JP2868166B2 - ガーネット結晶膜およびその製造方法 - Google Patents
ガーネット結晶膜およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガーネット結晶膜、特に
は液相エピタキシャル法で製造されるガーネット構造を
もつ結晶膜で、光アイソレーターの構成材料、マイクロ
波帯の通信部品である静磁波素子の構成材料として有用
とされるガーネット結晶膜およびその製造方法に関する
ものである。
は液相エピタキシャル法で製造されるガーネット構造を
もつ結晶膜で、光アイソレーターの構成材料、マイクロ
波帯の通信部品である静磁波素子の構成材料として有用
とされるガーネット結晶膜およびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】膜厚が数十ミクロン以上のガーネット膜
を液相エピタキシャル法で非磁性ガーネット基板上に成
長させると、基板結晶とガーネットエピタキシャル膜の
格子定数が異なるために歪が生じ、ガーネットエピタキ
シャル膜に複屈折の生じることが知られており、この歪
の発生を避けるためには基板結晶と磁性ガーネット膜と
の格子定数差△ａを0.001 Å以下とすることが提案され
ている（特開昭57-160105 号公報参照）。
を液相エピタキシャル法で非磁性ガーネット基板上に成
長させると、基板結晶とガーネットエピタキシャル膜の
格子定数が異なるために歪が生じ、ガーネットエピタキ
シャル膜に複屈折の生じることが知られており、この歪
の発生を避けるためには基板結晶と磁性ガーネット膜と
の格子定数差△ａを0.001 Å以下とすることが提案され
ている（特開昭57-160105 号公報参照）。
【０００３】また、この場合に液相エピタキシャル法で
ガーネット膜を非磁性ガーネット基板結晶上に成長させ
ると、溶液の組成変化が生じ、それに伴なって成長温度
とエピタキシャル結晶の格子定数との関係が変化するこ
とから、これについてはエピタキシャル結晶の格子定数
を基板結晶の格子定数と等しくなるように変化させるこ
とが提案されている（特開昭62-143893 号公報参照）。
ガーネット膜を非磁性ガーネット基板結晶上に成長させ
ると、溶液の組成変化が生じ、それに伴なって成長温度
とエピタキシャル結晶の格子定数との関係が変化するこ
とから、これについてはエピタキシャル結晶の格子定数
を基板結晶の格子定数と等しくなるように変化させるこ
とが提案されている（特開昭62-143893 号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この公知の方
法にもとづいて非磁性ガーネット基板結晶上に磁性ガー
ネットエピタキシャル膜を育成するときに、非磁性ガー
ネット基板結晶の格子定数とエピタキシャル結晶の格子
定数を一致させると基板結晶とエピタキシャル膜の両方
にクラックが入るし、成長温度を時間に対し直線的に変
化させると、特にウエーハの大きさが 1.5インチ以上の
ときにクラックが起り易いという不利のあることが判っ
た。
法にもとづいて非磁性ガーネット基板結晶上に磁性ガー
ネットエピタキシャル膜を育成するときに、非磁性ガー
ネット基板結晶の格子定数とエピタキシャル結晶の格子
定数を一致させると基板結晶とエピタキシャル膜の両方
にクラックが入るし、成長温度を時間に対し直線的に変
化させると、特にウエーハの大きさが 1.5インチ以上の
ときにクラックが起り易いという不利のあることが判っ
た。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不利
を解決したガーネット結晶膜およびその製造方法に関す
るもので、このガーネット結晶膜は液相エピタキシャル
法で育成された膜厚50μｍ以上のガーネット結晶膜の格
子定数と基板結晶の格子定数との差△ａ（本発明ではガ
ーネット結晶膜の格子数値−基板結晶の格子数値を△ａ
と定義する）の値が、ガーネット結晶膜内外の全ての点
で-0.001Å＞△ａ＞-0.004Åであることを特徴とするも
のであり、この製造方法は液相エピタキシャル法により
基板結晶上に膜厚50μｍ以上のガーネット結晶膜の製造
方法において、結晶育成の前に基板結晶の格子定数を測
