JP2794673B2 - 酸化物ガーネット単結晶磁性膜およびその製造方法 - Google Patents
酸化物ガーネット単結晶磁性膜およびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は酸化物ガーネット単結晶磁性膜、特にはバブ
ルメモリ、磁気光学素子、マイクロ波素子などの用途に
有用とされる、遷移層の小さい酸化物ガーネット単結晶
磁性膜、およびその製造方法に関するものである。
ルメモリ、磁気光学素子、マイクロ波素子などの用途に
有用とされる、遷移層の小さい酸化物ガーネット単結晶
磁性膜、およびその製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 従来、バブルメモリ、磁性光学素子、マイクロ波素子
などに使用される酸化物ガーネット単結晶磁性膜は、こ
の酸化物ガーネット単結晶を形成する各成分の金属酸化
物をルツボ中で融解し、これにフラックス成分であるPb
O,B2O3を添加してこの融液を過冷却状態としたのち、こ
こに基板を挿入し、回転および／または反転させて磁性
膜を育成するという方法で作られている。
などに使用される酸化物ガーネット単結晶磁性膜は、こ
の酸化物ガーネット単結晶を形成する各成分の金属酸化
物をルツボ中で融解し、これにフラックス成分であるPb
O,B2O3を添加してこの融液を過冷却状態としたのち、こ
こに基板を挿入し、回転および／または反転させて磁性
膜を育成するという方法で作られている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記したような従来法で得られた酸化物ガー
ネット単結晶磁性膜は目的とする化学組成のものとは異
なる構造を有する遷移層が生成し易く、したがってこの
ようにして得た酸化物ガーネット単結晶磁性膜をバブル
メモリや磁気光学系素子として用いるとこの遷移層の間
で歪が発生して消光比が劣化し、マイクロ波素子として
用いると磁気共鳴半値幅が増大してしまうという不利が
生じる。
ネット単結晶磁性膜は目的とする化学組成のものとは異
なる構造を有する遷移層が生成し易く、したがってこの
ようにして得た酸化物ガーネット単結晶磁性膜をバブル
メモリや磁気光学系素子として用いるとこの遷移層の間
で歪が発生して消光比が劣化し、マイクロ波素子として
用いると磁気共鳴半値幅が増大してしまうという不利が
生じる。
［課題を解決するための手段］ 本発明はこのような不利を解決した酸化物ガーネット
単結晶磁性膜およびその製造方法に関するものであり、
これは液相エピタキシャル法で基板上に育成された酸化
物ガーネット単結晶磁性膜中の、該基板を融液表面から
融液中の所定位置に移動する間に、基板の上に育成され
た結晶組成が該単結晶磁性膜と異なる遷移層の厚さが該
磁性膜の厚さの５％以下であることを特徴とする酸化物
ガーネット単結晶磁性膜、および液相エピタキシャル法
で融液中より基板上に酸化物ガーネット単結晶磁性膜を
育成する方法において、該基板の融液表面から育成位置
までの移動速度を200mm/分以上として育成することを特
徴とする酸化物ガーネット単結晶磁性膜の製造方法に関
するものである。
単結晶磁性膜およびその製造方法に関するものであり、
これは液相エピタキシャル法で基板上に育成された酸化
物ガーネット単結晶磁性膜中の、該基板を融液表面から
融液中の所定位置に移動する間に、基板の上に育成され
た結晶組成が該単結晶磁性膜と異なる遷移層の厚さが該
磁性膜の厚さの５％以下であることを特徴とする酸化物
ガーネット単結晶磁性膜、および液相エピタキシャル法
で融液中より基板上に酸化物ガーネット単結晶磁性膜を
育成する方法において、該基板の融液表面から育成位置
までの移動速度を200mm/分以上として育成することを特
徴とする酸化物ガーネット単結晶磁性膜の製造方法に関
するものである。
すなわち、本発明者らはバブルメモリ、磁気光学素
