JP5568073B2 - Bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal, method for producing the same, and Faraday rotator - Google Patents

Bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal, method for producing the same, and Faraday rotator Download PDF

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Description

本発明は、例えば、光アイソレータ、光サーキュレータ、光アッテネータなどの磁気光学素子に用いられるビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶とその製造方法に関する。   The present invention relates to a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal used in magneto-optical elements such as optical isolators, optical circulators, and optical attenuators, and a method for producing the same.

光アイソレータなどの磁気光学素子については、従来、液相エピタキシャル法で基板結晶に成長させたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶が用いられているが、ガーネット結晶中には、製造の際に用いられるフラックス成分としての酸化鉛から鉛が混入していた。   For magneto-optical elements such as optical isolators, bismuth-substituted rare earth iron garnet crystals grown on substrate crystals by liquid phase epitaxy have been used in the past, but in garnet crystals, flux components used during production As a result, lead was mixed from lead oxide.

近年では環境に対する規制が厳しくなってきており、鉛の含有量の規制は、例えば、RoHS指令「電気電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する欧州議会および理事会指令」で実質的に非含有とみなされる1000ppm以下とすることが求められている。   In recent years, environmental regulations have become stricter. For example, the regulation of lead content is virtually non-compliant with the RoHS Directive “European Parliament and Council Directive on Restriction of Use of Specific Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment”. It is required to be 1000 ppm or less, which is considered to be contained.

そのため、この問題を解決する方法として、融液を構成する酸化鉛のモル濃度を減らす方法(特許文献1)が提案されているが、酸化鉛のモル濃度を減らした分、融液を構成する酸化ビスマスの濃度が増加し、一般的に坩堝材として使われる白金の溶解が進むという欠点が生じる。   Therefore, as a method for solving this problem, a method of reducing the molar concentration of lead oxide constituting the melt (Patent Document 1) has been proposed. However, the melt is constituted by reducing the molar concentration of lead oxide. The density | concentration of bismuth oxide increases and the fault that the melt | dissolution of platinum generally used as a crucible material progresses.

融液中に白金が溶解するということは、単に坩堝材が減肉するだけでなく、白金はPt4+となりガーネット単結晶中に混入し、本来Fe3+であるべき鉄イオンの価数を、Fe2+といったファラデー素子で使う波長域で光吸収を持つイオン種に変化させてしまう(課題1)。さらに、Pt4+はガーネット単結晶の[a]サイトに入るため、飽和磁化を大きくし、これを抑えるために非磁性元素を多く添加するとファラデー回転能が低下するといった不都合が生じる(課題2)。 The fact that platinum is dissolved in the melt means that not only the crucible material is thinned, but platinum becomes Pt 4+ and is mixed into the garnet single crystal, and the valence of iron ions that should originally be Fe 3+ It is changed to an ion species having light absorption in the wavelength region used by the Faraday element such as 2+ (Problem 1). Furthermore, since Pt 4+ enters the [a] site of the garnet single crystal, increasing the saturation magnetization, and adding a large amount of nonmagnetic elements to suppress this causes the disadvantage that the Faraday rotation ability is reduced (Problem 2).

この白金坩堝の溶解による問題を防ぐ方法として、例えば特許文献2では、坩堝材として金を用いることが提案されている。しかし、金の融点は1063℃であり、結晶成分を完全に溶解する温度として採用される1000℃程度に近いため、坩堝が変形したり、時には破損するという不都合がある。この結晶成分を完全に溶解する温度を、坩堝の損傷を避けるために1000℃以下とすると、結晶成分が完全にガーネット構造になりきることができていないため、「異物」が生じ、育成されるビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶の結晶性が悪くなり、結晶が割れやすくなり、育成結晶の消光性能が劣化するなどの問題があった。   As a method for preventing the problem caused by melting of the platinum crucible, for example, Patent Document 2 proposes to use gold as a crucible material. However, the melting point of gold is 1063 ° C., which is close to about 1000 ° C., which is adopted as a temperature at which the crystal components are completely dissolved, so that there is a disadvantage that the crucible is deformed or sometimes broken. If the temperature at which this crystal component is completely dissolved is 1000 ° C. or less in order to avoid damaging the crucible, the crystal component cannot be completely formed into a garnet structure, so that “foreign matter” is generated and grown. There has been a problem that the crystallinity of the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal is deteriorated, the crystal is easily broken, and the quenching performance of the grown crystal is deteriorated.

特開2007−165668号公報JP 2007-165668 A 特開2008−273776号公報JP 2008-237776 A 特開2011−011944号公報JP 2011-011944 A

課題1のファラデー素子で使う波長域での光吸収を抑えるために、少量のPbOを添加したり、NaなどのI族元素やMgなどのII族元素を酸化物の形態などで添加することも行なわれている(特許文献2,3)。しかし、融液内部で生じるFe2+が少量であり、かつ、ガーネットエピタキシャル膜を育成中にも白金坩堝や白金ジグの溶解によりFe2+が次々と生じるために、添加すべきPbO、NaOH、MgOの量を決めるのは不可能に近く、結果として300μm以上といった厚膜が必要とされる光通信用のファラデー素子の光吸収を安定して抑えることは困難であった。また、有害物や劇物とされるPbOやNaOHを取り扱うには危険が伴うことより、できれば避けたいという要求がある。 In order to suppress light absorption in the wavelength range used in the Faraday element of Problem 1, a small amount of PbO may be added, or a Group I element such as Na or a Group II element such as Mg may be added in the form of an oxide. (Patent Documents 2 and 3). However, since Fe 2+ generated in the melt is small, and Fe 2+ is generated one after another due to dissolution of the platinum crucible and the platinum jig even while the garnet epitaxial film is grown, PbO, NaOH, MgO to be added It is almost impossible to determine the amount, and as a result, it has been difficult to stably suppress the light absorption of the Faraday element for optical communication that requires a thick film of 300 μm or more. In addition, handling PbO and NaOH, which are regarded as harmful and deleterious substances, involves danger, and there is a demand to avoid them if possible.