定し、ガーネット結晶膜の格子定数と基板結晶の格子定
数との差△ａの値がガーネット結晶膜内外の全ての点で
-0.001Å＞△ａ＞0.004 Åとなるように液相エピタキシ
ャル条件を制御することを特徴とするものである。
を解決したガーネット結晶膜およびその製造方法に関す
るもので、このガーネット結晶膜は液相エピタキシャル
法で育成された膜厚50μｍ以上のガーネット結晶膜の格
子定数と基板結晶の格子定数との差△ａ（本発明ではガ
ーネット結晶膜の格子数値−基板結晶の格子数値を△ａ
と定義する）の値が、ガーネット結晶膜内外の全ての点
で-0.001Å＞△ａ＞-0.004Åであることを特徴とするも
のであり、この製造方法は液相エピタキシャル法により
基板結晶上に膜厚50μｍ以上のガーネット結晶膜の製造
方法において、結晶育成の前に基板結晶の格子定数を測
定し、ガーネット結晶膜の格子定数と基板結晶の格子定
数との差△ａの値がガーネット結晶膜内外の全ての点で
-0.001Å＞△ａ＞0.004 Åとなるように液相エピタキシ
ャル条件を制御することを特徴とするものである。
【０００６】すなわち、本発明者らはクラックの発生し
ないガーネット結晶膜およびその製造方法を開発すべく
種々検討した結果、非磁性ガーネット結晶の格子定数を
精密格子定数測定装置（ボンド法）により予め測定し、
この格子定数が既知の基板結晶上にエピタキシャル膜を
成長させたのち、この膜についても格子定数を前記のボ
ンド法で測定すると共に、エピタキシャル膜にみられる
クラックを調べることで、基板と膜との格子定数の差と
クラックの程度との厳密な関係を実験的に求めたとこ
ろ、液相エピタキシャル法で膜厚50μｍ以上のガーネッ
ト膜を製造するときにはガーネット膜と基板結晶との格
子定数の差△ａを-0.001Å＞△ａ＞-0.004Åの範囲とす
ればクラックの発生を防止できることを見出し、この製
造方法についての検討を行なって本発明を完成させた。
以下にこれをさらに詳述する。
ないガーネット結晶膜およびその製造方法を開発すべく
種々検討した結果、非磁性ガーネット結晶の格子定数を
精密格子定数測定装置（ボンド法）により予め測定し、
この格子定数が既知の基板結晶上にエピタキシャル膜を
成長させたのち、この膜についても格子定数を前記のボ
ンド法で測定すると共に、エピタキシャル膜にみられる
クラックを調べることで、基板と膜との格子定数の差と
クラックの程度との厳密な関係を実験的に求めたとこ
ろ、液相エピタキシャル法で膜厚50μｍ以上のガーネッ
ト膜を製造するときにはガーネット膜と基板結晶との格
子定数の差△ａを-0.001Å＞△ａ＞-0.004Åの範囲とす
ればクラックの発生を防止できることを見出し、この製
造方法についての検討を行なって本発明を完成させた。
以下にこれをさらに詳述する。
【０００７】
【作用】本発明はガーネット結晶膜およびその製造方法
に関するもので、このガーネット結晶膜はガーネット結
晶膜の内外の全ての点にわたってこの格子定数と基板結
晶の格子定数との差△ａが-0.001Å＞△ａ＞-0.004Åで
あることを特徴とするものであり、この製造方法は結晶
育成の前に基板結晶の格子定数を測定し、この値とガー
ネット結晶膜の格子定数との差にもとづいて液相エピタ
キシャル条件を制御することを特徴とするものであり、
これによればクラック発生のないガーネット膜を得るこ
とができるという有利性が与えられる。
に関するもので、このガーネット結晶膜はガーネット結
晶膜の内外の全ての点にわたってこの格子定数と基板結
晶の格子定数との差△ａが-0.001Å＞△ａ＞-0.004Åで
あることを特徴とするものであり、この製造方法は結晶
育成の前に基板結晶の格子定数を測定し、この値とガー
ネット結晶膜の格子定数との差にもとづいて液相エピタ
キシャル条件を制御することを特徴とするものであり、
これによればクラック発生のないガーネット膜を得るこ
とができるという有利性が与えられる。
【０００８】本発明のガーネット結晶膜は前記したよう
にこのガーネット結晶膜の格子定数と基板結晶の格子定
数との差△ａがその内外の全ての点で-0.001Å＞△ａ＞
-0.004Åであるものであるが、これはこのガーネット結