子、マイクロ波素子などに使用することのできる酸化物
ガーネット単結晶磁性膜を開発すべく種々検討した結
果、これらの用途に使用したときにも特に支障を来たさ
ない酸化物ガーネット単結晶磁性膜はその磁性膜中の、
該基板を融液表面から融液中の所定位置に移動する間
に、基板の上に育成された結晶組成が該単結晶磁性膜と
異なる遷移層の厚さがこの磁性膜の厚さの５％以下とな
るようにすればよいということを見出すと共に、この遷
移層の厚さがこのように薄い酸化物ガーネット単結晶磁
性膜を得るためには公知の液相エピタキシャル法（以下
LPE法と略記する）によってこの酸化物ガーネット単結
晶を構成する各種金属酸化物を融解した融液中に基板を
浸漬し、これを回転および／または反転して基板上に酸
化物ガーネット単結晶磁性膜を作成する方法において、
この基板上への酸化物ガーネット単結晶磁性膜の育成を
この基板の融液表面から育成位置までの移動速度を200m
m/分以上とすれば遷移層の発生が少なくなり、この遷移
層の厚さを磁性層の厚さの５％以下とすることができる
ことを確認して本発明を完成させた。
子、マイクロ波素子などに使用することのできる酸化物
ガーネット単結晶磁性膜を開発すべく種々検討した結
果、これらの用途に使用したときにも特に支障を来たさ
ない酸化物ガーネット単結晶磁性膜はその磁性膜中の、
該基板を融液表面から融液中の所定位置に移動する間
に、基板の上に育成された結晶組成が該単結晶磁性膜と
異なる遷移層の厚さがこの磁性膜の厚さの５％以下とな
るようにすればよいということを見出すと共に、この遷
移層の厚さがこのように薄い酸化物ガーネット単結晶磁
性膜を得るためには公知の液相エピタキシャル法（以下
LPE法と略記する）によってこの酸化物ガーネット単結
晶を構成する各種金属酸化物を融解した融液中に基板を
浸漬し、これを回転および／または反転して基板上に酸
化物ガーネット単結晶磁性膜を作成する方法において、
この基板上への酸化物ガーネット単結晶磁性膜の育成を
この基板の融液表面から育成位置までの移動速度を200m
m/分以上とすれば遷移層の発生が少なくなり、この遷移
層の厚さを磁性層の厚さの５％以下とすることができる
ことを確認して本発明を完成させた。
以下、これをさらに詳述する。
［作 用］ 本発明の酸化物ガーネット単結晶磁性膜は前記したよ
うにLPE法で基板上に育成された酸化物ガーネット単結
晶磁性膜中の、該基板を融液表面から融液中の所定位置
に移動する間に、基板の上に育成された結晶組成が該単
結晶磁性膜と異なる遷移層の厚さが該磁性膜の厚さの５
％以下とされたものであるが、この酸化物ガーネット単
結晶磁性膜の育成に使用される基板単結晶はガドリニウ
ム・ガリウム・ガーネット（以下GGGと略記する）、サ
マリウム・ガリウム・ガーネット（以下SGGと略記す
る）、ネオジム・ガリウム・ガーネット（以下NGGと略
記する）、またはこのGGGにCa,Mg,ZrまたはＹを置換し
たGGG系のSOG,NOGまたはYOG［いずれも信越化学（株）
製商品名］が例示される。なお、これらの基板単結晶は
いずれも公知のものであるが、これらはGd2O3,Sm2O3,Nd
2O3または必要に応じCaO,MgO,ZrO2またはY2O3などの置
換材をそれぞれGa2O3の所定量と共にルツボに仕込み、
高周波誘導でそれぞれの結晶の融点以上に加熱して溶融
したのち、この溶液からチョクラルスキー法で単結晶を
引上げることによって得ることができるが、このものは
この単結晶から切り出したウェーハを例えば熱リン酸で
エッチングしたのち格子定数を測定すると12.367〜12.5
08Åを示すことが確認された。
うにLPE法で基板上に育成された酸化物ガーネット単結
晶磁性膜中の、該基板を融液表面から融液中の所定位置
に移動する間に、基板の上に育成された結晶組成が該単
結晶磁性膜と異なる遷移層の厚さが該磁性膜の厚さの５
％以下とされたものであるが、この酸化物ガーネット単