次に、課題2について詳述する。
ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶はガーネット結晶構造であり、この結晶構造は{c}、[a]、(d)で示される3種の陽イオンサイトで構成され、{c}サイトは組成式の式量で3.0、[a]サイトは組成式の式量で2.0、(d)サイトは組成式の式量で3.0となり、ビスマス元素や希土類元素は{c}サイトに位置し、Fe元素は[a]サイトと(d)サイトに位置するとともに反強磁性的に結合している。[a],(d)サイトが全てFe元素で占められているときは、[a]サイトには式量で2.0、(d)サイトには式量で3.0のFe元素が入り、反強磁性的に結合していることより、3.0−2.0、つまり差し引き式量で1.0の磁気モーメントが飽和磁化の大きさと関係する。なお、光の偏光面を回転させる能力であるファラデー回転能には、サイトに関わらず式量で5.0のFe元素が関与する。
Next, Problem 2 will be described in detail.
The bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal has a garnet crystal structure, and this crystal structure is composed of three types of cation sites represented by {c}, [a], and (d), and the {c} site is a formula of the composition formula The amount is 3.0, the [a] site is 2.0 in the formula of the composition formula, the (d) site is 3.0 in the formula of the composition formula, and the bismuth element and the rare earth element are located at the {c} site. Fe elements are located at the [a] and (d) sites and are antiferromagnetically coupled. When [a], (d) sites are all occupied by Fe element, [a] site contains 2.0 Fe element, and (d) site contains 3.0 elemental Fe element. Because of the antiferromagnetic coupling, a magnetic moment of 3.0 to 2.0, that is, 1.0 as a subtraction amount, is related to the magnitude of the saturation magnetization. Note that the Faraday rotation ability, which is the ability to rotate the polarization plane of light, involves an Fe element of 5.0 in the formula amount regardless of the site.

前述したように酸化ビスマス量を増やすことで融液中のPt4+の量が増加し、このPt4+はビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶中の[a]サイトに入るため、(d)サイト−[a]サイトで与えられる磁気モーメントは大きくなり、つまり、飽和磁化は増加する。ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶は、ファラデー回転子として周囲に配置される磁石で磁気的に飽和させた状態で使われるため、飽和させるための磁場が大きくなることは、周囲に配置する磁石の形状の増大につながり、市場の要求である小型化に反し、好ましくない。
このため、一般的には、Feイオンに近似しているがやや小さなイオン半径を持つGa元素を添加することで、主に(d)サイトのFe元素を置換して飽和磁化を下げるといったことが行なわれる。しかし、Gaイオンは[a]サイトのFe元素を置換するため、Ga元素の添加量は多くなり、添加量の増加はFe元素量の希釈につながり、ファラデー回転能の劣化が生じる。ファラデー回転能の劣化は、ファラデー回転子として一般的に要求される偏光面を45度回転させるための厚みを増加させることになり、つまり、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶のエピタキシャル膜の厚さを増加させることになるため、結晶成長が困難となる。
As described above, increasing the amount of bismuth oxide increases the amount of Pt 4+ in the melt, and this Pt 4+ enters the [a] site in the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal. ] The magnetic moment applied at the site increases, that is, the saturation magnetization increases. Bismuth-substituted rare earth iron garnet crystals are used as a Faraday rotator in a magnetically saturated state with a magnet arranged around it, so that the magnetic field for saturation increases due to the shape of the magnet arranged around it. Contrary to the downsizing that is a market requirement, this is not preferable.
For this reason, in general, by adding a Ga element that is similar to Fe ions but has a slightly smaller ion radius, the saturation magnetization is lowered mainly by substituting the Fe element at the (d) site. Done. However, since Ga ions replace the Fe element at the [a] site, the amount of Ga element added increases, and an increase in the amount of addition leads to dilution of the amount of Fe element, resulting in degradation of the Faraday rotation capability. Degradation of Faraday rotatory power increases the thickness required to rotate the polarization plane generally required for a Faraday rotator by 45 degrees, that is, increases the thickness of the epitaxial film of the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal. Therefore, crystal growth becomes difficult.

ファラデー回転能の劣化を抑える方法として、特許文献3では、二価となるCa元素を添加したうえで、Al元素といった比較的イオン半径が小さな元素を選択することで、優先的に(d)サイトの置換を進める、つまり、[a]と(d)サイトの合計のFe元素量の減少を抑えながら、(d)サイトの置換量を上げることで飽和磁化を下げるといった手法が開示されている。ただ、特許文献3では実施例に記載されているように、CaOの添加と共にPbOを多量に添加しており、鉛を実質的に含有しないという技術ではない。これは、CaOの添加だけでは安定して光吸収損失を抑えることができないため、PbOを添加したものと思われる。   As a method for suppressing the degradation of the Faraday rotation ability, in Patent Document 3, a divalent Ca element is added, and an element having a relatively small ionic radius, such as an Al element, is selected preferentially (d) site. In other words, a technique is disclosed in which the saturation magnetization is lowered by increasing the substitution amount of (d) sites while suppressing the decrease in the total amount of Fe element of [a] and (d) sites. However, in Patent Document 3, as described in the Examples, a large amount of PbO is added together with the addition of CaO, and this is not a technique that does not substantially contain lead. This seems to be because PbO was added because light absorption loss cannot be suppressed stably only by adding CaO.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、有害性が大きいとされる鉛を実質的に含有せず、結晶特性に優れ、かつ、ファラデー回転子としたときの光透過性やファラデー回転能の劣化がみられないビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, does not substantially contain lead that is considered to be highly harmful, has excellent crystal characteristics, and has a light transmission property when used as a Faraday rotator. Another object of the present invention is to provide a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal in which deterioration of the Faraday rotation ability is not observed.

