JP2872497B2 - 静磁波素子 - Google Patents
静磁波素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波帯域で使用す
る静磁波素子に関する。さらに詳しくは、温度変化に対
して安定した動作周波数をうることができる静磁波素子
に関する。
る静磁波素子に関する。さらに詳しくは、温度変化に対
して安定した動作周波数をうることができる静磁波素子
に関する。
【０００２】
【従来の技術】静磁波素子はＧＧＧ（ガドリニウム・ガ
リウム・ガーネット）単結晶基板上にＹＩＧ（イットリ
ウム・鉄・ガーネット）膜を液相エピタキシャル成長さ
せ、その膜をリソグラフィーやエッチング技術により所
望の形状に加工し、マイクロ・ストリップ・ラインを形
成したものである。かかる静磁波素子は、ＹＩＧに直流
磁界を印加した状態で、マイクロ波により静磁波を励起
し、共振器、フィルターなどへの利用が考えられてい
る。静磁波素子は印加する直流磁界により、動作周波数
を可変制御することができるという特徴がある。
リウム・ガーネット）単結晶基板上にＹＩＧ（イットリ
ウム・鉄・ガーネット）膜を液相エピタキシャル成長さ
せ、その膜をリソグラフィーやエッチング技術により所
望の形状に加工し、マイクロ・ストリップ・ラインを形
成したものである。かかる静磁波素子は、ＹＩＧに直流
磁界を印加した状態で、マイクロ波により静磁波を励起
し、共振器、フィルターなどへの利用が考えられてい
る。静磁波素子は印加する直流磁界により、動作周波数
を可変制御することができるという特徴がある。
【０００３】図２は、たとえば特開平１−１９１５０２
号公報に記載された従来の静磁波素子の構成を表わす図
である。図２において１はＹＩＧ膜、２は磁気回路、３
はヨーク、４は永久磁石、５はコイル、８は軟磁性材料
からなる磁極である。
号公報に記載された従来の静磁波素子の構成を表わす図
である。図２において１はＹＩＧ膜、２は磁気回路、３
はヨーク、４は永久磁石、５はコイル、８は軟磁性材料
からなる磁極である。
【０００４】つぎにかかる構成を有する静磁波素子の動
作について説明する。ＹＩＧ膜の面に垂直な方向に直流
磁場Ｈを印加したばあい、静磁波素子の動作周波数ｆは
式（５）で表わされる。
作について説明する。ＹＩＧ膜の面に垂直な方向に直流
磁場Ｈを印加したばあい、静磁波素子の動作周波数ｆは
式（５）で表わされる。
【０００５】 ｆ＝γ（Ｈ＋Ｈａ−Ｎ・４πＭｓ） （５） ここで４πＭｓはＹＩＧの飽和磁化（Ｇａｕｓｓ）、γ
は磁気回転比（２．８ＭＨｚ／Ｏｅ）、Ｎは反磁界係
数、またＨａは異方性磁界である。反磁界係数を１と
し、異方性磁界を無視できるほど小さいとすると式
（５）は式（６）： ｆ＝γ（Ｈ−４πＭｓ） （６） となる。ここでＹＩＧの飽和磁化は温度依存性をもつた
めに、直流磁場Ｈが一定であるとすると動作周波数ｆが
温度によって変化するという欠点がある。そこで図２に
おいて永久磁石４を用いることによって直流磁波ＨにＹ
ＩＧの飽和磁化と逆の温度係数をもたせて動作周波数の
温度による変化を補償している。式（６）より動作周波
数ｆが温度Ｔによらない条件は式（７）で表わされる。
は磁気回転比（２．８ＭＨｚ／Ｏｅ）、Ｎは反磁界係
数、またＨａは異方性磁界である。反磁界係数を１と
し、異方性磁界を無視できるほど小さいとすると式
（５）は式（６）： ｆ＝γ（Ｈ−４πＭｓ） （６） となる。ここでＹＩＧの飽和磁化は温度依存性をもつた
めに、直流磁場Ｈが一定であるとすると動作周波数ｆが
温度によって変化するという欠点がある。そこで図２に
おいて永久磁石４を用いることによって直流磁波ＨにＹ
ＩＧの飽和磁化と逆の温度係数をもたせて動作周波数の
温度による変化を補償している。式（６）より動作周波
数ｆが温度Ｔによらない条件は式（７）で表わされる。
【０００６】 δＨ／δＴ＝δ４πＭｓ／δＴ （７） （ただし、δＨ／δＴ：ギャップの磁束密度の温度変化
δ４πＭｓ／δＴ：ＹＩＧ膜の飽和磁化の温度変化であ
る）また、コイル５に電流を流すことにより磁場を変化
させて動作周波数を可変制御できる。
δ４πＭｓ／δＴ：ＹＩＧ膜の飽和磁化の温度変化であ
る）また、コイル５に電流を流すことにより磁場を変化
させて動作周波数を可変制御できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の静磁波素子は以
上のように構成されているので、動作周波数を温度変化
に対して安定させるためには、直流磁場Ｈの温度係数
と、ＹＩＧ膜の飽和磁化および異方性磁界の温度係数と
を整合させることが重要であり、そのため必要な特性を
有するＹＩＧ膜を作製する必要がある。ここで従来は、
異方性磁界は充分に小さいと仮定していたため、その組
成をたとえば「ジャーナル オブ アプライド フィジ
ックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ）」（Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．６，２７２８
（１９７４））に示されているガリウム置換ＹＩＧの飽
和磁化の温度依存性から推定していた。しかしこの推定
方法では温度係数の完全な整合がえられず、動作周波数
の温度変化が大きいという問題があった。
上のように構成されているので、動作周波数を温度変化
に対して安定させるためには、直流磁場Ｈの温度係数
と、ＹＩＧ膜の飽和磁化および異方性磁界の温度係数と
を整合させることが重要であり、そのため必要な特性を
有するＹＩＧ膜を作製する必要がある。ここで従来は、
異方性磁界は充分に小さいと仮定していたため、その組
成をたとえば「ジャーナル オブ アプライド フィジ
ックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ）」（Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．６，２７２８
（１９７４））に示されているガリウム置換ＹＩＧの飽
和磁化の温度依存性から推定していた。しかしこの推定
方法では温度係数の完全な整合がえられず、動作周波数
の温度変化が大きいという問題があった。
【０００８】本発明は前記のような問題を解決するため
なされたもので、必要な飽和磁化および温度係数を有す
る液相エピタキシャル磁性ガーネット膜をうるために、
膜の飽和磁化と、異方性磁界の効果を考慮したばあいの
温度係数の関係を明かにし、温度変化に対して動作周波
数が安定する静磁波素子をうることを目的とする。
なされたもので、必要な飽和磁化および温度係数を有す
る液相エピタキシャル磁性ガーネット膜をうるために、
膜の飽和磁化と、異方性磁界の効果を考慮したばあいの
温度係数の関係を明かにし、温度変化に対して動作周波
数が安定する静磁波素子をうることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の静磁波素子は、
非磁性基板上に形成された磁性ガーネット膜と、コイ
ル、ヨークおよび永久磁石からなり、前記磁性ガーネッ
ト膜に垂直に直流磁界Ｈを印加する磁気回路とからなっ
ている。前記磁性ガーネット膜として、膜厚、２０℃に
おける膜の飽和磁化、および温度変化に対して一定であ
る直流磁界を膜２０℃における膜の飽和磁化、および温
度変化に対して一定である直流磁界を膜に垂直に印加し
て環境温度を変化させたときにえられる共振周波数の温
度変化から式（１）： α＝−（１／γ）・（δｆ／δＴ） （１） （ただし、α：温度係数（Ｏｅ／℃） ｆ：共振周波数（ＭＨｚ） γ：磁気回転比（２．８ＭＨｚ／Ｏｅ） である） により換算した温度係数αが式（２）： α＝−Ａ＋Ｂ・ｄ−Ｃ・４πＭｓｏ （２） ４５０＜４πＭｓｏ＜１８００ １０＜ｄ＜１００ ０．１５＜Ａ＜０．２５ Ｂ＝８．６×１０−３ Ｃ＝１．５×１０−３ （ただし、ｄ：磁性ガーネット膜の膜厚（μｍ） ４πＭｓｏ：２０℃における磁性ガーネット膜の飽和磁化 （ｇａｕｓｓ） である） で表わされる液相エピタキシャル磁性ガーネット膜を用
いる。
非磁性基板上に形成された磁性ガーネット膜と、コイ
ル、ヨークおよび永久磁石からなり、前記磁性ガーネッ
ト膜に垂直に直流磁界Ｈを印加する磁気回路とからなっ
ている。前記磁性ガーネット膜として、膜厚、２０℃に
おける膜の飽和磁化、および温度変化に対して一定であ
る直流磁界を膜２０℃における膜の飽和磁化、および温
度変化に対して一定である直流磁界を膜に垂直に印加し
て環境温度を変化させたときにえられる共振周波数の温
度変化から式（１）： α＝−（１／γ）・（δｆ／δＴ） （１） （ただし、α：温度係数（Ｏｅ／℃） ｆ：共振周波数（ＭＨｚ） γ：磁気回転比（２．８ＭＨｚ／Ｏｅ） である） により換算した温度係数αが式（２）： α＝−Ａ＋Ｂ・ｄ−Ｃ・４πＭｓｏ （２） ４５０＜４πＭｓｏ＜１８００ １０＜ｄ＜１００ ０．１５＜Ａ＜０．２５ Ｂ＝８．６×１０−３ Ｃ＝１．５×１０−３ （ただし、ｄ：磁性ガーネット膜の膜厚（μｍ） ４πＭｓｏ：２０℃における磁性ガーネット膜の飽和磁化 （ｇａｕｓｓ） である） で表わされる液相エピタキシャル磁性ガーネット膜を用
いる。
【００１０】この式（２）と永久磁石を用いた磁気回路
によるギャップの磁束密度の温度係数が式（３）： α＝δＨ／δＴ （３） （ただし、δＨ／δＴはギャップの磁束密度の温度変化
である）を満足する、２０℃における飽和磁化（４πＭ
ｓｏ）、膜厚（ｄ）である磁性ガーネット膜を用いるこ
とによって、静磁波素子の共振周波数の温度変動をキャ
ンセルする。
によるギャップの磁束密度の温度係数が式（３）： α＝δＨ／δＴ （３） （ただし、δＨ／δＴはギャップの磁束密度の温度変化