結晶磁性膜の育成に使用される基板単結晶はガドリニウ
ム・ガリウム・ガーネット（以下GGGと略記する）、サ
マリウム・ガリウム・ガーネット（以下SGGと略記す
る）、ネオジム・ガリウム・ガーネット（以下NGGと略
記する）、またはこのGGGにCa,Mg,ZrまたはＹを置換し
たGGG系のSOG,NOGまたはYOG［いずれも信越化学（株）
製商品名］が例示される。なお、これらの基板単結晶は
いずれも公知のものであるが、これらはGd2O3,Sm2O3,Nd
2O3または必要に応じCaO,MgO,ZrO2またはY2O3などの置
換材をそれぞれGa2O3の所定量と共にルツボに仕込み、
高周波誘導でそれぞれの結晶の融点以上に加熱して溶融
したのち、この溶液からチョクラルスキー法で単結晶を
引上げることによって得ることができるが、このものは
この単結晶から切り出したウェーハを例えば熱リン酸で
エッチングしたのち格子定数を測定すると12.367〜12.5
08Åを示すことが確認された。
また、この基板単結晶上にLPE法でエピタキシャル成
長させる酸化物ガーネット単結晶磁性膜は公知のもの
で、これは例えば組成式がYIG,（YM）3Fe5O12または（Y
M）３（FeN）5O12で示され、このＭがLa,Bi,Gd,Lu,Ca,S
mなど、またはＮがGe,Al,Ga,In,Scの少なくとも１種の
元素から選択されるものとされる。このYIG,（YM）3Fe5
O12または（YM）３（FeN）5O12で示される単結晶は白金
ルツボ中にY2O3,Fe2O3,元素Ｍの酸化物または元素Ｎの
酸化物（M,Nは前記の通り）をフラックス成分としてのP
bO,B2O3と共に仕込み、900〜1,300℃に加熱してこれを
溶解させたのち、この融液からLPE法で単結晶を成長さ
せることによって得ることができる。
長させる酸化物ガーネット単結晶磁性膜は公知のもの
で、これは例えば組成式がYIG,（YM）3Fe5O12または（Y
M）３（FeN）5O12で示され、このＭがLa,Bi,Gd,Lu,Ca,S
mなど、またはＮがGe,Al,Ga,In,Scの少なくとも１種の
元素から選択されるものとされる。このYIG,（YM）3Fe5
O12または（YM）３（FeN）5O12で示される単結晶は白金
ルツボ中にY2O3,Fe2O3,元素Ｍの酸化物または元素Ｎの
酸化物（M,Nは前記の通り）をフラックス成分としてのP
bO,B2O3と共に仕込み、900〜1,300℃に加熱してこれを
溶解させたのち、この融液からLPE法で単結晶を成長さ
せることによって得ることができる。
本発明による酸化物ガーネット単結晶磁性膜の製造
は、この磁性膜中における前記した遷移層の厚さを磁性
膜の厚さの５％以下とするということから、この酸化物
ガーネット単結晶を形成させる各種金属酸化物をフラッ
クス成分としてのPbO,B2O3と共に融解し、これを過冷却
状態としたのち、この融液中に上記した基板を浸漬し、
これを回転および／または反転させながら引上げてこの
基板上に酸化物ガーネット単結晶磁性膜を育成するので
あるが、基板上への酸化物ガーネット単結晶の析出は基
板を融液中の所定の育成位置に移動する間にも行なわ
れ、この移動中は基板を回転、反転させることが不可能
であり、これにはまた移動というファクターも加わるた
めに溶液中の存在する金属酸化物各成分の結晶成長速度
が回転，反転中の結晶成長速度と異なり、したがって得
られる結晶の結晶組成が異なってこれが遷移層となるも
のと推考されるので、この遷移層の厚さを小さくするた
めには融液中での所定の育成位置までの基板の移動速度
をできるだけ大きくすることが必要とされる。
は、この磁性膜中における前記した遷移層の厚さを磁性
膜の厚さの５％以下とするということから、この酸化物
ガーネット単結晶を形成させる各種金属酸化物をフラッ
クス成分としてのPbO,B2O3と共に融解し、これを過冷却
状態としたのち、この融液中に上記した基板を浸漬し、
これを回転および／または反転させながら引上げてこの