晶膜の格子定数と基板結晶の格子定数との差△ａとエピ
タキシャル膜におけるクラック発生との関係を実験的に
くらべた結果にもとづくものであり、この格子定数の差
△ａが-0.001Åより大きいとき、またこれが-0.004Åよ
り小さいときにはクラックが発生するという不利が発生
するが、これを-0.001Å＞△ａ＞-0.004Åとすればこの
ような不利なく、クラック発生のないガーネット結晶膜
の得られることが確認された。
にこのガーネット結晶膜の格子定数と基板結晶の格子定
数との差△ａがその内外の全ての点で-0.001Å＞△ａ＞
-0.004Åであるものであるが、これはこのガーネット結
晶膜の格子定数と基板結晶の格子定数との差△ａとエピ
タキシャル膜におけるクラック発生との関係を実験的に
くらべた結果にもとづくものであり、この格子定数の差
△ａが-0.001Åより大きいとき、またこれが-0.004Åよ
り小さいときにはクラックが発生するという不利が発生
するが、これを-0.001Å＞△ａ＞-0.004Åとすればこの
ような不利なく、クラック発生のないガーネット結晶膜
の得られることが確認された。
【０００９】また、このガーネット結晶膜の格子定数と
基板結晶の格子定数との差△ａが-0.001Å＞△ａ＞-0.0
04Åとされるガーネット結晶膜の製造はこの液相エピタ
キシャル条件を制御することによって行なわれるが、こ
れにはまず結晶育成の前に基板結晶の格子定数を精密格
子定数測定装置（ボンド法）で測定する必要がある。
基板結晶の格子定数との差△ａが-0.001Å＞△ａ＞-0.0
04Åとされるガーネット結晶膜の製造はこの液相エピタ
キシャル条件を制御することによって行なわれるが、こ
れにはまず結晶育成の前に基板結晶の格子定数を精密格
子定数測定装置（ボンド法）で測定する必要がある。
【００１０】すなわち、この基板結晶の格子定数にはか
なりのばらつきがあり、たとえばガドリニウム・ガリウ
ム・ガーネット（以下 GGGと略記する）では格子定数が
12.3822 Åから12.3840 Åでばらつき、この間に0.0018
Åの差があるし、このGGG の陽イオンの一部をCa、Mg、
Zrで置換した NOG［信越化学工業（株）製商品名］では
12.492Åから12.499Åでばらつき、この間に0.007 Åの
差があるので、ガーネット結晶膜の格子定数と基板結晶
の格子定数との差△ａを上記した-0.001Å＞△ａ＞-0.0
04Åとするということから、この結晶基板の格子定数は
液相エピタキシャルする前に精密にこれを測定する必要
がある。
なりのばらつきがあり、たとえばガドリニウム・ガリウ
ム・ガーネット（以下 GGGと略記する）では格子定数が
12.3822 Åから12.3840 Åでばらつき、この間に0.0018
Åの差があるし、このGGG の陽イオンの一部をCa、Mg、
Zrで置換した NOG［信越化学工業（株）製商品名］では
12.492Åから12.499Åでばらつき、この間に0.007 Åの
差があるので、ガーネット結晶膜の格子定数と基板結晶
の格子定数との差△ａを上記した-0.001Å＞△ａ＞-0.0
04Åとするということから、この結晶基板の格子定数は
液相エピタキシャルする前に精密にこれを測定する必要
がある。
【００１１】本発明によるガーネット結晶膜の製造はこ
こに育成するガーネット結晶膜の格子定数とこの測定さ
れた基板結晶の格子定数との差△ａにもとづいてその液
相エピタキシャル条件を制御するものであるが、この液
相エピタキシャル条件はこの結晶育成の前にガーネット
結晶膜を育成する基板結晶の格子定数を精密格子定数測
定装置（ボンド法）で測定し、この値とここに育成する
ガーネット結晶膜の格子定数との差にもとづいて制御す
ればよい。
こに育成するガーネット結晶膜の格子定数とこの測定さ
れた基板結晶の格子定数との差△ａにもとづいてその液
相エピタキシャル条件を制御するものであるが、この液
相エピタキシャル条件はこの結晶育成の前にガーネット
結晶膜を育成する基板結晶の格子定数を精密格子定数測
定装置（ボンド法）で測定し、この値とここに育成する
ガーネット結晶膜の格子定数との差にもとづいて制御す
ればよい。
【００１２】この液相エピタキシャル条件としてはここ
に育成すべきガーネット結晶膜を形成するための原料の