である）を満足する、２０℃における飽和磁化（４πＭ
ｓｏ）、膜厚（ｄ）である磁性ガーネット膜を用いるこ
とによって、静磁波素子の共振周波数の温度変動をキャ
ンセルする。
【００１１】この式（２）と永久磁石を用いた磁気回路
によるギャップの磁束密度の温度係数を表わす式
（４）： δＨ／δＴ＝−β・ｆ／（１００・γ・Ｎ）−β・４πＭｓｏ／１００ （４ ） （ただし、ｆ：共振周波数 δＨ／δＴ：ギャップの磁束密度の温度変化 β：永久磁石の残留磁束密度の温度係数（％／℃） γ：磁気回転比（２．８ＭＨｚ／Ｏｅ） Ｎ：反磁界係数 である） において温度変化の補償条件である式（３）： α＝δＨ／δＴ （３） を満足する、飽和磁化が４πＭｓｏであり、膜厚がｄで
ある磁性ガーネット膜を用いることによって静磁波素子
の共振周波数がｆであり、かつ、共振周波数の温度変動
がキャンセルされる。
によるギャップの磁束密度の温度係数を表わす式
（４）： δＨ／δＴ＝−β・ｆ／（１００・γ・Ｎ）−β・４πＭｓｏ／１００ （４ ） （ただし、ｆ：共振周波数 δＨ／δＴ：ギャップの磁束密度の温度変化 β：永久磁石の残留磁束密度の温度係数（％／℃） γ：磁気回転比（２．８ＭＨｚ／Ｏｅ） Ｎ：反磁界係数 である） において温度変化の補償条件である式（３）： α＝δＨ／δＴ （３） を満足する、飽和磁化が４πＭｓｏであり、膜厚がｄで
ある磁性ガーネット膜を用いることによって静磁波素子
の共振周波数がｆであり、かつ、共振周波数の温度変動
がキャンセルされる。
【００１２】
【作用】本発明の静磁波素子の一実施例を表わした図１
をもとにして、動作周波数ｆの温度特性について説明す
る。本発明の静磁波素子は同図に示されるように非磁性
基板上に形成された磁性ガーネット膜と、コイル、ヨー
クおよび永久磁石からなり、前記磁性ガーネット膜に垂
直に直流磁界を印加する磁気回路とからなる構造をして
いる。このとき、動作周波数は式（５）： ｆ＝γ（Ｈ＋Ｈａ−Ｎ・４πＭｓ） （５） （ただし、ｆ：動作周波数 Ｈ：直流磁界 Ｎ：反磁界係数 ４πＭｓ：磁性ガーネット膜の飽和磁化 Ｈａ：異方性磁界 である）で表わされる。
をもとにして、動作周波数ｆの温度特性について説明す
る。本発明の静磁波素子は同図に示されるように非磁性
基板上に形成された磁性ガーネット膜と、コイル、ヨー
クおよび永久磁石からなり、前記磁性ガーネット膜に垂
直に直流磁界を印加する磁気回路とからなる構造をして
いる。このとき、動作周波数は式（５）： ｆ＝γ（Ｈ＋Ｈａ−Ｎ・４πＭｓ） （５） （ただし、ｆ：動作周波数 Ｈ：直流磁界 Ｎ：反磁界係数 ４πＭｓ：磁性ガーネット膜の飽和磁化 Ｈａ：異方性磁界 である）で表わされる。
【００１３】まずＹＩＧ膜の温度係数αについて検討す
る。ここで温度係数αは、式（５）のうち温度特性をも
たない電磁石を用いて環境温度変化に対して直流磁界Ｈ
を一定にし、その際の動作周波数変化δｆから式（１）
を用いて算出した。この方法を用いることにより、膜の
飽和磁化の温度係数だけでなく、異方性磁界の効果をも
含めた温度係数αを求めることができる。温度係数αに
影響を与える因子として飽和磁化と膜厚を考え、次の方
法により試料を作製し、評価を行なった。
る。ここで温度係数αは、式（５）のうち温度特性をも
たない電磁石を用いて環境温度変化に対して直流磁界Ｈ
を一定にし、その際の動作周波数変化δｆから式（１）
を用いて算出した。この方法を用いることにより、膜の
飽和磁化の温度係数だけでなく、異方性磁界の効果をも
含めた温度係数αを求めることができる。温度係数αに
影響を与える因子として飽和磁化と膜厚を考え、次の方
法により試料を作製し、評価を行なった。
【００１４】ＹＩＧの飽和磁化の温度係数はガーネット
成分の磁性元素である鉄を非磁性元素ガリウムに置換す
ることによって調整される。ここで 、ＧＧＧ基板上へ
成膜を行なうばあいは、ガリウムのイオン半径は鉄より
小さいので、ＧＧＧ基板との格子定数の整合をとるため
にイットリウムの一部をイットリウムよりイオン半径の
大きいランタンで置換を行なった。成膜には液相エピタ
キシャル法を用いる。まず高純度の酸化鉛、酸化ほう
素、酸化鉄、酸化イットリウム、酸化ガリウム、および
酸化ランタン粉末を秤量、混合し、白金坩堝に仕込んで
１１５０℃に加熱して充分に溶融する。そののち、所定
の温度にまで徐冷し保持する。その溶融中に（１１１）
面のＧＧＧ単結晶基板を水平に回転させながらディッピ
ングを行ない磁性ガーネット膜をエピタキシャル成長さ
せた。
成分の磁性元素である鉄を非磁性元素ガリウムに置換す
ることによって調整される。ここで 、ＧＧＧ基板上へ
成膜を行なうばあいは、ガリウムのイオン半径は鉄より
小さいので、ＧＧＧ基板との格子定数の整合をとるため
にイットリウムの一部をイットリウムよりイオン半径の
大きいランタンで置換を行なった。成膜には液相エピタ