上記目的を達成するために、本発明は、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶であって、該ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶は、組成式
(BiR)3−aM1Fe5−b−c−dAlPtM212
(R:ランタノイド金属及びYのうちから選択される一種または二種以上の元素、
M1:Ca及びSrから選択される一種または二種の元素、
M2:Ge及びSiから選択される一種または二種の元素、
0.01<a<0.1,0.15≦b+d≦0.6,0.01≦c≦0.04,a=c+d)
で表されるものであることを特徴とするビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal, the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal having a composition formula (BiR) 3-a M1 a Fe 5- bcd Al b Pt c M2 d O 12
(R: one or more elements selected from lanthanoid metals and Y,
M1: one or two elements selected from Ca and Sr,
M2: one or two elements selected from Ge and Si,
0.01 <a <0.1, 0.15 ≦ b + d ≦ 0.6, 0.01 ≦ c ≦ 0.04, a = c + d)
A bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal is provided.

このようなビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶であれば、鉛を実質的に含有せず、かつ、ファラデー回転子としたときの光透過性及びファラデー回転能の劣化や、飽和磁化の増大がほとんど無い。このため、結晶の厚みを抑えることができ、結晶特性が優れたものとなる。従って、有害性が無い、高品質のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶となる。   Such a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal does not substantially contain lead, and there is almost no deterioration in light transmittance and Faraday rotation capability when the Faraday rotator is used, and no increase in saturation magnetization. For this reason, the thickness of the crystal can be suppressed, and the crystal characteristics are excellent. Therefore, it becomes a high-quality bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal that is not harmful.

このとき、前記組成式において前記Rが、TbとYb、TbとHo、あるいはTbとGdであることが好ましい。
このような元素であれば、飽和磁化がより低く、磁化処理を行なうと角形ヒステリシスを持つビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶となる。
At this time, it is preferable that R in the composition formula is Tb and Yb, Tb and Ho, or Tb and Gd.
With such an element, the saturation magnetization is lower, and a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal having a square hysteresis is obtained when the magnetization process is performed.

また、本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶から構成されたものであることを特徴とする厚さ700μm以下のファラデー回転子を提供する。
このように本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶から構成されたものであれば、厚さ700μm以下で十分なファラデー回転能を有し、容易に作製できるファラデー回転子となる。
Further, the present invention provides a Faraday rotator having a thickness of 700 μm or less, which is composed of the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal of the present invention.
Thus, if it is comprised from the bismuth substitution rare earth iron garnet crystal | crystallization of this invention, it will become a Faraday rotator which has sufficient Faraday rotation ability in thickness of 700 micrometers or less, and can be produced easily.

また、本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶から構成されたファラデー回転子であって、飽和磁化が200ガウス以下であり、角型ヒステリシスを持つものであることを特徴とするファラデー回転子を提供する。
このように組成式においてRが、TbとYb、TbとHo、あるいはTbとGdである本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶から構成されたものであれば、飽和磁化が200ガウス以下であり、角型ヒステリシスを持つ高品質のファラデー回転子となる。
The present invention also provides a Faraday rotator composed of a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal according to the present invention, having a saturation magnetization of 200 gauss or less and having a square hysteresis. .
Thus, if the composition formula is composed of the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal of the present invention in which R is Tb and Yb, Tb and Ho, or Tb and Gd, the saturation magnetization is 200 gauss or less. A high-quality Faraday rotator with square hysteresis.

また、液相エピタキシャル法により、白金坩堝内で溶融したフラックス組成物中でビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させるビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶の製造方法であって、組成式
(BiR)3−aM1Fe5−b−c−dAlPtM212
(R:ランタノイド金属及びYのうちから選択される一種または二種以上の元素、
M1:Ca及びSrから選択される一種または二種の元素、
M2:Ge及びSiから選択される一種または二種の元素、
0.01<a<0.1,0.15≦b+d≦0.6,0.01≦c≦0.04,a=c+d)
で表される前記ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させることを特徴とするビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶の製造方法を提供する。
Also, a method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal in which a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal is grown in a flux composition melted in a platinum crucible by a liquid phase epitaxial method, the composition formula (BiR) 3-a M1 a Fe 5-b-c-d Al b Pt c M2 d O 12
(R: one or more elements selected from lanthanoid metals and Y,
M1: one or two elements selected from Ca and Sr,
M2: one or two elements selected from Ge and Si,
0.01 <a <0.1, 0.15 ≦ b + d ≦ 0.6, 0.01 ≦ c ≦ 0.04, a = c + d)
A method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal represented by the formula:

このようにビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を製造することで、鉛を実質的に含有せず、かつ、ファラデー回転子としたときの光透過性及びファラデー回転能の劣化や、飽和磁化の増大がほとんど無い結晶を製造できる。このため、結晶の厚みを抑えることができ、結晶特性が優れたものを容易に製造できる。また、白金坩堝を用いることができるため、成長温度における坩堝の変形等の問題が生じない。従って、有害性が無い、高品質のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を安定して製造できる。   By producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal in this way, there is almost no deterioration of optical transparency and Faraday rotability when the Faraday rotator is made substantially free of lead and an increase in saturation magnetization. No crystals can be produced. For this reason, the thickness of the crystal can be suppressed, and an excellent crystal characteristic can be easily manufactured. Further, since a platinum crucible can be used, problems such as deformation of the crucible at the growth temperature do not occur. Therefore, it is possible to stably produce a high-quality bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal that is not harmful.

