JP2879433B2 - 半導体磁気光学材料 - Google Patents
半導体磁気光学材料Info
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- G02F1/0036—Magneto-optical materials
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- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/40—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials of magnetic semiconductor materials, e.g. CdCr2S4
- H01F1/401—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials of magnetic semiconductor materials, e.g. CdCr2S4 diluted
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
- G11B11/10—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
- G11B11/105—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
- G11B11/10582—Record carriers characterised by the selection of the material or by the structure or form
- G11B11/10586—Record carriers characterised by the selection of the material or by the structure or form characterised by the selection of the material
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、その磁気光学効果
を利用してレーザ光等により光通信・信号処理及びデー
タ記録を行うことができる半導体磁気光学材料に関する
ものである。
を利用してレーザ光等により光通信・信号処理及びデー
タ記録を行うことができる半導体磁気光学材料に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、次世代光通信技術の発展や、次世
代大容量記憶技術の発展、インターネットを用いた商用
接続サービス等のネットワークの広がりといった状況を
背景として、時代は本格的なマルチメディア時代に突入
しょうとしている。
代大容量記憶技術の発展、インターネットを用いた商用
接続サービス等のネットワークの広がりといった状況を
背景として、時代は本格的なマルチメディア時代に突入
しょうとしている。
【０００３】そして、次世代光通信技術に関しては、 １：超高速／超長距離伝送技術 ２：光波通信技術 ３：光信号処理技術 ４：光部品・光集積回路技術 の各技術がその中心課題となっている。
【０００４】上記の１と４に関しては、最近の重要な技
術進歩の成果として、エルビウムドープ光ファイバを用
いた光増幅器（ＥＤＦＡ）を挙げることができる。ＥＤ
ＦＡの波及効果は大きく、特に伝送距離は、このＥＤＦ
Ａによって飛躍的に増加した。
術進歩の成果として、エルビウムドープ光ファイバを用
いた光増幅器（ＥＤＦＡ）を挙げることができる。ＥＤ
ＦＡの波及効果は大きく、特に伝送距離は、このＥＤＦ
Ａによって飛躍的に増加した。
【０００５】ところで、このＥＤＦＡの励起用光源及び
信号光光源としてレーザダイオード（ＬＤ）モジュール
が用いられるが、このＬＤモジュールにおいては、それ
に結合される光ファイバの端面や光ファイバ同士の接続
点などからの反射光がＬＤに再入射されると、戻り光雑
音の発生や出力変動など、動作特性が大幅に劣化する現
象が見られる。そこで、このＬＤへの反射戻り光を遮断
するために、光アイソレータを設け、反射戻り光に起因
するＬＤモジュールの動作不安定性を解消するようにし
ている。
信号光光源としてレーザダイオード（ＬＤ）モジュール
が用いられるが、このＬＤモジュールにおいては、それ
に結合される光ファイバの端面や光ファイバ同士の接続
点などからの反射光がＬＤに再入射されると、戻り光雑
音の発生や出力変動など、動作特性が大幅に劣化する現
象が見られる。そこで、このＬＤへの反射戻り光を遮断
するために、光アイソレータを設け、反射戻り光に起因