組成、融液の温度、降温パターン、基板の回転数、基板
の回転を逆方向とするまでの時間等が例示され、これら
はここに育成すべきガーネット結晶膜の種類およびその
格子定数によってここに定めればよいが、これがビスマ
ス置換鉄ガーネットである場合にはBi2O3 、Eu2O3 、Tb
4O7 、Fe2O3 、Ga2Oとフラックス成分としてのPbO とB2
O3の所定量を秤取して1,100 ℃で溶融させ、結晶成長温
度である 790℃まで降温し、図１のＡ線に示したような
降温パターンでエピタキシャル成長させればよい。
に育成すべきガーネット結晶膜を形成するための原料の
組成、融液の温度、降温パターン、基板の回転数、基板
の回転を逆方向とするまでの時間等が例示され、これら
はここに育成すべきガーネット結晶膜の種類およびその
格子定数によってここに定めればよいが、これがビスマ
ス置換鉄ガーネットである場合にはBi2O3 、Eu2O3 、Tb
4O7 、Fe2O3 、Ga2Oとフラックス成分としてのPbO とB2
O3の所定量を秤取して1,100 ℃で溶融させ、結晶成長温
度である 790℃まで降温し、図１のＡ線に示したような
降温パターンでエピタキシャル成長させればよい。
【００１３】なお、この降温パターンについては時間に
対して炉温を直線的に下げる方法ではガーネット結晶膜
の格子定数と基板結晶の格子定数との差△ａを-0.001Å
＞△ａ＞-0.004Åの範囲とすることが出来ず、育成の終
わりの格子定数が所望の範囲より小さくなるということ
が分かった。ガーネット結晶膜の格子定数は融液の組
成、つまりルツボにいれた原料の組成が決まると融液温
度を変えることで制御できることから、50μ以上の膜厚
を持つガーネット結晶膜については融液の組成変化など
による格子定数の変化を炉温を変化させることで所望の
範囲とすることができ、数時間以上に亘る育成時間に対
応した炉温の変化、すなわち炉温の降温パターンを実験
的に求めた。この結果、結晶成長の初期の段階に大きく
炉温を下げれば良いこと、具体的には結晶成長の全時間
の２割の時間に炉温を全降温幅の４割以上の温度幅で降
温させることが必要とされる。
対して炉温を直線的に下げる方法ではガーネット結晶膜
の格子定数と基板結晶の格子定数との差△ａを-0.001Å
＞△ａ＞-0.004Åの範囲とすることが出来ず、育成の終
わりの格子定数が所望の範囲より小さくなるということ
が分かった。ガーネット結晶膜の格子定数は融液の組
成、つまりルツボにいれた原料の組成が決まると融液温
度を変えることで制御できることから、50μ以上の膜厚
を持つガーネット結晶膜については融液の組成変化など
による格子定数の変化を炉温を変化させることで所望の
範囲とすることができ、数時間以上に亘る育成時間に対
応した炉温の変化、すなわち炉温の降温パターンを実験
的に求めた。この結果、結晶成長の初期の段階に大きく
炉温を下げれば良いこと、具体的には結晶成長の全時間
の２割の時間に炉温を全降温幅の４割以上の温度幅で降
温させることが必要とされる。
【００１４】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例１ ガーネット基板単結晶として厚さが1,200 μｍである
が、異なるロットから選択した直径 1.5インチの NOG
（前出）を50枚用意し、その格子定数を格子定数精密測
定装置・APL2［理学電機（株）製商品名］を用いて (88
8)面の面間隔から求めたところ、この格子定数は12.492
Åから12.499Åの範囲でばらついていたので、この中か
ら格子定数が12.496Åであるものを基板結晶として選択
した。
が、異なるロットから選択した直径 1.5インチの NOG
（前出）を50枚用意し、その格子定数を格子定数精密測
定装置・APL2［理学電機（株）製商品名］を用いて (88
8)面の面間隔から求めたところ、この格子定数は12.492
Åから12.499Åの範囲でばらついていたので、この中か
ら格子定数が12.496Åであるものを基板結晶として選択
した。
【００１５】ついでガーネットエピタキシャル膜を形成
させる金属酸化物としてBi2O3 3,025.21g 、Eu2O3 4.06