以上のように、本発明によれば、有害性が大きいとされる鉛を実質的に含有せず、結晶特性に優れ、かつ、ファラデー回転子としたときの光透過性やファラデー回転能の劣化がみられないビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を提供することができる。   As described above, according to the present invention, lead that is considered to be highly harmful is not substantially contained, crystal characteristics are excellent, and light transmittance and Faraday rotability when a Faraday rotator is used are deteriorated. It is possible to provide a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal in which no crack is observed.

従来のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を製造する際に、環境に影響を与える鉛の結晶中への混入や、製造されるガーネット結晶の光吸収やファラデー回転能の劣化等が問題となっていた。   When manufacturing a conventional bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal, there are problems such as contamination of lead into the crystal which affects the environment, light absorption of the manufactured garnet crystal, deterioration of Faraday rotation ability, and the like.

本発明者は、上記のような問題に対して、酸化鉛を全く含有しない融液から白金坩堝を用いて液相エピタキシャル法によって成長させて得られるビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶について種々検討した。
その結果、融液中に二価となる炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、酸化カルシウム、あるいは酸化ストロンチウムおよび四価となる酸化ゲルマニウムあるいは酸化ケイ素を含有させることで、得られたビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶の特性が優れたものであることを確認して、本発明を完成させた。
In order to solve the above problems, the present inventor has made various studies on bismuth-substituted rare earth iron garnet crystals obtained by growing from a melt containing no lead oxide by a liquid phase epitaxial method using a platinum crucible.
As a result, by adding divalent calcium carbonate, strontium carbonate, calcium oxide, or strontium oxide and tetravalent germanium oxide or silicon oxide in the melt, the characteristics of the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystals obtained. Was confirmed to be excellent, and the present invention was completed.

以下、本発明について、実施態様の一例として詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶は、組成式
(BiR)3−aM1Fe5−b−c−dAlPtM212
(R:ランタノイド金属及びYのうちから選択される一種または二種以上の元素、
M1:Ca及びSrから選択される一種または二種の元素、
M2:Ge及びSiから選択される一種または二種の元素、
0.01<a<0.1,0.15≦b+d≦0.6,0.01≦c≦0.04,a=c+d)
で表されるものである。
なお、(BiR)3−aは、Bi量とR量の合計が3−aになることを表す。
Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail as an example of an embodiment, this invention is not limited to this.
Bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal of the present invention, formula (BiR) 3-a M1 a Fe 5-b-c-d Al b Pt c M2 d O 12
(R: one or more elements selected from lanthanoid metals and Y,
M1: one or two elements selected from Ca and Sr,
M2: one or two elements selected from Ge and Si,
0.01 <a <0.1, 0.15 ≦ b + d ≦ 0.6, 0.01 ≦ c ≦ 0.04, a = c + d)
It is represented by
Note that (BiR) 3-a represents that the sum of the Bi amount and the R amount is 3-a.

このようなビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶であれば、鉛を実質的に含有せず、エピタキシャル膜の厚みを抑えることができるため結晶特性が優れたものとなる。また、結晶を育成するときに坩堝材である白金の溶解に伴い発生するPt4+により生成するFe2+を、二価の陽イオンとなりかつガーネット結晶構造の{c}サイトに位置する元素であるM1を含むことで、Fe元素の希釈に至らずにFe2+の生成を抑えることができ、光吸収を小さくできる。さらに、四価の陽イオンとなりかつガーネット結晶構造の主に(d)サイトに位置する元素であるM2を含むことで、飽和磁化の調整が可能となり、M1と組み合わせることで安定的に光吸収を抑え、かつ、Fe元素の希釈を抑えることができる結晶となる。 Such a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal has excellent crystal characteristics because it contains substantially no lead and can suppress the thickness of the epitaxial film. Further, Fe 2+ generated by Pt 4+ generated along with the dissolution of platinum which is a crucible material when growing a crystal becomes a divalent cation and M1 which is an element located at the {c} site of the garnet crystal structure. As a result, the formation of Fe 2+ can be suppressed without leading to dilution of the Fe element, and the light absorption can be reduced. Furthermore, saturation magnetization can be adjusted by including M2, which is a tetravalent cation and is an element mainly located at the (d) site of the garnet crystal structure. By combining with M1, light absorption can be stably performed. It becomes the crystal | crystallization which can suppress and can suppress the dilution of Fe element.