するＬＤモジュールの動作不安定性を解消するようにし
ている。
【０００６】光アイソレータは磁気光学ファラデー効果
を有する磁気光学材料を用いた光学系部品（光非相反回
路）であり、光通信においては、最も安価なＧａＡｓ系
半導体レーザの波長である０．８μｍ帯、光ファイバの
伝送損失が最も低くなる１．３μｍ〜１．５μｍ帯、Ｅ
ＤＦＡの高効率励起に使われる０．９８μｍ帯等、いろ
いろな波長に対して、その開発が行われている。
を有する磁気光学材料を用いた光学系部品（光非相反回
路）であり、光通信においては、最も安価なＧａＡｓ系
半導体レーザの波長である０．８μｍ帯、光ファイバの
伝送損失が最も低くなる１．３μｍ〜１．５μｍ帯、Ｅ
ＤＦＡの高効率励起に使われる０．９８μｍ帯等、いろ
いろな波長に対して、その開発が行われている。
【０００７】上記の内、０．９８μｍ帯を除いては、ビ
スマス置換ガーネットが代表的な磁気光学材料として使
用されている。
スマス置換ガーネットが代表的な磁気光学材料として使
用されている。
【０００８】０．９８μｍ帯では、ビスマス置換ガーネ
ットは大きな光吸収がある関係で、他の磁気光学材料が
求められていたが、最近になって、II‐VI族半導体であ
るテルル化カドミウムをベースとする磁性半導体を使用
したバルク型光アイソレータが実用化されている。
ットは大きな光吸収がある関係で、他の磁気光学材料が
求められていたが、最近になって、II‐VI族半導体であ
るテルル化カドミウムをベースとする磁性半導体を使用
したバルク型光アイソレータが実用化されている。
【０００９】一方、光増幅器の中でこの光アイソレータ
の占める体積及びコストは依然として大きく、各家庭に
光通信ネットワークをつないで双方向インタラクティブ
サービス、マルチメディア通信サービス等を始める計画
があることを考えると、光アイソレータの小型化／低価
格化の実現、あるいは基板表面に薄膜状に形成して使用
する光導波路型光アイソレータの実現がなされれば、そ
のインパクトは図り知れないものがある。
の占める体積及びコストは依然として大きく、各家庭に
光通信ネットワークをつないで双方向インタラクティブ
サービス、マルチメディア通信サービス等を始める計画
があることを考えると、光アイソレータの小型化／低価
格化の実現、あるいは基板表面に薄膜状に形成して使用
する光導波路型光アイソレータの実現がなされれば、そ
のインパクトは図り知れないものがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
に、光アイソレータの磁気光学材料に、ビスマス置換ガ
ーネットや、テルル化カドミウムをベースとした磁性半
導体を使用すると、偏光面の回転角度を確保するには、
それらの磁気光学材料はある程度以上の厚さが必要とな
り、したがって、小型化／低価格化は困難であった。
に、光アイソレータの磁気光学材料に、ビスマス置換ガ
ーネットや、テルル化カドミウムをベースとした磁性半
導体を使用すると、偏光面の回転角度を確保するには、
それらの磁気光学材料はある程度以上の厚さが必要とな
り、したがって、小型化／低価格化は困難であった。
【００１１】また、光導波路型光アイソレータとして構
成しようとしても、双方の材料とも、基板となるＧａＡ
ｓ系半導体プロセスとの相性が悪いことから、光導波路
型の実現も非常に難しい状況にあった。
成しようとしても、双方の材料とも、基板となるＧａＡ
ｓ系半導体プロセスとの相性が悪いことから、光導波路
型の実現も非常に難しい状況にあった。
【００１２】さらに、光アイソレータに限らず、光集積
回路、光コンピュータ等の実現に向けても、磁気光学効
果を利用して構成した光スイッチング素子が求められて
おり、これらの問題を解決できる磁気光学材料が希求さ
れていた。
回路、光コンピュータ等の実現に向けても、磁気光学効
果を利用して構成した光スイッチング素子が求められて
おり、これらの問題を解決できる磁気光学材料が希求さ
れていた。
【００１３】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
任意の波長領域で大きな磁気光学効果を示し、その薄膜
化も可能な半導体磁気光学材料を提供することを目的と
する。
任意の波長領域で大きな磁気光学効果を示し、その薄膜
化も可能な半導体磁気光学材料を提供することを目的と
する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の半導体磁気光学材料は、磁性体微粒子を
分散させた半導体から成り、室温で磁気光学効果を示す
ことを特徴とするものである。
に、この発明の半導体磁気光学材料は、磁性体微粒子を
分散させた半導体から成り、室温で磁気光学効果を示す
ことを特徴とするものである。
