、静磁モード理論（Y.Ikusawa and K.Abe;
“Resonant Modes of Magnetostatic Waves in a Norma
lly magnetized Disk",Japan Applied Physics 48,3001
（1977）参照）から求まる共鳴周波数は、キッテルの上
記（２）式と同様に表わすことができる。ここで、Nz−
N_Tは、薄膜ディスクのアスペクト比（膜厚／直径）によ
って決る値である。一方、内部直流磁界Hiは、ディスク
中心で最小となり、この値を、 Hi＝Ho−▲Ｎ^′ _ｚ▼・４πMs ……（５） と表わせば、▲Ｎ^′ _ｚ▼はディスク中心の実効的な反磁
界係数となる。（２）式及び（５）式より、共鳴周波数
の下限ωminは、 ωmin＝γ｛▲Ｎ^′ _ｚ▼−（Nz−N_T）｝４πMs ＝γ▲Ｎ^′ _Ｔ▼４πMs ……（６） で表わされる。第６図は▲Ｎ^′ _Ｔ▼のアスペクト比σに
対する依存性を示し、第７図は４πMsを1800Gとしたと
きのγ▲Ｎ^′ _Ｔ▼４πMsの値を示したものである。γ▲
Ｎ^′ _Ｔ▼４πMsの代表的な値としてσ＝１×10^-2（直径
2mm、膜厚20μｍ）で63M Hz,σ＝２×10^-2で125M Hzと
なる。これらの値は、先のYIG球の場合に比し、格段に
小さくなっている。

次に異方性磁界の効果についてみる。

LEPによるYIG薄膜の磁気異方性には、結晶磁気異方性
と一軸磁気異方性の２種類が存在し、これらの影響によ
り、（100）結晶面を主面とするYIG薄膜及び（111）結
晶面を主面とするYIG薄膜の条件は、次式のように表わ
される（J.Smit and H.P.J.Wijn,“Ferrites",chap.6,J
ohn Wiley ＆ Sons,Inc,New York,1959及びJ.O.Artman,
“Microwave Resonance Relations in Anisotropic tro
pic Single Crystal ferrites,"Proc.IRE,44,1284,1956
参照）。

（100）膜の場合、 であり、（111）膜の場合、 ここで、K₁は、１次の結晶磁気立方異方性定数でYIG
では負の値をとる。また、K_UはバルクのYIGにはない薄
膜固有の一軸異方性定数であり、LPEによるYIG薄膜とそ
のGGG基板との格子定数の不整合によって生じる磁歪異
方性Ksと、YIG薄膜の一様でない結晶成長に伴う成長誘
導磁気異方性K_Gとからなるが、実際上は、K_Gが小さいの
で、これを無視すると、磁歪異方性係数だけが問題とな
る。そして、無置換YIGの格子定数はGGG基板の格子定数
よりも小さいものであり、また磁歪定数λ₁₁₁,λ₁₀₀は
共に負であるから、無置換YIG薄膜におけるKsは正の値
をとる。これに対し、上述したように本発明において
は、例えばYIGのY³⁺イオンの一部をLa³⁺イオンで置換す
ることによりYIG膜とGGG基板との格子定数整合をとって
Ks、すなわち、Kuを無置換YIGの場合のKuより小さい望
ましくはほぼ０（零）にするものである。

つまり、本発明においては、（111）膜によるYIG薄膜
素子を用い、且つKuを小、例えばKu＝０とすることによ
って|K₁|/Ms＝40Oeとするとその垂直共鳴の下限周波数
ωminは、149M Hzとなる。

以上のことについて、整理すると、YIG薄膜ディスク
の垂直共鳴の周波数下限ωminは、（100）面を主面とす
る場合は、 ωmin＝γ▲Ｎ^′ _Ｔ▼４πMs ……（９） であり、本発明における（111）面を主面とする場合
は、 となり、従前のGGG基板上に無置換YIGを形成する場合の
Kuより小さいKuを有する置換YIG薄膜素子とする本発明
によれば、ωminの改善がはかられることが分り、更にK
u＝０とするとき、ωminを極限値迄下げることができる
ことになる。YIG薄膜素子を（100）面の膜とする場合
は、磁歪異方性及び成長誘導磁気異方性を充分小さくす
ることによって一軸異方性定数Kuを１次の立方異方性定
数K₁の絶対値以下にすることにより前記（９）式が成立
でき、更に第６図からそのアスペクト比を５×10^-2以下
とすれば、横方向の反磁界係数▲Ｎ^′ _Ｔ▼を小さく抑え
ることができて、周波数下限ωminを極限値に迄下げる
ことができることになる。