本発明では、上記組成式においてRは、光学特性と磁気特性を考慮し、かつ、育成基板との格子定数の適合性等を考慮して、ランタノイド金属あるいはY(イットリウム)より選択される1種または2種以上の元素とすればよい。これらの中でも、光通信波長帯域で光吸収がないY、Gd、Tb、Ho、Yb、Luが好ましく用いられる。特には、Rとして、TbとYb、TbとHo、あるいはTbとGdを選択すれば、Al元素の添加量を増やして飽和磁化を200ガウス以下にでき、5Kエルステッド程度の外部磁界下で磁化処理を行なうことで角型ヒステリシスを持つファラデー回転子とすることができる。   In the present invention, in the above composition formula, R is one selected from a lanthanide metal or Y (yttrium) in consideration of optical characteristics and magnetic characteristics, and in consideration of lattice constant compatibility with the growth substrate. Alternatively, two or more elements may be used. Among these, Y, Gd, Tb, Ho, Yb, and Lu that do not absorb light in the optical communication wavelength band are preferably used. In particular, if Tb and Yb, Tb and Ho, or Tb and Gd are selected as R, the amount of addition of Al element can be increased to reduce the saturation magnetization to 200 gauss or less, and the magnetization process can be performed under an external magnetic field of about 5K Oersted. By performing the above, a Faraday rotator having a square hysteresis can be obtained.

また、M1は二価の陽イオンとなる元素のなかでも比較的イオン半径が大きく、ガーネット結晶構造の{c}サイトに入るCaやSrより選択される。
M2は四価の陽イオンとなる元素の中でも比較的イオン半径が小さく、ガーネット結晶構造の主に(d)サイトに入るGeやSiより選択される。
M1 has a relatively large ionic radius among the elements that are divalent cations, and is selected from Ca and Sr that enter the {c} site of the garnet crystal structure.
M2 has a relatively small ionic radius among elements that become tetravalent cations, and is mainly selected from Ge or Si entering the (d) site of the garnet crystal structure.

また、本発明で結晶に含有させる二価元素となるM1は、ガーネット結晶構造の{c}サイトに入り、M2は主に(d)サイトに入ることで、Fe元素の希釈を最小限とすることができ、ファラデー回転能の劣化を最小限に抑えつつ、飽和磁化を所望とされる800ガウス以下に調整することができるという優位性を持っている。
一方、従来用いられていたPbは、1種の元素でPb2+とPb4+の両方になることができ、光学特性の改善には非常に好都合の元素であったが、その有害性のために使用できない。
Further, M1, which is a divalent element contained in the crystal in the present invention, enters the {c} site of the garnet crystal structure, and M2 mainly enters the (d) site, thereby minimizing the dilution of the Fe element. The saturation magnetization can be adjusted to 800 gauss or less as desired while minimizing the deterioration of the Faraday rotation capability.
On the other hand, conventionally used Pb can be both Pb 2+ and Pb 4+ with one kind of element, and was an extremely favorable element for improving optical properties. I can not use it.

また、本発明では、Fe元素との置換量を0.15≦b+d≦0.6,0.01≦c≦0.04とする。
ファラデー回転子の厚さが700μmを超えると、その回転子を製造するための結晶は、ラップ代や研磨代が必要なため750μm以上の厚さが必要となり、これほど厚い結晶のエピタキシャル成長は非常に困難なものとなる。従って、本発明の結晶の組成が上記範囲であれば、厚さ300μm〜700μmのファラデー回転子を提供することができる。
In the present invention, the substitution amount with the Fe element is 0.15 ≦ b + d ≦ 0.6, 0.01 ≦ c ≦ 0.04.
When the thickness of the Faraday rotator exceeds 700 μm, the crystal for manufacturing the rotator requires a lapping allowance and a polishing allowance, and thus a thickness of 750 μm or more is required. It will be difficult. Therefore, if the composition of the crystal of the present invention is within the above range, a Faraday rotator having a thickness of 300 μm to 700 μm can be provided.

ここで、本発明では、結晶における電荷が中性になるためにa=c+dが要求され、酸化鉛を実質的に含まない酸化ビスマスでフラックスを構成する融液から結晶を成長させると、Pt量のcは0.01≦c≦0.04と、不純物とはいえない大きな値となる。この四価のPtイオンを中和させるCaやSrの量は、Ptイオンの量よりわずかでも多くすることでM2で示されるGeやSiを結晶に必ず含ませ、白金以外で、二価と四価の陽イオンを融液中に共存させる。これにより、成長させるエピタキシャル膜の厚さが厚い場合、つまり、結晶成長が長時間にわたって続いた場合でも、Fe3+の価数が変化せずにファラデー回転子としたときの光吸収損失を抑えることができる。 Here, in the present invention, since a charge in the crystal becomes neutral, a = c + d is required, and when the crystal is grown from a melt constituting the flux with bismuth oxide substantially not containing lead oxide, C of 0.01 ≦ c ≦ 0.04 is a large value that cannot be said to be an impurity. The amount of Ca or Sr that neutralizes the tetravalent Pt ions is slightly greater than the amount of Pt ions, so that Ge or Si indicated by M2 must be included in the crystal, and other than platinum, the divalent and tetravalent ions can be included. A valent cation is allowed to coexist in the melt. As a result, even when the epitaxial film to be grown is thick, that is, when crystal growth continues for a long time, the light absorption loss when the Faraday rotator is used without changing the valence of Fe 3+ is suppressed. Can do.