【００１５】半導体に磁性体微粒子を分散させると、そ
れは、室温であっても、任意の波長領域で大きな磁気光
学効果を示す半導体磁気光学材料となることを、本発明
者は見出した。
れは、室温であっても、任意の波長領域で大きな磁気光
学効果を示す半導体磁気光学材料となることを、本発明
者は見出した。
【００１６】母体となる半導体は、ＳｉのようなIV族半
導体、ＧａＡｓに代表される III−Ｖ族半導体等、磁性
体微粒子を分散可能なものであればいかなるものでもよ
い。半導体はそのエネルギーギャップを自由に変えるこ
とが出来ることから、いかなる波長領域にも対応する半
導体磁気光学材料となる。
導体、ＧａＡｓに代表される III−Ｖ族半導体等、磁性
体微粒子を分散可能なものであればいかなるものでもよ
い。半導体はそのエネルギーギャップを自由に変えるこ
とが出来ることから、いかなる波長領域にも対応する半
導体磁気光学材料となる。
【００１７】また本発明に係る磁性体微粒子の種類とし
ては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのような磁性元素、ＭｎＡｓ、
ＭｎＧａのような磁性化合物等いかなるものでもよい。
また、その磁気転移温度、飽和磁場等の磁気的性質を制
御するために、それらのうち複数の種類のものを混合し
たり、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃ
ｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、
Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉの元素のう
ち少なくとも一種を適宜添加してもよい。
ては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのような磁性元素、ＭｎＡｓ、
ＭｎＧａのような磁性化合物等いかなるものでもよい。
また、その磁気転移温度、飽和磁場等の磁気的性質を制
御するために、それらのうち複数の種類のものを混合し
たり、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃ
ｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、
Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉの元素のう
ち少なくとも一種を適宜添加してもよい。
【００１８】磁性体微粒子を半導体中に分散させる方法
は、分子線エピタキシ法のほか、気相成長法、スパッタ
リング法、レーザアブレーション法等の同時蒸着法や、
それらに熱、レーザ、電子ビーム処理を複合する等、半
導体中に磁性体微粒子を形成するものであればいかなる
ものでもよい。
は、分子線エピタキシ法のほか、気相成長法、スパッタ
リング法、レーザアブレーション法等の同時蒸着法や、
それらに熱、レーザ、電子ビーム処理を複合する等、半
導体中に磁性体微粒子を形成するものであればいかなる
ものでもよい。
【００１９】室温であっても、任意の波長領域で大きな
磁気光学効果を示すため、例えば現在用いられている光
アイソレータに使用されているいろいろな波長領域に対
応する種々の磁気光学材料の全てに代わって使用可能と
なり、またその磁気光学効果が大きいため、薄膜化して
も十分にその機能を達成でき、したがって小型化、低価
格化が可能となる。
磁気光学効果を示すため、例えば現在用いられている光
アイソレータに使用されているいろいろな波長領域に対
応する種々の磁気光学材料の全てに代わって使用可能と
なり、またその磁気光学効果が大きいため、薄膜化して
も十分にその機能を達成でき、したがって小型化、低価
格化が可能となる。
【００２０】また、従来の半導体テクノロジーを活用す
れば、この半導体磁気光学材料を用いた素子の小型化／
低価格化／高機能化が容易に可能となる。しかも半導体
をベースとして形成した材料であるから、半導体基板に
薄膜状に形成できる。例えば、半導体レーザと光導波路
型アイソレータとの一体化や、半導体光集積回路におけ
る光スイッチの薄膜化を実現でき、これらの小型化、低
価格化も可能となる。
れば、この半導体磁気光学材料を用いた素子の小型化／
低価格化／高機能化が容易に可能となる。しかも半導体
をベースとして形成した材料であるから、半導体基板に
薄膜状に形成できる。例えば、半導体レーザと光導波路
型アイソレータとの一体化や、半導体光集積回路におけ
る光スイッチの薄膜化を実現でき、これらの小型化、低
価格化も可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。この実施形態では、Ｍｎ