g 、Tb4O7 43.11g、Fe2O3 378.79g 、Ga2O 16.32g と、
フラックス成分としてのPbO 2,898.27g とB2O3 129.14g
とを白金ルツボに仕込み、1,100 ℃に加熱して溶融し、
結晶成長温度である 790℃まで温度を下げ、この融液に
上記した NOGウエーハを液面上から10mmの位置で30分間
保持したのち、液面下20mmの位置まで浸漬し、図１のＡ
に示した初期10時間での降温幅60％の降温パターンで50
時間にわたって基板結晶を回転、反転させて膜厚 550μ
ｍの酸化物ガーネットエピタキシャル膜を基板結晶の両
面に成長させた。
させる金属酸化物としてBi2O3 3,025.21g 、Eu2O3 4.06
g 、Tb4O7 43.11g、Fe2O3 378.79g 、Ga2O 16.32g と、
フラックス成分としてのPbO 2,898.27g とB2O3 129.14g
とを白金ルツボに仕込み、1,100 ℃に加熱して溶融し、
結晶成長温度である 790℃まで温度を下げ、この融液に
上記した NOGウエーハを液面上から10mmの位置で30分間
保持したのち、液面下20mmの位置まで浸漬し、図１のＡ
に示した初期10時間での降温幅60％の降温パターンで50
時間にわたって基板結晶を回転、反転させて膜厚 550μ
ｍの酸化物ガーネットエピタキシャル膜を基板結晶の両
面に成長させた。
【００１６】つぎに、このようにして得たビスマス含有
ガーネットエピタキシャル単結晶を観察したところ、こ
のエピタキシャルウエーハにはクラックが認められず、
このガーネットエピタキシャル膜についての格子定数を
表面層から順次研摩で落としながら測定したところ、表
１に示したとおりの結果が得られ、このものの格子定数
と基板結晶の格子定数との差△ａは-0.001Å＞△ａ＞-
0.004Åであった。
ガーネットエピタキシャル単結晶を観察したところ、こ
のエピタキシャルウエーハにはクラックが認められず、
このガーネットエピタキシャル膜についての格子定数を
表面層から順次研摩で落としながら測定したところ、表
１に示したとおりの結果が得られ、このものの格子定数
と基板結晶の格子定数との差△ａは-0.001Å＞△ａ＞-
0.004Åであった。
【００１７】実施例２ ガーネット基板単結晶として厚さが 500μｍであるが、
異なるロットから選択した直径３インチのGGG を50枚用
意し、その格子定数を格子定数精密測定装置・APL2（前
出）を用いて (888)面の面間隔から求めたところ、この
格子定数は12.382Åから12.384Åの範囲でばらついてい
たので、この中から格子定数が12.3830Åのものを基板
結晶として選択した。
異なるロットから選択した直径３インチのGGG を50枚用
意し、その格子定数を格子定数精密測定装置・APL2（前
出）を用いて (888)面の面間隔から求めたところ、この
格子定数は12.382Åから12.384Åの範囲でばらついてい
たので、この中から格子定数が12.3830Åのものを基板
結晶として選択した。
【００１８】ついでガーネットエピタキシャル膜を形成
させる金属酸化物としてBi2O3 957.6g、Y2O3 348.3g 、
Fe2O3 853.2gとフラックス成分としてのPbO 7,981.3gと
B2O3159.6g とを白金ルツボに仕込み、1,100 ℃に加熱
して溶融し、結晶成長温度である 920℃まで温度を下
げ、この融液に上記したGGG ウエーハを液面上から10mm
の位置で30分間保持したのち、液面下20mmの位置まで浸
漬し、図２のＣ線に示した初期0.95時間での降温幅44％
の降温パターンで６時間にわたって基板結晶を回転、反
転させて膜厚 130μｍの酸化物ガーネットエピタキシャ
ル膜を基板結晶の両面に成長させた。
させる金属酸化物としてBi2O3 957.6g、Y2O3 348.3g 、
Fe2O3 853.2gとフラックス成分としてのPbO 7,981.3gと
B2O3159.6g とを白金ルツボに仕込み、1,100 ℃に加熱
して溶融し、結晶成長温度である 920℃まで温度を下
げ、この融液に上記したGGG ウエーハを液面上から10mm
の位置で30分間保持したのち、液面下20mmの位置まで浸