また、YIGとして例えばFe³⁺イオンの一部をGa³⁺イオ
ンのような非磁性イオンで置換して飽和磁化４πMsを低
下させれば（９）式よりωminの低減化をはかることが
できる。

尚、因みに、本発明においては、一次の立方異方性定
数K₁が負のYIG薄膜構成によった場合であるが、K₁が正
の場合には、垂直共鳴の条件は、 （100）膜の場合、 （111）膜の場合、 となり、この場合は、（11）及び（12）式からわかるよ
うに（111）膜を用いてKuを2/3K₁以下に抑えることによ
りωminの低減化がはかられる。

また、上述したように本発明によれば、共鳴周波数の
下限値ωminを小さくできたことで無負荷Ｑ値を高める
ことができる。第８図は、無負荷Ｑ値Quの周波数変化を
示すもので、この図から明らかなようにQuは周波数ωに
比例し、ωminで０になり、次式で表わすことができ
る。

Qu＝（ω−ωmin）／γΔＨ ……（13） そして、本発明では、ωminを非常に小さくすること
が可能であるので、（13）式からわかるように、同じ周
波数で比べたとき無負荷Ｑ値が高くなり特性向上がはか
られる。この効果は特に1G Hz以下の周波数で顕著であ
る。

また、このYIG薄膜素子による強磁性共鳴装置におい
て、その外部Ｑ値Qeを小さくすれば、その動作周波数が
極低周波数までに可能となる。このことについて説明す
る。まず、YIG同調発振器のように反射形で用いる場合
についてみる。今、YIG共鳴素子の無負荷Ｑ値Qu、外部
Ｑ値をQe、共鳴周波数をωｏとすると、反射係数S
₁₁は、次式で表わされる。

（15）式からわかるように、ωがωｏから充分に離れ
たときの反射係数は−１であり、ω＝ωｏでの反射係数
は、 となる。Qu＞Qeのとき、YIG共鳴素子はオーバーカップ
ルド状態になり、反射係数は、ωｏ付近で大きなループ
を描く。一方（13）式から明らかなように、極低周波数
ではQuの値は小さな値になるため、Qu＞Qeが成立するに
は、Qeの値は極めて小さくしなければならない。次に帯
域通過フィルタのように透過形で用いる場合についてみ
る。１段の帯域通過フィルタの透過係数S₂₁は、次式で
表わされる。

簡単化のためにQe₁＝Qe₂とおいて次式を得る。

（17）式からわかるように、ωがωｏから充分に離れ
たときの透過係数は０であり、ω＝ωｏでの透過係数
は、 となる。したがって、極低周波数ではQuの値が小さくな
る分、Qeの値も充分小さくしなければ、ω＝ωｏにおけ
る透過振幅をある程度大きくすることはできない。言い
換えれば、外部Ｑ値Qeを充分小さくすれば動作周波数を
極低周波まで下げることができる。

〔実施例〕

直径2.5mm、膜厚50μｍの（111）面を主面とするYIG
薄膜ディスクを作製し、その膜厚方向に対する外部直流
磁界を変化させた場合の垂直共鳴周波数の測定結果を第
９図に黒丸印をもってプロットした。この共鳴周波数下
限は、270M Hzであった。尚、比較のために直径2.5mm、
膜厚50μｍの（100）面を主面とするYIG薄膜ディスクを
作製して同様の第９図に白丸印をもってプロットした。
この場合の共鳴周波数下限は140M Hzであった。これら
共鳴周波数下限値は、前記（10）式、及び（９）式から
求められる理論値の274M Hz,125M Hzと良く一致してい
る。第９図の実線曲線は、この理論値曲線であり、４π
Ms＝1800G,K₁＝−57×10³erg/cm³,Ku＝0.7×10³erg/cm³
（但し、このKuは（100）面の膜に対してのみ）の値を
用いた。この例ではKu＜|K₁|の条件が満足されているこ
とがわかる。

次に、第１図及び第２図を参照して本発明を、２段の
YIG薄膜型の帯域通過フィルタに適用する場合の一例を
説明する。図中（19）は、その装置本体で、（20）は、
この装置本体（19）に直流バイアス磁界を印加するバイ
アス磁界印加手段を示す。

この例では、その伝送系をいわゆるサスペンデッド・
サブストレイト・ストリップライン構成とした場合で、
装置本体（19）は、第１の導体（21）と、第２の導体
（22）との間に、第１及び第２の円板状YIG薄膜素子（2
3）及び（24）を有する非磁性GGG基板（25）と、一方の
面に第１及び第２のストリップライン（26）及び（27）
すなわち入力及び出力ストリップラインが形成され、他
方の面に第３の結合用のストリップライ（28）が形成さ
れた誘電体基板（29）とを重ね合せて挟み込んだ構成と
されている。