Ａｓ：ＧａＡｓ系半導体磁気光学材料の試料を作製し、
その試料の磁気光学効果を測定することとする。
面に基づいて詳細に説明する。この実施形態では、Ｍｎ
Ａｓ：ＧａＡｓ系半導体磁気光学材料の試料を作製し、
その試料の磁気光学効果を測定することとする。
【００２２】図１はＭｎＡｓ：ＧａＡｓ系半導体磁気光
学材料による試料の構成例を示す断面図である。図にお
いて、薄膜１は、この発明に係る半導体磁気光学材料か
ら成るものであり、ここではＭｎＡｓ：ＧａＡｓ膜であ
る。すなわち、磁性体微粒子であるＭｎＡｓを、半導体
であるＧａＡｓ中に分子線エピタキシ法により均一に分
散させて形成した膜である。ＭｎＡｓの粒径は、例えば
１００Å程度である。この薄膜１を、ＧａＡｓ基板２の
上に成長（あるいは堆積、積層）させ、試料１０とし
た。半導体磁気光学材料の母体半導体、またその基板と
して、双方ともＧａＡｓを選んだが、これは現在、光通
信技術に用いられているレーザがＧａＡｓ系半導体から
構成されているので、磁気光学材料はそのＧａＡｓ系半
導体と容易に一体化可能であることが求められているか
らである。
学材料による試料の構成例を示す断面図である。図にお
いて、薄膜１は、この発明に係る半導体磁気光学材料か
ら成るものであり、ここではＭｎＡｓ：ＧａＡｓ膜であ
る。すなわち、磁性体微粒子であるＭｎＡｓを、半導体
であるＧａＡｓ中に分子線エピタキシ法により均一に分
散させて形成した膜である。ＭｎＡｓの粒径は、例えば
１００Å程度である。この薄膜１を、ＧａＡｓ基板２の
上に成長（あるいは堆積、積層）させ、試料１０とし
た。半導体磁気光学材料の母体半導体、またその基板と
して、双方ともＧａＡｓを選んだが、これは現在、光通
信技術に用いられているレーザがＧａＡｓ系半導体から
構成されているので、磁気光学材料はそのＧａＡｓ系半
導体と容易に一体化可能であることが求められているか
らである。
【００２３】上記の薄膜１の磁気光学効果を測定する際
には、ＧａＡｓ半導体基板２と薄膜１とを試料１０と
し、この試料１０に垂直方向からレーザ光を入射させ
る。
には、ＧａＡｓ半導体基板２と薄膜１とを試料１０と
し、この試料１０に垂直方向からレーザ光を入射させ
る。
【００２４】図２はこの発明に係る半導体磁気光学材料
（薄膜１）の磁気光学効果を測定する測定系を概略的に
示す図である。この測定系は、試料１０をサマリウムコ
バルト磁石７Ａ，７Ｂで形成した磁場内に配置し、その
試料１０の前段と後段にグラントムソンプリズム６Ａ，
６Ｂを、さらに最後段に光パワーメータ８をそれぞれ配
置して構成したものであり、光源には、０．９８μｍの
波長を持つレーザ光を出力する半導体レーザ３を用い、
測定に際しては、半導体レーザ３からのレーザ光を光ア
イソレータ４およびレンズ５を経由させて、測定系前段
のグラントムソンプリズム６Ａに入射させる。測定は室
温のもとで行われた。
（薄膜１）の磁気光学効果を測定する測定系を概略的に
示す図である。この測定系は、試料１０をサマリウムコ
バルト磁石７Ａ，７Ｂで形成した磁場内に配置し、その
試料１０の前段と後段にグラントムソンプリズム６Ａ，
６Ｂを、さらに最後段に光パワーメータ８をそれぞれ配
置して構成したものであり、光源には、０．９８μｍの
波長を持つレーザ光を出力する半導体レーザ３を用い、
測定に際しては、半導体レーザ３からのレーザ光を光ア
イソレータ４およびレンズ５を経由させて、測定系前段
のグラントムソンプリズム６Ａに入射させる。測定は室
温のもとで行われた。
【００２５】上記構成の測定系では、グラントムソンプ
リズム６Ａから試料１０に対して垂直に入射したレーザ
光は、薄膜１のファラデー効果によって、その偏光面が
所定角度だけ回転し、その回転角度がグラントムソンプ
リズム６Ｂと光パワーメータ８とで測定される。すなわ
ち、この測定系では、光アイソレータへの応用を前提と
したが、これは、特にＥＤＦＡの高効率励起に使われる
高性能光アイソレータの開発が、最近特に求められてい
るからである。
リズム６Ａから試料１０に対して垂直に入射したレーザ
光は、薄膜１のファラデー効果によって、その偏光面が
所定角度だけ回転し、その回転角度がグラントムソンプ
リズム６Ｂと光パワーメータ８とで測定される。すなわ
ち、この測定系では、光アイソレータへの応用を前提と
したが、これは、特にＥＤＦＡの高効率励起に使われる
高性能光アイソレータの開発が、最近特に求められてい
るからである。
【００２６】図３は上記測定系での性能評価結果を示す
図である。磁気光学効果（ここではファラデー効果）の
大きさは、光の偏光面を４５度回転させるのに必要な媒
質（物質）の厚さに換算して示した。なお、実際の光ア
イソレータでは、偏光面を４５度回転させるように素子
の厚さを調整している。