漬し、図２のＣ線に示した初期0.95時間での降温幅44％
の降温パターンで６時間にわたって基板結晶を回転、反
転させて膜厚 130μｍの酸化物ガーネットエピタキシャ
ル膜を基板結晶の両面に成長させた。
【００１９】つぎに、このようにして得たビスマス含有
ガーネットエピタキシャル単結晶を観察したところ、こ
のエピタキシャルウエーハにはクラックが認められず、
このガーネットエピタキシャル膜についての格子定数を
表面層から順次研摩で落としながら測定したところ、表
２に示したとおりの結果が得られ、このものの格子定数
と基板結晶の格子定数との差△ａは-0.001Å＞△ａ＞-
0.004Åであった。
ガーネットエピタキシャル単結晶を観察したところ、こ
のエピタキシャルウエーハにはクラックが認められず、
このガーネットエピタキシャル膜についての格子定数を
表面層から順次研摩で落としながら測定したところ、表
２に示したとおりの結果が得られ、このものの格子定数
と基板結晶の格子定数との差△ａは-0.001Å＞△ａ＞-
0.004Åであった。
【００２０】比較例１ ガーネット単結晶基板とガーネットエピタキシャル膜を
形成させる金属酸化物の種類、組成を実施例１と同じも
のとし、エピタキシャル膜成長時における降温パターン
を図１に示されているように、初期11時間における降温
幅20％のＢ線のようなものとしたほかは実施例１と同じ
方法でエピタキシャル膜の成長を行なったところ、この
場合は育成中に結晶が割れてしまったので、この割れた
結晶を白金製の網ですくいとってその膜厚を測定したと
ころ、これは 530μｍであり、この割れたガーネットエ
ピタキシャル膜の格子定数を表面層から順次研摩で落と
しながら測定した結果として表１に示したとおりの結果
が得られ、このものの格子定数と基板結晶の格子定数の
差△ａは最小値で-0.0065 Åであった。
形成させる金属酸化物の種類、組成を実施例１と同じも
のとし、エピタキシャル膜成長時における降温パターン
を図１に示されているように、初期11時間における降温
幅20％のＢ線のようなものとしたほかは実施例１と同じ
方法でエピタキシャル膜の成長を行なったところ、この
場合は育成中に結晶が割れてしまったので、この割れた
結晶を白金製の網ですくいとってその膜厚を測定したと
ころ、これは 530μｍであり、この割れたガーネットエ
ピタキシャル膜の格子定数を表面層から順次研摩で落と
しながら測定した結果として表１に示したとおりの結果
が得られ、このものの格子定数と基板結晶の格子定数の
差△ａは最小値で-0.0065 Åであった。
【００２１】比較例２ ガーネット単結晶基板とガーネットエピタキシャル膜を
形成させる金属酸化物の種類、組成を実施例２と同じも
のとし、エピタキシャル膜成長時における降温パターン
を図２の初期0.85時間における降温幅29％のＤ線のよう
なものとしたほかは実施例２と同じ方法でエピタキシャ
ル膜の成長を行なったところ、この場合には育成中に結
晶が割れてしまったので、この割れた結晶を白金製の網
ですくい取ってその膜厚を測定したところ、これは 110
μｍであり、この割れたガーネットエピタキシャル膜の
格子定数を表面層から順次研摩で落としながら測定した
結果について表２に示したとおりの結果が得られ、この
ものの格子定数と基板結晶の格子定数の差△ａは最小値
で-0.0045 Åであった。
形成させる金属酸化物の種類、組成を実施例２と同じも
のとし、エピタキシャル膜成長時における降温パターン
を図２の初期0.85時間における降温幅29％のＤ線のよう
なものとしたほかは実施例２と同じ方法でエピタキシャ
ル膜の成長を行なったところ、この場合には育成中に結
晶が割れてしまったので、この割れた結晶を白金製の網
ですくい取ってその膜厚を測定したところ、これは 110
μｍであり、この割れたガーネットエピタキシャル膜の
格子定数を表面層から順次研摩で落としながら測定した
結果について表２に示したとおりの結果が得られ、この
ものの格子定数と基板結晶の格子定数の差△ａは最小値
で-0.0045 Åであった。
【００２２】比較例３ 結晶成長温度を 785℃、また液相エピタキシャル法の降
温パターンを図１のＡ線に示したパターンから５℃だけ