基板上に酸化物ガーネット単結晶磁性膜を育成するので
あるが、基板上への酸化物ガーネット単結晶の析出は基
板を融液中の所定の育成位置に移動する間にも行なわ
れ、この移動中は基板を回転、反転させることが不可能
であり、これにはまた移動というファクターも加わるた
めに溶液中の存在する金属酸化物各成分の結晶成長速度
が回転，反転中の結晶成長速度と異なり、したがって得
られる結晶の結晶組成が異なってこれが遷移層となるも
のと推考されるので、この遷移層の厚さを小さくするた
めには融液中での所定の育成位置までの基板の移動速度
をできるだけ大きくすることが必要とされる。
なお、この移動速度は例えば次のように求められる。
すなわち、融液表面から育成位置の距離をｄ（mm），融
液表面から育成位置までの間の平均成長速度をｖ（μm/
分），融液表面から育成位置までの間の基板移動速度を
Ｖ（mm/分）とすると、遷移層の厚さh1は次式 で表わされるし、酸化物ガーネット単結晶磁性膜の厚さ
h2は h1/h2（％）＜５ であるときに本発明の効果が示されるのであるが、この
ときの移動速度Ｖは となり、この下限の速度はd,v,h2の値によって変化する
ことになるけれども、磁性膜の厚さh2が１〜100μｍで
ある範囲ではこの移動速度Ｖは200mm/分以上とすること
が必要とされる。なお、この移動速度Ｖについての上限
はできるだけ大きいほうがよいが、作業上、融液の発泡
性などの点からこれは1,000m/分以上とすることがよ
い。
すなわち、融液表面から育成位置の距離をｄ（mm），融
液表面から育成位置までの間の平均成長速度をｖ（μm/
分），融液表面から育成位置までの間の基板移動速度を
Ｖ（mm/分）とすると、遷移層の厚さh1は次式 で表わされるし、酸化物ガーネット単結晶磁性膜の厚さ
h2は h1/h2（％）＜５ であるときに本発明の効果が示されるのであるが、この
ときの移動速度Ｖは となり、この下限の速度はd,v,h2の値によって変化する
ことになるけれども、磁性膜の厚さh2が１〜100μｍで
ある範囲ではこの移動速度Ｖは200mm/分以上とすること
が必要とされる。なお、この移動速度Ｖについての上限
はできるだけ大きいほうがよいが、作業上、融液の発泡
性などの点からこれは1,000m/分以上とすることがよ
い。
上記したような方法で得られる本発明の酸化物ガーネ
ット単結晶磁性膜は、容易に20μｍ以上の厚膜として得
られるし、このものはその磁気共鳴半値幅ΔＨも1.0Oe
以下のように引く、化学組成や格子定数も一定で均一な
値のものとなるので、光アイソレーターやマイクロ波素
子用材料としてすぐれた物性をもつものとなり、このも
のは例えば周波数100MHzから数10GHzのマイクロ波帯で
使用されるマイクロ波素子として例えば、アイソレータ
ー、サーキュレーター用の磁性膜、または磁気光学素子
用磁性膜としても有用とされる。
ット単結晶磁性膜は、容易に20μｍ以上の厚膜として得
られるし、このものはその磁気共鳴半値幅ΔＨも1.0Oe
以下のように引く、化学組成や格子定数も一定で均一な
値のものとなるので、光アイソレーターやマイクロ波素
子用材料としてすぐれた物性をもつものとなり、このも
のは例えば周波数100MHzから数10GHzのマイクロ波帯で
使用されるマイクロ波素子として例えば、アイソレータ
ー、サーキュレーター用の磁性膜、または磁気光学素子
用磁性膜としても有用とされる。
［実施例］ つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例 酸化物ガーネット単結晶磁性膜を形成させる成分とし
てのY2O329g、Bi2O3600g、Fe2O3500g、Ga2O350gおよび
フラックス成分としてのPbO4,800g、B2O3100gを白金ル
ツボに仕込み、1,100℃に加熱してこれらを溶融し、こ
の融液にGGG単結晶ウェーハを浸漬し、LPE法でGGG単結