図である。磁気光学効果（ここではファラデー効果）の
大きさは、光の偏光面を４５度回転させるのに必要な媒
質（物質）の厚さに換算して示した。なお、実際の光ア
イソレータでは、偏光面を４５度回転させるように素子
の厚さを調整している。
【００２７】一般にファラデー効果としてのファラデー
回転角θＦは以下の式で表される。 θＦ［度］＝Ｖ［度／Ｏｅ／μｍ］×５０００［Ｏｅ］
×物質の厚さ［μｍ］ ここで、Ｖはベルデ定数であり、ファラデー回転の大き
さを表す係数、５０００Ｏｅは磁石７Ａ，７Ｂによる印
加磁界強度である。
回転角θＦは以下の式で表される。 θＦ［度］＝Ｖ［度／Ｏｅ／μｍ］×５０００［Ｏｅ］
×物質の厚さ［μｍ］ ここで、Ｖはベルデ定数であり、ファラデー回転の大き
さを表す係数、５０００Ｏｅは磁石７Ａ，７Ｂによる印
加磁界強度である。
【００２８】上記の式からわかるように、ベルデ定数Ｖ
が大きい材料であれば、光の偏光面を４５度回転させる
のに必要な物質の厚さはその値と反比例して薄くできる
ことになる。
が大きい材料であれば、光の偏光面を４５度回転させる
のに必要な物質の厚さはその値と反比例して薄くできる
ことになる。
【００２９】図３に示すように、０．９８μｍの波長で
その光の偏光面を４５度回転させるのに必要な物質の厚
さは、実用化されているテルル化カドミウムをベースと
した磁性半導体であるＣｄＭｎＨｇＴｅでは１４００μ
ｍ（１．４ｍｍ）であるのに対し、本発明に係るＭｎＡ
ｓ：ＧａＡｓ系ではわずか５．６μｍであることがわか
った。２５０倍もの性能を示している。参考のために、
１．３μｍの波長で実用化されているビスマス置換ガー
ネットと比較しても、約４０倍以上の性能を示してい
る。
その光の偏光面を４５度回転させるのに必要な物質の厚
さは、実用化されているテルル化カドミウムをベースと
した磁性半導体であるＣｄＭｎＨｇＴｅでは１４００μ
ｍ（１．４ｍｍ）であるのに対し、本発明に係るＭｎＡ
ｓ：ＧａＡｓ系ではわずか５．６μｍであることがわか
った。２５０倍もの性能を示している。参考のために、
１．３μｍの波長で実用化されているビスマス置換ガー
ネットと比較しても、約４０倍以上の性能を示してい
る。
【００３０】この結果は、本発明の系を用いれば、ベル
デ定数Ｖが非常に大きいため、厚さを薄くでき、磁気光
学素子としての小型化、薄膜化が図れることを示してい
る。さらに、半導体をベースとして形成した材料である
から、半導体基板との相性が良く薄膜状に形成でき、光
導波路型アイソレータの実現も容易であることを示して
いる。
デ定数Ｖが非常に大きいため、厚さを薄くでき、磁気光
学素子としての小型化、薄膜化が図れることを示してい
る。さらに、半導体をベースとして形成した材料である
から、半導体基板との相性が良く薄膜状に形成でき、光
導波路型アイソレータの実現も容易であることを示して
いる。
【００３１】また、実際の素子として供せられるために
は、下記の式で定義されるクロスニコルの条件を満たし
たときの消光比が、３０ｄＢ以上であることが必要であ
るが、性能評価の結果３８ｄＢであり、本発明の系はこ
の点でも十分実用レベルに達していることが明らかにな
った。 消光比＝（直交ニコルの光透過率）／（平行ニコルの光
透過率）
は、下記の式で定義されるクロスニコルの条件を満たし
たときの消光比が、３０ｄＢ以上であることが必要であ
るが、性能評価の結果３８ｄＢであり、本発明の系はこ
の点でも十分実用レベルに達していることが明らかにな
った。 消光比＝（直交ニコルの光透過率）／（平行ニコルの光
透過率）
【００３２】更に、磁性体微粒子の大きさを変えること
により、回転角の大きさや磁場に対する感度を制御でき
ること、またこの材料には経時変化がないこと等から、
この発明に係る半導体磁気光学材料は、磁気光学材料と
して応用上問題のないことがわかった。
により、回転角の大きさや磁場に対する感度を制御でき
ること、またこの材料には経時変化がないこと等から、
この発明に係る半導体磁気光学材料は、磁気光学材料と
して応用上問題のないことがわかった。
【００３３】このように、この実施形態のＭｎＡｓ：Ｇ
ａＡｓ系は、室温であっても、大きな磁気光学効果を示
すため、薄膜化しても十分にその機能を達成でき、した
がって小型化、低価格化を行うことができる。
ａＡｓ系は、室温であっても、大きな磁気光学効果を示
すため、薄膜化しても十分にその機能を達成でき、した
がって小型化、低価格化を行うことができる。
【００３４】上記の説明では、この発明の半導体磁気光
学材料を光アイソレータに適用すべく、そのファラデー
効果に着目して説明したが、この発明の半導体磁気光学
材料は、その他の磁気光学効果、例えばコットン・ムー
トン効果や磁気カー効果に関しても、同様に大きな効果