ストリップライン（26）及び（27）は、第２の導体
（22）側に片寄ってこれと比較的近接するように配置さ
れて、この第２の導体（22）との間の高周波磁界の磁力
線密度が高められるようになされている。そしてこの間
にストリップライン（26）及び（27）と接触してYIG薄
膜素子（23）及び（24）を配置してその結合を強める構
造としている。

第１及び第２のYIG薄膜素子（23）及び（24）は、非
磁性GGG基板（25）の、誘電体基板（29）と対向する側
の面に、その膜面が（111）結晶面とされたYIG薄膜を全
面的にLPEによって育成し、その後フォトリソグラフィ
技術によって不要部分をエッチング除去することによっ
て所要の寸法形状と配置関係をもって同時に形成し得
る。

誘電体基板（29）は、例えばアルミナなどのセラミッ
ク基板によって構成し、YIG薄膜素子（23）及び（24）
と対向する側の面に、これら素子（23）及び（24）と夫
々対接する位置に第１及び第２のストリップライン（2
6）及び（27）が被着形成される。また、基板（29）の
他方の面に両ストリップライン（26）及び（27）を横切
って対向するように第３のストリップライン（28）が被
着形成される。第１及び第２のマイクロストリップライ
ン（26）及び（27）の例えば互いに反対側の各端部（26
a）及び（27a）と第３のマイクロストリップライン（2
8）の両端（28a）及び（28b）は夫々接地端として、基
板（25）及び（29）を、第１及び第２の導体（21）及び
（22）間に挟み込んだ状態で、これら導体（21）または
（22）と接触するようになされる。

第１の導体（21）の下面には比較的深い凹部（30）が
設けられ、第１及び第２のYIG薄膜素子（23）及び（2
4）と、第１及び第２のストリップライン（26）及び（2
7）の素子（23）及び（24）との電磁結合部と、第３の
ストリップライン（28）の第１及び第２のストリップラ
イン（26）及び（27）の結合部に対向する部分において
比較的大なる空間が生じるようになされる。

第２の導体（22）の上面には、両基板（25）及び（2
9）とが重ね合されて収容配置される比較的浅い凹部（3
1）が設けられ、YIG薄膜素子（23）及び（２）及びスト
リップライン（26）及び（27）との対向部と導体（22）
とが所要の比較的小なる間隔を保持することができるよ
うに、凹部（31）の底面の側縁部にスペーサ（32）が配
置される。

そして、第３のマイクロストリップラィン（28）の両
端（28a）及び（28b）による接地端が第１の導体（21）
の下面（21a）に当接し、第１及び第２のマイクロスト
リップライン（26）及び（27）の各一端（26a）及び（2
7a）による接地端に第２の導体（22）の例えば凹部（3
1）内に設けた台部（22a）が当接するようになす。

バイアス磁界印加手段（20）は、例えば装置本体（1
9）を挟んで相対向する中央磁極（41A）及び（42A）を
有する対の壷型コア（41）及び（42）が、装置本体（1
9）を包囲するように配置される。そして、両中央磁極
（41a）（42A）の少なくとも一方に線輪（43）が巻装さ
れてこれに通電がなされることによって中央磁極（41
A）及び（42A）間に直流バイアス磁界が発生するように
なされ、通電電流の選定によって直流バイアス磁界の強
さを変化することができるようになされている。

このような構成によれば、上述したように、YIG薄膜
素子（23）及び（24）と、入出力ストリップライン（2
6）及び（27）との磁界結合が強められることによっ
て、外部Ｑ値Qeを充分小となすことができ、これによっ
て動作周波数を低い周波数にまで下げることができる。
例えば上述の構成において、YIG薄膜素子（23）及び（2
4）を直径2.5mm、膜厚を25μｍとする場合、入出力スト
リップライン（26）及び（27）とYIG薄膜素子（23）及
び（24）との結合による外部Ｑ値Qe₁は70、結合用スト
リップライン（28）とYIG薄膜素子（23）及び（24）と
の結合による外部Ｑ値Qe₂は325となる。そして、この場
合のフィルタ特性の測定結果を第３図に示す。第３図に
おいて曲線（61）は挿入損失、（62）は反射損失、（6
3）は3dB帯域幅の特性を示す。これより明らかなように
この構成によるフィルタ装置は、400M Hzから2G Hzまで
の周波数範囲で動作することのできる周波数可変のYIG
帯域通過フィルタが実現される。