キシャル法を用いる。まず高純度の酸化鉛、酸化ほう
素、酸化鉄、酸化イットリウム、酸化ガリウム、および
酸化ランタン粉末を秤量、混合し、白金坩堝に仕込んで
１１５０℃に加熱して充分に溶融する。そののち、所定
の温度にまで徐冷し保持する。その溶融中に（１１１）
面のＧＧＧ単結晶基板を水平に回転させながらディッピ
ングを行ない磁性ガーネット膜をエピタキシャル成長さ
せた。
【００１５】膜厚はディッピングを行なう時間により制
御した。
御した。
【００１６】その結果、図３の関係をえた。また図３よ
り飽和磁化と温度係数αの関係は、直線で近似を行なう
ことができ、かつ膜厚の効果も含めて式（２）で表わさ
れることがわかった。ここで式（２）で近似できる範囲
は飽和磁化が４５０Ｇａｕｓｓ以上１８００Ｇａｕｓｓ
以下、膜厚は１０μｍ以上１００μｍ以下であった。
り飽和磁化と温度係数αの関係は、直線で近似を行なう
ことができ、かつ膜厚の効果も含めて式（２）で表わさ
れることがわかった。ここで式（２）で近似できる範囲
は飽和磁化が４５０Ｇａｕｓｓ以上１８００Ｇａｕｓｓ
以下、膜厚は１０μｍ以上１００μｍ以下であった。
【００１７】つぎに磁気回路について検討する。１９９
１年電子情報通信学会秋期大会ＳＣ−２−１に開示され
ているように、異方性磁界が充分に小さいばあいは、磁
性ガーネット膜の飽和磁化の温度係数ε（Ｇａｕｓｓ／
℃）が、永久磁石の温度係数β（％／℃）を用いて式
（１１）： ε＝β・ｆ／（１００・Ｎ・γ）＋β・４πＭｓｏ／１００ （８） を満たすことにより温度変化に対して安定した共振周波
数をうることができる。しかし実際には異方性磁界が無
視できず、この式（８）では温度変化に対する動作周波
数変化は大きい。
１年電子情報通信学会秋期大会ＳＣ−２−１に開示され
ているように、異方性磁界が充分に小さいばあいは、磁
性ガーネット膜の飽和磁化の温度係数ε（Ｇａｕｓｓ／
℃）が、永久磁石の温度係数β（％／℃）を用いて式
（１１）： ε＝β・ｆ／（１００・Ｎ・γ）＋β・４πＭｓｏ／１００ （８） を満たすことにより温度変化に対して安定した共振周波
数をうることができる。しかし実際には異方性磁界が無
視できず、この式（８）では温度変化に対する動作周波
数変化は大きい。
【００１８】ここで異方性磁界を直接測定し評価するこ
とは困難であるため、本発明では、先に述べたように共
振周波数の温度変化より式（１）を用いて、異方性磁界
の効果を含んでいる温度係数αを求めた。えられた温度
係数αを用いて温度補償の条件を式（３）で示すことが
できる。
とは困難であるため、本発明では、先に述べたように共
振周波数の温度変化より式（１）を用いて、異方性磁界
の効果を含んでいる温度係数αを求めた。えられた温度
係数αを用いて温度補償の条件を式（３）で示すことが
できる。
【００１９】α＝δＨ／δＴ （３） （ここで、δＨ／δＴはギャップの磁束密度の温度変化
である）この式（３）を満足するように、本発明でえら
れた温度特性をあらわす式（２）から適した温度係数α
を有する磁性ガーネット膜を作製し、磁気回路と組みあ
わせることによって温度補償が行なわれ、動作周波数変
動がおさえられることがわかった。
である）この式（３）を満足するように、本発明でえら
れた温度特性をあらわす式（２）から適した温度係数α
を有する磁性ガーネット膜を作製し、磁気回路と組みあ
わせることによって温度補償が行なわれ、動作周波数変
動がおさえられることがわかった。
【００２０】また、式（８）を本発明によりえられた温
度係数αを用いて式（９）で示すことができる。
度係数αを用いて式（９）で示すことができる。
【００２１】 α＝β・ｆ／（１００・Ｎ・γ）＋β・４πＭｓｏ／１００ （９） この式（９）と、本発明によりえられたＹＩＧ膜の温度
特性をあらわす式（２）を同時に満足するばあいに、温
度に対して安定した共振周波数ｆがえられることがわか
った。
特性をあらわす式（２）を同時に満足するばあいに、温
度に対して安定した共振周波数ｆがえられることがわか
った。
【００２２】［実施例１］ つぎに、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。図１において１は静磁波素子、２は磁気回路、３は
ヨーク、４は永久磁石、５はコイル、６は磁極、７はギ
ャップである。本発明においてはヨークの外形はとくに
限定されるものではない。また、永久磁石の直径および
ギャップの直径についても本発明においてとくに限定さ
れないが、通常はいずれも４〜２０ｍｍで、ギャップの
直径は永久磁石の直径よりも小さくし磁界を集中させる
構造がとられる。また永久磁石の断面形状は円形に限ら
れず矩形などの他の形状であってもよい。
る。図１において１は静磁波素子、２は磁気回路、３は
ヨーク、４は永久磁石、５はコイル、６は磁極、７はギ
ャップである。本発明においてはヨークの外形はとくに