を示すものである。
学材料を光アイソレータに適用すべく、そのファラデー
効果に着目して説明したが、この発明の半導体磁気光学
材料は、その他の磁気光学効果、例えばコットン・ムー
トン効果や磁気カー効果に関しても、同様に大きな効果
を示すものである。
【００３５】また、母体となる半導体をＧａＡｓとした
が、その他の半導体、例えばＳｉのようなIV族半導体、
ＧａＡｓ以外の III−Ｖ族半導体等、磁性体微粒子を分
散可能なものであればいかなるものでもよい。半導体は
そのエネルギーギャップを自由に変えることが出来るこ
とから、いかなる波長領域にも対応する半導体磁気光学
材料となる。
が、その他の半導体、例えばＳｉのようなIV族半導体、
ＧａＡｓ以外の III−Ｖ族半導体等、磁性体微粒子を分
散可能なものであればいかなるものでもよい。半導体は
そのエネルギーギャップを自由に変えることが出来るこ
とから、いかなる波長領域にも対応する半導体磁気光学
材料となる。
【００３６】さらに、磁性体微粒子を磁性化合物のＭｎ
Ａｓとしたが、その他の磁性体微粒子、例えばＦｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉのような磁性元素、ＭｎＧａのような磁性化合
物等いかなるものでもよい。また、その磁気転移温度、
飽和磁場等の磁気的性質を制御するために、それらのう
ち複数の種類のものを混合したり、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、
Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉの元素のうち少なくとも一種を適宜添
加してもよい。
Ａｓとしたが、その他の磁性体微粒子、例えばＦｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉのような磁性元素、ＭｎＧａのような磁性化合
物等いかなるものでもよい。また、その磁気転移温度、
飽和磁場等の磁気的性質を制御するために、それらのう
ち複数の種類のものを混合したり、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、
Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉの元素のうち少なくとも一種を適宜添
加してもよい。
【００３７】また、磁性体微粒子を半導体中に分散させ
る方法として、分子線エピタキシ法を挙げたが、気相成
長法、スパッタリング法、レーザアブレーション法等の
同時蒸着法や、それらに熱、レーザ、電子ビーム処理を
複合する等、半導体中に磁性体微粒子を形成するもので
あればいかなるものでもよい。
る方法として、分子線エピタキシ法を挙げたが、気相成
長法、スパッタリング法、レーザアブレーション法等の
同時蒸着法や、それらに熱、レーザ、電子ビーム処理を
複合する等、半導体中に磁性体微粒子を形成するもので
あればいかなるものでもよい。
【００３８】従来の半導体テクノロジーを活用すれば、
これらの半導体磁気光学材料を用いた素子の小型化／低
価格化／高機能化が容易に可能となる。しかも半導体を
ベースとして形成した材料であるから、半導体基板に薄
膜状に形成できる。例えば、半導体レーザと光導波路型
アイソレータとの一体化や、半導体光集積回路における
光スイッチの薄膜化を実現でき、これらの小型化、低価
格化も可能となる。
これらの半導体磁気光学材料を用いた素子の小型化／低
価格化／高機能化が容易に可能となる。しかも半導体を
ベースとして形成した材料であるから、半導体基板に薄
膜状に形成できる。例えば、半導体レーザと光導波路型
アイソレータとの一体化や、半導体光集積回路における
光スイッチの薄膜化を実現でき、これらの小型化、低価
格化も可能となる。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明では、半導体中に磁性体微粒子を分散させることによ
って、大きな磁気光学効果を示す半導体磁気光学材料を
作製することが可能になった。
明では、半導体中に磁性体微粒子を分散させることによ
って、大きな磁気光学効果を示す半導体磁気光学材料を
作製することが可能になった。
【００４０】母体となる半導体を変えることによって任
意の波長領域で、しかも室温のもとでも大きな磁気光学
効果を示すため、例えば現在用いられている光アイソレ
ータに使用のいろいろな波長領域に対応する種々の磁気
光学材料の全てに代わって使用可能となり、またその磁
気光学効果が大きいため、薄膜化しても十分にその機能
を達成でき、したがって小型化、低価格化が可能とな
る。
意の波長領域で、しかも室温のもとでも大きな磁気光学