晶ウェーハ＜111＞方向に式（YBi）３（FeGa）5O12で示
される酸化物ガーネット単結晶磁性膜をエピタキシャル
成長させて、厚さ10μｍのエピタキシャル基板を作っ
た。
てのY2O329g、Bi2O3600g、Fe2O3500g、Ga2O350gおよび
フラックス成分としてのPbO4,800g、B2O3100gを白金ル
ツボに仕込み、1,100℃に加熱してこれらを溶融し、こ
の融液にGGG単結晶ウェーハを浸漬し、LPE法でGGG単結
晶ウェーハ＜111＞方向に式（YBi）３（FeGa）5O12で示
される酸化物ガーネット単結晶磁性膜をエピタキシャル
成長させて、厚さ10μｍのエピタキシャル基板を作っ
た。
この際、融液表面から育成位置までの間のGGG単結晶
ウェーハの移動速度を10mm/分から1,000mm/分まで変化
させ、この移動速度と得られた酸化物ガーネット単結晶
磁性膜中の遷移層の厚さh1と磁性膜の厚さh2との比h1/h
2（％）とを関係をしらべたところ、第１図に示したと
おりの結果が得られ、またこのh1/h2とこの酸化物ガー
ネット単結晶磁性膜をマイクロ波素子としたときの磁気
共鳴半値幅ΔＨとの関係をしらべたところ、第２図に示
したとおりの結果が得られたので、GGG単結晶ウェーハ
の移動速度を200mm/分以上とすればh1/h2＝５％以下と
することができ、このh1/h2を５％以下とすれば磁気共
鳴半値幅を1.0Oe以下とすることのできることが確認さ
れた。
ウェーハの移動速度を10mm/分から1,000mm/分まで変化
させ、この移動速度と得られた酸化物ガーネット単結晶
磁性膜中の遷移層の厚さh1と磁性膜の厚さh2との比h1/h
2（％）とを関係をしらべたところ、第１図に示したと
おりの結果が得られ、またこのh1/h2とこの酸化物ガー
ネット単結晶磁性膜をマイクロ波素子としたときの磁気
共鳴半値幅ΔＨとの関係をしらべたところ、第２図に示
したとおりの結果が得られたので、GGG単結晶ウェーハ
の移動速度を200mm/分以上とすればh1/h2＝５％以下と
することができ、このh1/h2を５％以下とすれば磁気共
鳴半値幅を1.0Oe以下とすることのできることが確認さ
れた。
［発明の効果］ 本発明の酸化物ガーネット単結晶磁性膜は前記したよ
うに磁性膜中の、該基板を融液表面から融液中の所定位
置に移動する間に、基板の上に育成された結晶組成が該
単結晶磁性膜と異なる遷移層の厚さを磁性膜の厚さの５
％以下としたものであり、このものは融液中に浸漬して
いる単結晶基板の融液表面から育成位置までの移動速度
を200mm/分以上とすることによって得られるが、この酸
化物ガーネット単結晶基板は遷移層の厚さが薄いのでこ
れをバブルメモリや磁気光学素子に使用したときにも遷
移層の間で歪の発生することがなく、消光比が劣化する
こともないし、これはまたマイクロ波素子として使用し
たときに磁気共鳴半値幅が1.0Oe以下となり、これが増
大することもないという有利性が与えられる。
うに磁性膜中の、該基板を融液表面から融液中の所定位
置に移動する間に、基板の上に育成された結晶組成が該
単結晶磁性膜と異なる遷移層の厚さを磁性膜の厚さの５
％以下としたものであり、このものは融液中に浸漬して
いる単結晶基板の融液表面から育成位置までの移動速度
を200mm/分以上とすることによって得られるが、この酸
化物ガーネット単結晶基板は遷移層の厚さが薄いのでこ
れをバブルメモリや磁気光学素子に使用したときにも遷
移層の間で歪の発生することがなく、消光比が劣化する
こともないし、これはまたマイクロ波素子として使用し
たときに磁気共鳴半値幅が1.0Oe以下となり、これが増
大することもないという有利性が与えられる。
第１図は実施例におけるGGG単結晶ウェーハの移動速度
と得られた酸化物ガーネット単結晶磁性膜中の、該基板
を融液表面から融液中の所定位置に移動する間に、基板
の上に育成された結晶組成が該単結晶磁性膜と異なる遷