ずらしたものとしたほかは実施例１と同じ方法で液相エ
ピタキシャル膜の成長を行なったところ、この場合には
育成中に結晶が割れてしまったので、この割れた結晶を
白金製の網ですくいとってその膜厚を測定した結果、こ
れは 4,900μｍであり、この割れたガーネットエピタキ
シャル膜の表面層の格子定数は12.4955 Åであった。こ
のものの格子定数と基板結晶との格子定数の差△ａは-
0.0005 Åであった。
温パターンを図１のＡ線に示したパターンから５℃だけ
ずらしたものとしたほかは実施例１と同じ方法で液相エ
ピタキシャル膜の成長を行なったところ、この場合には
育成中に結晶が割れてしまったので、この割れた結晶を
白金製の網ですくいとってその膜厚を測定した結果、こ
れは 4,900μｍであり、この割れたガーネットエピタキ
シャル膜の表面層の格子定数は12.4955 Åであった。こ
のものの格子定数と基板結晶との格子定数の差△ａは-
0.0005 Åであった。
【００２３】比較例４ 格子定数が12.493Åである基板を用いたほかは実施例１
と同じ方法で液相エピタキシャル膜の成長を行なったと
ころ、この場合には育成中に結晶が割れてしまったの
で、この割れた結晶を白金製の網ですくい取ってその膜
厚を測定した結果、これは 450μｍであり、この割れた
ガーネットエピタキシャル膜の表面層の格子定数の測定
結果は12.4942 Åであった。このものの格子定数と基板
結晶との格子定数の差△ａは0.0012Åであった。
と同じ方法で液相エピタキシャル膜の成長を行なったと
ころ、この場合には育成中に結晶が割れてしまったの
で、この割れた結晶を白金製の網ですくい取ってその膜
厚を測定した結果、これは 450μｍであり、この割れた
ガーネットエピタキシャル膜の表面層の格子定数の測定
結果は12.4942 Åであった。このものの格子定数と基板
結晶との格子定数の差△ａは0.0012Åであった。
【００２４】
【表１】
【表２】
【００２５】
【発明の効果】本発明はガーネット結晶膜およびその製
造方法に関するもので、前記したようにこのガーネット
結晶膜は液晶エピタキシャル法で育成された膜厚が50μ
ｍ以上のガーネット結晶膜の格子定数と基板結晶の格子
定数との差△ａが、ガーネット結晶膜の全ての点で-0.0
01Å＞△ａ＞-0.004Åであることを特徴とするものであ
り、この製造方法は結晶育成の前に基板結晶の格子定数
を測定し、この値とガーネット結晶膜の格子定数の差に
もとづいて液相エピタキシャル条件を制御することを特
徴とするものである。
造方法に関するもので、前記したようにこのガーネット
結晶膜は液晶エピタキシャル法で育成された膜厚が50μ
ｍ以上のガーネット結晶膜の格子定数と基板結晶の格子
定数との差△ａが、ガーネット結晶膜の全ての点で-0.0
01Å＞△ａ＞-0.004Åであることを特徴とするものであ
り、この製造方法は結晶育成の前に基板結晶の格子定数
を測定し、この値とガーネット結晶膜の格子定数の差に
もとづいて液相エピタキシャル条件を制御することを特
徴とするものである。
【００２６】すなわち、本発明のガーネット結晶膜はこ
の格子定数と基板結晶の格子定数との差△ａを-0.001Å
＞△ａ＞-0.004Åとしたものであるが、このようにする
とクラックの発生が防止できるので、このものは光アイ
ソレーターの構成材料として、またマイクロ波帯の通信
部品である静磁波素子の構成材料として、有用とされる
という有利性が与えられ、この製造方法によれば目的と
するガーネット結晶膜をクラックの発生なしに容易に得
ることができるという有利性が与えられる。
の格子定数と基板結晶の格子定数との差△ａを-0.001Å
＞△ａ＞-0.004Åとしたものであるが、このようにする
とクラックの発生が防止できるので、このものは光アイ
ソレーターの構成材料として、またマイクロ波帯の通信
部品である静磁波素子の構成材料として、有用とされる
という有利性が与えられ、この製造方法によれば目的と
するガーネット結晶膜をクラックの発生なしに容易に得
ることができるという有利性が与えられる。
【図１】 本発明の実施例１、比較例１におけるガーネ
ットエピタキシャル膜形成時の降温パターン図を示した
ものであり、Ａ線は実施例１、Ｂ線は比較例１の降温パ