また、このような構成において、更に外部Ｑ値Qeを、
より低める構成とすることができる。この場合の一例を
第４図に示す。この場合、第１図及び第２図で説明した
と同様の構成をとるが、特に非磁性GGG基板素（25）のY
IG薄膜素子（23）及び（24）を有する側とは反対側の
面、すなわち第２の導体（22）と対向する側の面に、少
なくともYIG薄膜素子（23）及び（24）と対向する部分
を含んで、例えばほぼ全面的に導体層（50）を被着す
る。この導体層（50）は、第１及び第２の導体（21）及
び（22）と電気的に接続されない浮いた状態とされる。
尚、第４図において第１図と対応する部分には同一符号
を付して重複説明を省略する。

第５図はこの場合の周波数フィルタ特性の測定結果を
示し、同図中曲線（64）は挿入損失、（65）は反射損失
（66）は3dB帯域幅の各特性を示す。この場合、第３図
の特性に比較して挿入損失については第１図及び第２図
の構造のものがもともと低損失であることによって大き
な差はみられないものの3dB帯域幅については5M Hz程度
大となっている。これは、第４図の構成の場合、外部Ｑ
値が、より低められていることに因る効果にほかならな
い。

尚、上述した例は、サスペンデッド・サブストレイト
・ストリップライン構成とした場合であるが、これにお
いて第１の導体（21）が誘電体基板（29）から充分離間
した極限としての開放形のサスペンデッドサブストレイ
トストリップライン構成とすることもできるし、インバ
ーテッドマイクロストリップライン等の構成を採ること
もできるものである。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、極低周波から動作が
可能なYIG薄膜型の強磁性共鳴装置を実現できるもので
あり、更に、その共鳴周波数下限を充分低めることがで
きることによって同じ周波数において比べるとき、無負
荷Ｑ値が高くなる分、特性の向上がはかられるものであ
り、特に1G Hz以下の低周波でその効果が顕著となる。

また、上述した第１図及び第２図で、更に第４図で説
明した構成の場合のように、装置本体（19）が導体（2
1）及び（22）によって囲んだ構成とするときは、その
シールド効果によって、この本体（19）をバイアス磁界
印加手段（20）の磁気回路の磁極（41A）（42A）間のギ
ャップ内に実装したときアイソレーション劣化などによ
る特性変化を回避することができる。また、同様の上述
の例において、ストリップラインを誘電体基板（29）に
構成するときは、非磁性基板（25）に対するYIG薄膜素
子（23）（24）の形成工程とは独立にストリップライン
の形成を行うことができることによって製造プロセスの
簡易化、歩留りの向上がはかられるなどの利益もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一例の断面図、第２図はその装置
本体の分解斜視図、第３図はそのフィルタ特性の測定曲
線図、第４図は本発明装置の他の例の断面図、第５図は
そのフィルタ特性の測定曲線図、第６図及び第７図は本
発明の説明に供する▲Ｎ^′ _Ｔ▼及びγ▲Ｎ^′ _Ｔ▼４πMs
とアスペクト比σとの夫々の関係を示す曲線図、第８図
は共鳴周波数と無負荷Ｑ値の関係を示す図、第９図は外
部磁界と共鳴周波数との関係を示す図、第10図は従来装
置の斜視図である。 （19）は強磁性共鳴装置の装置本体、（20）はバイアス
磁界印加手段、（23）及び（24）はYIG薄膜素子、（2
5）はガーネット基板による非磁性基板、（26）〜（2
8）はマイクロストリップライン、（29）は誘電体基板
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新倉 かな子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 Ｃｚｅｃｈ Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｂ30, 1980 ＰＰ．1269−1278

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ） ガーネット基板上に主面が（11
   1）面となるように形成されたYIG薄膜素子と、 （ｂ） 上記YIG薄膜素子に結合される伝送線路と、 （ｃ） 上記YIG薄膜素子の主面にほぼ垂直に磁界を印
   加する磁界印加手段とを有し、 （ｄ） 上記ガーネット基板と上記YIG薄膜素子との格
   子定数の差Δa₁を、 ガドリニウム・ガリウム・ガーネット基板上に、主面が
   （111）面となるように純粋なYIG薄膜素子を形成した場
   合の、上記ガドリニウム・ガリウム・ガーネット基板と
   上記純粋なYIG薄膜素子との格子定数の差Δa₀に比し小
   に選定することによって、 上記ガーネット基板上に主面が（111）面となるように
   形成されたYIG薄膜素子の一軸磁気異方性定数Kuの値
   を、 上記ガドリニウム・ガリウム・ガーネット基板上に主面
   が（111）面となるように上記純粋なYIG薄膜素子を形成
   した場合の一軸磁気異方性定数Kuの値より小に選定した ことを特徴とする強磁性共鳴装置。