限定されるものではない。また、永久磁石の直径および
ギャップの直径についても本発明においてとくに限定さ
れないが、通常はいずれも４〜２０ｍｍで、ギャップの
直径は永久磁石の直径よりも小さくし磁界を集中させる
構造がとられる。また永久磁石の断面形状は円形に限ら
れず矩形などの他の形状であってもよい。
【００２３】ヨーク材としてはパーマロイや一般構造用
圧延構材などを用いることができるが、本実施例におい
てはヨーク材としてパーマロイを用いた。永久磁石は表
１に示されるものを用いることができるが、本実施例で
は磁石Ｄを用いた。ギャップの磁場波、ギャップの長さ
および永久磁石の厚さを変えて調節した。
圧延構材などを用いることができるが、本実施例におい
てはヨーク材としてパーマロイを用いた。永久磁石は表
１に示されるものを用いることができるが、本実施例で
は磁石Ｄを用いた。ギャップの磁場波、ギャップの長さ
および永久磁石の厚さを変えて調節した。
【００２４】
【表１】 液相エピタキシャル法により飽和磁化８３０ Ｇａｕｓ
ｓ、膜厚４０μｍのＹＩＧ膜を作製した。温度係数αを
前述の方法で測定したところ−１．１ Ｏｅ／℃であり
式（２）とよく一致している。このＹＩＧ膜と磁場の温
度係数が−１．１０ Ｏｅ／℃である磁気回路を組み合
わせることによって温度補償ができる。素子の動作周波
数を測定したところ、コイル電流０とき１２．７８ＧＨ
ｚであった。また環境温度−３０℃〜６０℃において動
作周波数の変化は±１０ＭＨｚであった。
ｓ、膜厚４０μｍのＹＩＧ膜を作製した。温度係数αを
前述の方法で測定したところ−１．１ Ｏｅ／℃であり
式（２）とよく一致している。このＹＩＧ膜と磁場の温
度係数が−１．１０ Ｏｅ／℃である磁気回路を組み合
わせることによって温度補償ができる。素子の動作周波
数を測定したところ、コイル電流０とき１２．７８ＧＨ
ｚであった。また環境温度−３０℃〜６０℃において動
作周波数の変化は±１０ＭＨｚであった。
【００２５】［実施例２］ 液相エピタキシャル法により飽和磁化６８０ Ｇａｕｓ
ｓ、膜厚２０μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）より
このＹＩＧ膜の温度係数αは−１．０５ Ｏｅ／℃であ
る。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係数
が−１．０５Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよびギ
ャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組み合
わせて測定したところ、動作周波数は１２．７１ＧＨ
ｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変
化は±８ＭＨｚであった。
ｓ、膜厚２０μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）より
このＹＩＧ膜の温度係数αは−１．０５ Ｏｅ／℃であ
る。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係数
が−１．０５Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよびギ
ャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組み合
わせて測定したところ、動作周波数は１２．７１ＧＨ
ｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変
化は±８ＭＨｚであった。
【００２６】［実施例３］ 液相エピタキシャル法により飽和磁化１１５０ Ｇａｕ
ｓｓ、膜厚９０μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）よ
りこのＹＩＧ膜の温度係数αは−１．１５ Ｏｅ／℃で
ある。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係
数が−１．１５Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよび
ギャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組み
合わせて測定したところ、動作周波数は１３．０２ＧＨ
ｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変
化は±１３ＭＨｚであった。
ｓｓ、膜厚９０μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）よ
りこのＹＩＧ膜の温度係数αは−１．１５ Ｏｅ／℃で