移層の厚さと磁性膜の厚さとの比h1/h2（％）との関係
グラフを示したものであり、第２図はこの実施例で得ら
れた酸化物ガーネット単結晶磁性膜をマイクロ波素子と
して使用したときの磁気共鳴半値幅と上記の遷移層の厚
さと磁性膜の厚さの比h1/h2との関係グラフを示したも
のである。
と得られた酸化物ガーネット単結晶磁性膜中の、該基板
を融液表面から融液中の所定位置に移動する間に、基板
の上に育成された結晶組成が該単結晶磁性膜と異なる遷
移層の厚さと磁性膜の厚さとの比h1/h2（％）との関係
グラフを示したものであり、第２図はこの実施例で得ら
れた酸化物ガーネット単結晶磁性膜をマイクロ波素子と
して使用したときの磁気共鳴半値幅と上記の遷移層の厚
さと磁性膜の厚さの比h1/h2との関係グラフを示したも
のである。
Claims (2)
- 【請求項１】液相エピタキシャル法で基板上に育成され
た酸化物ガーネット単結晶磁性膜中の、該基板を融液表
面から融液中の所定位置に移動する間に、基板の上に育
成された結晶組成が該単結晶磁性膜と異なる遷移層の厚
さが該磁性膜の厚さの５％以下であることを特徴とする
酸化物ガーネット単結晶磁性膜。 - 【請求項２】液相エピタキシャル法で融液中より基板上
に酸化物ガーネット単結晶磁性膜を育成する方法におい
て、該基板の融液表面から育成位置までの移動速度を20
0mm/分以上として育成することを特徴とする酸化物ガー
ネット単結晶磁性膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070190A JP2794673B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 酸化物ガーネット単結晶磁性膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070190A JP2794673B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 酸化物ガーネット単結晶磁性膜およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02249211A JPH02249211A (ja) | 1990-10-05 |
| JP2794673B2 true JP2794673B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=13424358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1070190A Expired - Fee Related JP2794673B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 酸化物ガーネット単結晶磁性膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794673B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5022294A (ja) * | 1973-07-02 | 1975-03-10 | ||
| JPS6199318A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-17 | Hitachi Ltd | 磁性ガ−ネツト膜の作製方法 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP1070190A patent/JP2794673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02249211A (ja) | 1990-10-05 |
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