効果を示すため、例えば現在用いられている光アイソレ
ータに使用のいろいろな波長領域に対応する種々の磁気
光学材料の全てに代わって使用可能となり、またその磁
気光学効果が大きいため、薄膜化しても十分にその機能
を達成でき、したがって小型化、低価格化が可能とな
る。
【００４１】また、従来の半導体テクノロジーを活用す
れば、これらの半導体磁気光学材料を用いた素子の小型
化／低価格化／高機能化が容易に可能となる。しかも半
導体をベースとして形成した材料であるから、半導体基
板に薄膜状に形成できる。例えば、半導体レーザと光導
波路型アイソレータとの一体化や、半導体光集積回路に
おける光スイッチの薄膜化を実現でき、これらの小型
化、低価格化も可能となる。
れば、これらの半導体磁気光学材料を用いた素子の小型
化／低価格化／高機能化が容易に可能となる。しかも半
導体をベースとして形成した材料であるから、半導体基
板に薄膜状に形成できる。例えば、半導体レーザと光導
波路型アイソレータとの一体化や、半導体光集積回路に
おける光スイッチの薄膜化を実現でき、これらの小型
化、低価格化も可能となる。
【図１】ＭｎＡｓ：ＧａＡｓ系半導体磁気光学材料によ
る試料の構成例を示す断面図である。
る試料の構成例を示す断面図である。
【図２】この発明に係る半導体磁気光学材料の磁気光学
効果を測定する測定系を概略的に示す図である。
効果を測定する測定系を概略的に示す図である。
【図３】測定系での性能評価結果を示す図であり、磁気
光学効果によってレーザ光の偏光面を４５度回転するの
に必要なそれぞれの物質の厚さ、およびグラントムソン
プリズムがクロスニコルの条件になったときの消光比を
示す。
光学効果によってレーザ光の偏光面を４５度回転するの
に必要なそれぞれの物質の厚さ、およびグラントムソン
プリズムがクロスニコルの条件になったときの消光比を
示す。
１ ＭｎＡｓ：ＧａＡｓ膜（この発明の半導体磁気光学
材料） ２ ＧａＡｓ基板（半導体基板） ３ 半導体レーザ ４ 光アイソレータ ５ レンズ ６Ａ，６Ｂ グラントムソンプリズム ７Ａ，７Ｂ サマリウムコバルト磁石 ８ 光パワーメータ １０ 試料
材料） ２ ＧａＡｓ基板（半導体基板） ３ 半導体レーザ ４ 光アイソレータ ５ レンズ ６Ａ，６Ｂ グラントムソンプリズム ７Ａ，７Ｂ サマリウムコバルト磁石 ８ 光パワーメータ １０ 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野寺 晃一 茨城県つくば市大字花島新田字北原28番 １号 株式会社トーキン内 審査官 津田 俊明 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/09 501 G02B 27/28
Claims (1)
- 【請求項１】 磁性体微粒子を分散させた半導体から成
り、室温で磁気光学効果を示すことを特徴とする半導体
磁気光学材料。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9005628A JP2879433B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 半導体磁気光学材料 |
| US09/007,515 US6132524A (en) | 1997-01-16 | 1998-01-15 | Semiconductor magneto-optical material |
| US09/556,405 US6348165B1 (en) | 1997-01-16 | 2000-04-24 | Semiconductor magneto-optical material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9005628A JP2879433B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 半導体磁気光学材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206811A JPH10206811A (ja) | 1998-08-07 |
| JP2879433B2 true JP2879433B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=11616427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9005628A Expired - Lifetime JP2879433B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 半導体磁気光学材料 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6132524A (ja) |