以上のような本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶は、例えば、以下の本発明の製造方法で製造することができる。
本発明の製造方法では、ガーネット結晶を構成する各金属の酸化物を白金坩堝内で溶融した融液(ガーネット結晶を製造するためのフラックス組成物)中に、白金製のジグに保持したガーネット単結晶基板を挿入し、液相エピタキシャル法により、組成式
(BiR)3−aM1Fe5−b−c−dAlPtM212
(R:ランタノイド金属及びYのうちから選択される一種または二種以上の元素、
M1:Ca及びSrから選択される一種または二種の元素、
M2:Ge及びSiから選択される一種または二種の元素、
0.01<a<0.1,0.15≦b+d≦0.6,0.01≦c≦0.04,a=c+d)
で表されるビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させる。
The bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal of the present invention as described above can be produced, for example, by the following production method of the present invention.
In the production method of the present invention, a garnet unit held in a platinum jig in a melt (flux composition for producing a garnet crystal) in which a metal oxide composing a garnet crystal is melted in a platinum crucible. A crystal substrate is inserted, and the composition formula (BiR) 3-a M1 a Fe 5-b-c-d Al b Pt c M2 d O 12 is obtained by liquid phase epitaxial method.
(R: one or more elements selected from lanthanoid metals and Y,
M1: one or two elements selected from Ca and Sr,
M2: one or two elements selected from Ge and Si,
0.01 <a <0.1, 0.15 ≦ b + d ≦ 0.6, 0.01 ≦ c ≦ 0.04, a = c + d)
A bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal represented by

本発明のガーネット結晶膜を成長させるために使用されるガーネット単結晶基板は、例えば、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)、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット(以下、GGGと略記する)に、Ca、Mg、Zr、Yの少なくとも1つを添加し、置換したGGG系のSOG、NOG[いずれも信越化学工業(株)製、商品名]とすればよい。これらの基板は、Sm、Nd、Gdまたは必要に応じて、CaO、MgO、ZrOなどの置換剤を、それぞれGaの所定量と共に坩堝に仕込み、高周波誘導炉で各々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き上げることによって得ることができる。 The garnet single crystal substrate used for growing the garnet crystal film of the present invention includes, for example, samarium gallium garnet (hereinafter abbreviated as SGG), neodymium gallium garnet (hereinafter abbreviated as NGG), GGG-based SOG, NOG [added to Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., a product, which is substituted by adding at least one of Ca, Mg, Zr, Y to gadolinium gallium garnet (hereinafter abbreviated as GGG) Name]. In these substrates, Sm 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Gd 2 O 3 or, if necessary, a substitution agent such as CaO, MgO, ZrO 2 is charged in a crucible together with a predetermined amount of Ga 2 O 3 , After being melted by heating to a melting point or higher in a high-frequency induction furnace, the single crystal can be pulled from this solution by the Czochralski method.

また、融液(フラックス組成物)は、希土類元素酸化物、Bi、Fe、および鉄元素と置換できる元素であるAl、および二価の陽イオンとなる元素でも比較的イオン半径が大きなCa2+やSr2+となるCaCOやSrCOといった炭酸塩、および四価の陽イオンとなる元素でもFe3+よりイオン半径の小さなSi4+やGe4+となるSiOやGeOといった酸化物を白金製の坩堝に仕込み、1000〜1200℃に加熱してこれを溶解させて得ることができる。そして、この過冷却状態の融液から液相エピタキシャル法で700〜950℃の成長温度で、挿入したガーネット単結晶基板表面に単結晶を成長させることができる。 Also, the melt (flux composition) may be a rare earth element oxide, Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 that is an element that can be replaced with an iron element, or an element that becomes a divalent cation. Carbonates such as CaCO 3 and SrCO 3 that form Ca 2+ and Sr 2+ with relatively large ionic radii, and SiO 2 and GeO that form Si 4+ and Ge 4+ that have smaller ionic radii than Fe 3+ even with tetravalent cation elements. An oxide such as 2 is charged in a platinum crucible and heated to 1000 to 1200 ° C. to dissolve it. A single crystal can be grown on the surface of the inserted garnet single crystal substrate from the supercooled melt at a growth temperature of 700 to 950 ° C. by a liquid phase epitaxial method.

このように一般的な酸化ビスマス、酸化鉄および鉄元素と置換可能な上記特性をもつ非磁性金属元素の炭酸塩や酸化物を、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶に混入するPt量と飽和磁化とファラデー回転能、つまり、偏光面を45度回転させるために必要な厚さ、を所望の値になるように調整した融液組成から、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶を育成することで、厚さ300μm〜700μmのビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を得ることができる。すなわち、フラックス中の組成が前記式を満足するようにし、これからビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させることで、本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を製造することができる。そして、これを用いて例えば、波長1.3〜1.6μm帯の光アイソレータに組み込まれるファラデー回転子を得ることができる。   In this way, carbonates and oxides of the above-mentioned nonmagnetic metal elements having the above-mentioned characteristics that can be substituted with general bismuth oxide, iron oxide, and iron elements are mixed with bismuth-substituted rare earth iron garnet crystals. By growing a bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal from a melt composition in which the rotation ability, that is, the thickness necessary to rotate the polarization plane by 45 degrees is adjusted to a desired value, the thickness is 300 μm. A bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal of ˜700 μm can be obtained. That is, the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal of the present invention can be produced by making the composition in the flux satisfy the above formula and growing the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal therefrom. Using this, for example, a Faraday rotator incorporated in an optical isolator having a wavelength of 1.3 to 1.6 μm can be obtained.