ある。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係
数が−１．１５Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよび
ギャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組み
合わせて測定したところ、動作周波数は１３．０２ＧＨ
ｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変
化は±１３ＭＨｚであった。
【００２７】［実施例４］ 液相エピタキシャル法により飽和磁化７７０ Ｇａｕｓ
ｓ、膜厚４７μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）より
このＹＩＧ膜の温度係数αは−０．９６ Ｏｅ／℃であ
る。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係数
が−０．９６Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよびギ
ャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組み合
わせて測定したところ、動作周波数は１３．０２ＧＨ
ｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変
化は±９ＭＨｚであった。
ｓ、膜厚４７μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）より
このＹＩＧ膜の温度係数αは−０．９６ Ｏｅ／℃であ
る。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係数
が−０．９６Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよびギ
ャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組み合
わせて測定したところ、動作周波数は１３．０２ＧＨ
ｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変
化は±９ＭＨｚであった。
【００２８】［比較例１］ 液相エピタキシャル法により飽和磁化４５０ Ｇａｕｓ
ｓ、膜厚５０μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）より
このＹＩＧ膜の温度係数αは−０．７０ Ｏｅ／℃であ
る。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係数
が−０．７０Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよびギ
ャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組み合
わせて測定したところ、動作周波数は８．５４ＧＨｚ、
環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変化は
±４５ＭＨｚであり温度補償はできていない。
ｓ、膜厚５０μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）より
このＹＩＧ膜の温度係数αは−０．７０ Ｏｅ／℃であ
る。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係数
が−０．７０Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよびギ
ャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組み合
わせて測定したところ、動作周波数は８．５４ＧＨｚ、
環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変化は
±４５ＭＨｚであり温度補償はできていない。
【００２９】［比較例２］ 液相エピタキシャル法により飽和磁化１２００ Ｇａｕ
ｓｓ、膜厚１２０μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）
よりこのＹＩＧ膜の温度係数αは−０．９７Ｏｅ／℃で
ある。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係
数が−０．９７ Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよ
びギャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組
み合わせて測定したところ、動作周波数は１０．２２Ｇ
Ｈｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の
変化は±４０ＭＨｚであり温度補償はできていない。
ｓｓ、膜厚１２０μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）
よりこのＹＩＧ膜の温度係数αは−０．９７Ｏｅ／℃で
ある。実施例１に使用した磁石Ｄを用いて磁場の温度係
数が−０．９７ Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよ
びギャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組
み合わせて測定したところ、動作周波数は１０．２２Ｇ
Ｈｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の
変化は±４０ＭＨｚであり温度補償はできていない。
【００３０】［比較例３］ 液相エピタキシャル法により飽和磁化６００ Ｇａｕｓ
ｓ、膜厚５μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）よりこ
のＹＩＧ膜の温度係数αは−１．０６ Ｏｅ／℃であ
る。表１に示した磁石の内、磁石Ｂを用いて磁場の温度
係数が−１．０６Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよ
びギャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組
み合わせて測定したところ、動作周波数は５．７４ＧＨ
ｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変
化は±４２ＭＨｚであり温度補償はできていない。
ｓ、膜厚５μｍのＹＩＧ膜を作製した。式（２）よりこ
のＹＩＧ膜の温度係数αは−１．０６ Ｏｅ／℃であ
る。表１に示した磁石の内、磁石Ｂを用いて磁場の温度
係数が−１．０６Ｏｅ／℃となるように磁石の長さおよ
びギャップの長さを調節した。この素子と磁気回路を組
み合わせて測定したところ、動作周波数は５．７４ＧＨ
ｚ、環境温度−３０℃〜６０℃における動作周波数の変
化は±４２ＭＨｚであり温度補償はできていない。
【００３１】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明により液相エ
ピタキシャル磁性ガーネット膜の特性について異方性磁
界の効果も含めて温度係数αを評価することができたた
めに、精密に永久磁石を用いた磁気回路のギャップの磁
束密度の温度係数δＨ／δＴとの整合を実現することが
でき、温度変化に対して動作周波数の安定した静磁波素
子をうることができた。
ピタキシャル磁性ガーネット膜の特性について異方性磁
界の効果も含めて温度係数αを評価することができたた
めに、精密に永久磁石を用いた磁気回路のギャップの磁
束密度の温度係数δＨ／δＴとの整合を実現することが
でき、温度変化に対して動作周波数の安定した静磁波素
子をうることができた。
【図１】本発明の一実施例にかかわる静磁波素子用磁気
回路を示す断面図である。
回路を示す断面図である。
【図２】従来の静磁波素子用磁気回路を示す断面図であ
る。
る。
【図３】本発明によるＹＩＧ膜の２０℃における飽和磁
化と温度係数αの関係と、従来用いられていた「ジャー
ナル オブ アプライド フィジックス（（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」（Ｖ
ｏｌ．４５，Ｎｏ．６，２７２８（１９７４））から換
算された２０℃における飽和磁化と温度係数αの関係を
示す図である。
化と温度係数αの関係と、従来用いられていた「ジャー
ナル オブ アプライド フィジックス（（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」（Ｖ
ｏｌ．４５，Ｎｏ．６，２７２８（１９７４））から換
算された２０℃における飽和磁化と温度係数αの関係を
示す図である。
１ 静磁波素子 ２ 磁気回路 ３ ヨーク ４ 永久磁石 ５ コイル ６ 従来用いられていた「ジャーナル オブ アプライ
ド フィジックス（（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」（Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．
６，２７２８（１９７４））から換算された２０℃にお
ける飽和磁化と温度係数αの関係 ７ 本発明によるＹＩＧ膜の２０℃における飽和磁化と
温度係数αの関係
ド フィジックス（（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」（Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．