ターンである。
ットエピタキシャル膜形成時の降温パターン図を示した
ものであり、Ａ線は実施例１、Ｂ線は比較例１の降温パ
ターンである。
【図２】 本発明の実施例２、比較例２におけるガーネ
ットエピタキシャル膜形成時における融液の降温パター
ン図を示したもので、Ｃ線は実施例２、Ｄ線は比較例２
の降温パターンである。
ットエピタキシャル膜形成時における融液の降温パター
ン図を示したもので、Ｃ線は実施例２、Ｄ線は比較例２
の降温パターンである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00
Claims (3)
- 【請求項１】 液晶エピタキシャル法で育成された膜厚
50μｍ以上のガーネット結晶膜の格子定数と基板結晶の
格子定数との差△ａの値が、ガーネット結晶膜内外の全
ての点で-0.001Å＞△ａ＞-0.004Åであることを特徴と
するガーネット結晶膜。 - 【請求項２】 液晶エピタキシャル法により基板結晶上
に膜厚50μｍ以上のガーネット結晶膜を製造するに際
し、結晶育成の前に基板結晶の格子定数を測定し、ガー
ネット結晶膜の格子定数と基板結晶の格子定数の差△ａ
値がガーネット結晶膜内外の全ての点で-0.001Å＞△ａ
＞-0.004Åとなるように、液相エピタキシャル条件を制
御することを特徴とするガーネット結晶膜の製造方法。 - 【請求項３】 結晶成長温度の降温パターンとして結晶
成長の全時間の２割の時間内に炉温を全降温幅の４割以
上下げて結晶成長温度を制御する請求項２に記載したガ
ーネット結晶膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16371892A JP2868166B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | ガーネット結晶膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16371892A JP2868166B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | ガーネット結晶膜およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05330993A JPH05330993A (ja) | 1993-12-14 |
| JP2868166B2 true JP2868166B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=15779334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16371892A Expired - Fee Related JP2868166B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | ガーネット結晶膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2868166B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7327148B2 (ja) * | 2019-12-20 | 2023-08-16 | 住友金属鉱山株式会社 | ビスマス置換希土類－鉄ガーネット膜の液相エピタキシャル育成方法 |
| JP7348142B2 (ja) * | 2020-07-03 | 2023-09-20 | 信越化学工業株式会社 | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造方法 |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP16371892A patent/JP2868166B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05330993A (ja) | 1993-12-14 |
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