| JP (1) | JP2879433B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1158507A4 (en) * | 1999-02-09 | 2006-07-26 | Japan Science & Tech Agency | MAGNETO-OPTICAL RECORDING MEDIUM AND MAGNETO-OPTICAL RECORDING DEVICE |
| JP3054707B1 (ja) * | 1999-03-19 | 2000-06-19 | 東京大学長 | 光アイソレ―タ |
| JP4496320B2 (ja) | 1999-03-25 | 2010-07-07 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 磁気抵抗効果薄膜 |
| JP2001174770A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-29 | Japan Science & Technology Corp | 半導体磁気光学効果装置及びその製造方法 |
| JP3537086B2 (ja) * | 2000-09-08 | 2004-06-14 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | スピンエレクトロニクス材料およびその作製方法 |
| US6355561B1 (en) * | 2000-11-21 | 2002-03-12 | Micron Technology, Inc. | ALD method to improve surface coverage |
| CN100466322C (zh) * | 2001-01-19 | 2009-03-04 | 松下电器产业株式会社 | 磁存储元件、其制造方法和驱动方法、及存储器阵列 |
| WO2006015321A2 (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Univ Boise State | TRANSITION METAL DOPED OXIDE SEMICONDUCTOR HAVING AMBIENT TEMPERATURE FERROMAGNETISM AND METHOD OF DETECTING GAS BY DETECTING CHANGES IN MAGNETIC PROPERTIES |
| EP1938343A4 (en) * | 2005-10-17 | 2010-07-28 | Agency Science Tech & Res | NEW PHASE CHANGE MATERIAL |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0834154B2 (ja) * | 1986-11-06 | 1996-03-29 | ソニー株式会社 | 軟磁性薄膜 |
| US5657151A (en) * | 1993-12-09 | 1997-08-12 | Lucent Technologies Inc. | Polarization scrambler/modulator |
| US5790299A (en) * | 1995-12-15 | 1998-08-04 | Optics For Research | Optical isolator employing a cadmium-zinc-tellurium composition |
-
1997
- 1997-01-16 JP JP9005628A patent/JP2879433B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-01-15 US US09/007,515 patent/US6132524A/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-04-24 US US09/556,405 patent/US6348165B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6348165B1 (en) | 2002-02-19 |
| JPH10206811A (ja) | 1998-08-07 |
| US6132524A (en) | 2000-10-17 |
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