６，２７２８（１９７４））から換算された２０℃にお
ける飽和磁化と温度係数αの関係 ７ 本発明によるＹＩＧ膜の２０℃における飽和磁化と
温度係数αの関係
Claims (4)
- 【請求項１】 非磁性基板上に形成された磁性ガーネッ
ト膜と、コイル、ヨークおよび永久磁石から構成され、
前記磁性ガーネット膜に垂直に直流磁界を印加する磁気
回路とからなり、前記磁性ガーネット膜が、膜厚、２０
℃における膜の飽和磁化、および温度変化に対して一定
である直流磁界を膜に垂直に印加して環境温度を変化さ
せたときにえられる共振周波数の温度変化から式
（１）： α＝−（１／γ）・（δｆ／δＴ） （１） （ただし、α：温度係数（Ｏｅ／℃） ｆ：共振周波数（ＭＨｚ） γ：磁気回転比（２．８ＭＨｚ／Ｏｅ） である） により換算した温度係数αが式（２）： α＝−Ａ＋Ｂ・ｄ−Ｃ・４πＭｓｏ （２） ４５０＜４πＭｓｏ＜１８００ １０＜ｄ＜１００ ０．１５＜Ａ＜０．２５ Ｂ＝８．６×１０−３ Ｃ＝１．５×１０−３ （ただし、ｄ：磁性ガーネット膜の膜厚（μｍ） ４πＭｓｏ：２０℃における磁性ガーネット膜の飽和磁化 （ｇａｕｓｓ） である） で表わされる液相エピタキシャル磁性ガーネット膜であ
ることを特徴とする静磁波素子。 - 【請求項２】 前記磁性ガーネット膜が、飽和磁化およ
び格子定数を調節するためにＹＩＧ（イットリウム・ア
イアン・ガーネット）膜の一部がＧａ（ガリウム）とラ
ンタン（Ｌａ）で置換されており、膜厚が１０〜１００
μｍである請求項１記載の静磁波素子。 - 【請求項３】 前記式（２）における磁性ガーネット膜
の温度係数αと、永久磁石を用いた磁気回路によるギャ
ップの磁束密度の温度係数が、式（３）： α＝δＨ／δＴ （３） （ただし、δＨ／δＴはギャップの磁束密度の温度係数
である） を満足するような、２０℃における飽和磁化（４πＭｓ
ｏ）、膜厚（ｄ）である磁性ガーネット膜と、永久磁石
を用いた磁気回路を用いることによって静磁波素子の共
振周波数の温度変動をキャンセルする請求項１または２
記載の静磁波素子。 - 【請求項４】 前記式（２）と永久磁石を用いた磁気回
路によるギャップの磁束密度の温度係数を表わす式
（４）： δＨ／δＴ＝β・ｆ／（１００・γ・Ｎ）＋β・４πＭｓｏ／１００ （４） （ただし、ｆ：共振周波数（ＭＨｚ） δＨ／δＴ：ギャップの磁束密度の温度変化 β：永久磁石の残留磁束密度の温度係数（％／℃） γ：磁気回転比（２．８ＭＨｚ／Ｏｅ） Ｎ：反磁界係数 である） において温度変化の補償条件である式（３）： α＝δＨ／δＴ （３） を満足する、２０℃における飽和磁化（４πＭｓｏ）、
膜厚（ｄ）である磁性ガーネット膜と磁気回路を用いる
ことによって静磁波素子の共振周波数がｆであり、かつ
共振周波数の温度変動がキャンセルされる請求項１また
は２記載の静磁長素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4265891A JP2872497B2 (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | 静磁波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4265891A JP2872497B2 (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | 静磁波素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120710A JPH06120710A (ja) | 1994-04-28 |
| JP2872497B2 true JP2872497B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=17423539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4265891A Expired - Lifetime JP2872497B2 (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | 静磁波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2872497B2 (ja) |
-
1992
- 1992-10-05 JP JP4265891A patent/JP2872497B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06120710A (ja) | 1994-04-28 |
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