本発明では、フラックス成分として鉛を含有するPbOやPbFを微量もしくは全く使用していないため、そこから成長して得られるガーネット単結晶にも鉛が規制値である1000ppmを超えて含有されることはない。 In the present invention, since PbO or PbF 2 containing lead as a flux component is used in a trace amount or not at all, lead is contained in a garnet single crystal obtained by growing from that amount exceeding a regulated value of 1000 ppm. There is nothing.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
液相エピタキシャル法により、本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させた。
ガーネット単結晶基板として、格子定数が12.496Åで、厚さが1.2mmである直径76.2mmのNOGウェーハ(信越化学工業(株)商品名)を用いた。また、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させるための金属酸化物として、酸化ビスマス(Bi)9000g、酸化ホウ素(B)128g、酸化第二鉄(Fe)465g、酸化テルビウム(Tb)80g、酸化ユーロピウム(Eu)10g、酸化アルミニウム(Al)23g、酸化ゲルマニウム(GeO)2g及び酸化カルシウム(CaO)5gを白金坩堝に仕込み、1100℃に加熱してこれを溶融させた。そして、この融液から上記したNOGウェーハに成長温度760〜770℃でビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜を液相エピタキシャル法で成長させた。この成長において、融液に微小結晶が析出することはなく、膜厚が680μmで結晶性の良好なビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶を得ることができた。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
Example 1
The bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal of the present invention was grown by liquid phase epitaxy.
As the garnet single crystal substrate, a NOG wafer (trade name, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a lattice constant of 12.496 mm and a thickness of 1.2 mm and a diameter of 76.2 mm was used. As metal oxides for growing bismuth-substituted rare earth iron garnet crystals, 9000 g of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), 128 g of boron oxide (B 2 O 3 ), 465 g of ferric oxide (Fe 2 O 3 ), A platinum crucible was charged with 80 g of terbium oxide (Tb 4 O 7 ), 10 g of europium oxide (Eu 2 O 3 ), 23 g of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 2 g of germanium oxide (GeO 2 ) and 5 g of calcium oxide (CaO). This was heated to 1100 ° C. to melt it. Then, a bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal film was grown from the melt on the above-described NOG wafer at a growth temperature of 760 to 770 ° C. by a liquid phase epitaxial method. In this growth, no microcrystal was precipitated in the melt, and a bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal having a film thickness of 680 μm and good crystallinity could be obtained.

このビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶をICP発光分析法で分析した結果、これは式Bi1.00Tb1.76Eu0.20Ca0.04Fe4.56Al0.40Pt0.03Ge0.0112で示されるものであった。
この単結晶を切断して研磨加工し、波長1.55μmでファラデー回転角45度となるように仕上げた結果、厚さは550μmであった。さらに、SiOとTiからなる無反射コーティングを施した後、大きさを1.0×1.0mmとし、これに6000エルステッドの磁界を加えて単一に磁化した状態で、波長1.55μmにおける光吸収損失を調べたところ、0.08dBと低損失であった。また、飽和磁化の値を測定した結果、650ガウスであった。
This bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal was analyzed by ICP emission spectrometry. As a result, it was found that the formula Bi 1.00 Tb 1.76 Eu 0.20 Ca 0.04 Fe 4.56 Al 0.40 Pt 0.03 Ge were those represented by 0.01 O 12.
This single crystal was cut and polished, and finished to have a Faraday rotation angle of 45 degrees at a wavelength of 1.55 μm. As a result, the thickness was 550 μm. Further, after applying an anti-reflective coating made of SiO 2 and Ti 3 O 5 , the size is set to 1.0 × 1.0 mm, a magnetic field of 6000 Oersted is applied thereto, and a single magnetization is applied. When the optical absorption loss at .55 μm was examined, it was a low loss of 0.08 dB. The saturation magnetization value was measured and found to be 650 gauss.

(実施例2)
液相エピタキシャル法により、本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させた。
ガーネット単結晶基板として、格子定数が12.496Åで、厚さが1.2mmである直径76.2mmのNOGウェーハを用いた。また、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させるための金属酸化物として、酸化ビスマス(Bi)9500g、酸化ホウ素(B)83g、酸化第二鉄(Fe)450g、酸化テルビウム(Tb)68g、酸化イッテルビウム(Yb)15g、酸化アルミニウム(Al)60g、酸化ゲルマニウム(GeO)2g及び炭酸ストロンチウム(SrCO)7.4gを白金坩堝に仕込み、1100℃に加熱してこれを溶融させた。この融液から上記したNOGウェーハに成長温度760〜770℃で、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜を液相エピタキシャル法で成長させた。この成長において、融液に微小結晶が析出することはなく、膜厚が690μmで結晶性の良好なビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶を得ることができた。
(Example 2)
The bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal of the present invention was grown by liquid phase epitaxy.
As a garnet single crystal substrate, a NOG wafer having a diameter of 76.2 mm and a lattice constant of 12.496 mm and a thickness of 1.2 mm was used. Moreover, as a metal oxide for growing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal, bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) 9500 g, boron oxide (B 2 O 3 ) 83 g, ferric oxide (Fe 2 O 3 ) 450 g, A platinum crucible containing 68 g of terbium oxide (Tb 4 O 7 ), 15 g of ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), 60 g of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 2 g of germanium oxide (GeO 2 ) and 7.4 g of strontium carbonate (SrCO 3 ) And heated to 1100 ° C. to melt it. From this melt, a bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal film was grown on the above-mentioned NOG wafer at a growth temperature of 760 to 770 ° C. by a liquid phase epitaxial method. In this growth, no microcrystal was precipitated in the melt, and a bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal having a film thickness of 690 μm and good crystallinity could be obtained.

このビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶をICP発光分析法で分析した結果、これは式Bi1.15Tb1.64Yb0.15Sr0.06Fe4.40Al0.55Pt0.04Ge0.0212で示されるものであった。
この単結晶を切断して研磨加工し、波長1.55μmでファラデー回転角45度となるように仕上げた結果、厚さは600μmであった。さらに、SiOとTiからなる無反射コーティグを施した後、大きさを1.0×1.0mmとし、これに6000エルステッドの磁界を加えて単一に磁化した状態で、波長1.55μmにおける光吸収損失を調べたところ0.07dBであり、極めて低損失であった。また、飽和磁化を測定した結果は45ガウスであった。この1.0×1.0mmのチップを、5000エルステッドの外部磁界下で磁化処理を行なった後、磁化方向と逆方向へ磁界を印加し、保持力Hcを測定した結果、1400エルステッドであり、角型ヒステリシスを持った材料であることが確認できた。
This bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal was analyzed by ICP emission spectrometry, which showed that the formula Bi 1.15 Tb 1.64 Yb 0.15 Sr 0.06 Fe 4.40 Al 0.55 Pt 0.04 Ge were those represented by 0.02 O 12.
This single crystal was cut and polished, and finished to have a Faraday rotation angle of 45 degrees at a wavelength of 1.55 μm. As a result, the thickness was 600 μm. Further, after applying a non-reflective coating made of SiO 2 and Ti 3 O 5 , the size is set to 1.0 × 1.0 mm, and a magnetic field of 6000 Oersted is applied thereto to form a single magnet. When the optical absorption loss at 0.55 μm was examined, it was 0.07 dB, which was extremely low loss. Further, the result of measuring the saturation magnetization was 45 gauss. This 1.0 × 1.0 mm chip was magnetized under an external magnetic field of 5000 Oersted, and then a magnetic field was applied in the direction opposite to the magnetization direction, and the holding force Hc was measured. As a result, it was 1400 Oersted. It was confirmed that the material had square hysteresis.

(実施例3〜4、比較例1〜3)
実施例1及び2と同様に、ただし、ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶の結晶成分を様々に変えて表1の組成で実施例3〜4、比較例1〜3のガーネット結晶を成長させ、波長1.55μmで45度回転角となる厚さ、光吸収損失、飽和磁化を実施例1及び2と同様に調べた。
測定結果をあわせて表1に示す。
(Examples 3-4, Comparative Examples 1-3)
As in Examples 1 and 2, except that the crystal components of the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystals were variously changed to grow the garnet crystals of Examples 3 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 with the composition shown in Table 1, and the wavelength 1 The thickness of 45 ° rotation angle at 0.55 μm, light absorption loss, and saturation magnetization were examined in the same manner as in Examples 1 and 2.
The measurement results are shown together in Table 1.

Figure 0005568073
Figure 0005568073

比較例1、2では、本発明の組成式の「3−a」、「5−b−c−d」を満たしておらず、エピタキシャル成長後にエピタキシャル膜にワレが多く見られた。これはエピタキシャル膜の厚さが増加して結晶成長が難しくなったためである。
比較例3では、本発明の組成式の「M2」を含まず、光吸収損失が増加した。このエピタキシャル膜の表面側より研磨を続けていくと次第に光吸収損失は小さくなったことより、結晶成長に伴い光吸収損失が増えていることが確認できた。
In Comparative Examples 1 and 2, “3-a” and “5-bcd” in the composition formula of the present invention were not satisfied, and many cracks were observed in the epitaxial film after epitaxial growth. This is because the thickness of the epitaxial film increases and crystal growth becomes difficult.
In Comparative Example 3, “M2” in the composition formula of the present invention was not included, and the light absorption loss increased. When polishing was continued from the surface side of the epitaxial film, the light absorption loss gradually decreased, and it was confirmed that the light absorption loss increased with the crystal growth.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

Claims (5)

ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶であって、該ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶は、組成式
(BiR)3−aM1Fe5−b−c−dAlPtM212
(R:ランタノイド金属及びYのうちから選択される一種または二種以上の元素、
M1:Ca及びSrから選択される一種または二種の元素、
M2:Ge及びSiから選択される一種または二種の元素、
0.01<a<0.1,0.15≦b+d≦0.6,0.01≦c≦0.04,a=c+d)
で表されるものであることを特徴とするビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶。
A bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal, the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal having a composition formula (BiR) 3-a M1 a Fe 5- bc -d Al b Pt c M2 d O 12
(R: one or more elements selected from lanthanoid metals and Y,
M1: one or two elements selected from Ca and Sr,
M2: one or two elements selected from Ge and Si,
0.01 <a <0.1, 0.15 ≦ b + d ≦ 0.6, 0.01 ≦ c ≦ 0.04, a = c + d)
A bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal characterized by the following:
前記組成式において前記Rが、TbとYb、TbとHo、あるいはTbとGdであることを特徴とする請求項1に記載のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶。   2. The bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal according to claim 1, wherein the R in the composition formula is Tb and Yb, Tb and Ho, or Tb and Gd. 請求項1又は請求項2に記載のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶から構成されたものであることを特徴とする厚さ700μm以下のファラデー回転子。   A Faraday rotator having a thickness of 700 μm or less, comprising the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal according to claim 1. 請求項2に記載のビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶から構成されたファラデー回転子であって、飽和磁化が200ガウス以下であり、角型ヒステリシスを持つものであることを特徴とするファラデー回転子。   3. A Faraday rotator comprising the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal according to claim 2, wherein the saturation magnetization is 200 gauss or less and a square hysteresis is provided. 液相エピタキシャル法により、白金坩堝内で溶融したフラックス組成物中でビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させるビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶の製造方法であって、組成式
(BiR)3−aM1Fe5−b−c−dAlPtM212
(R:ランタノイド金属及びYのうちから選択される一種または二種以上の元素、
M1:Ca及びSrから選択される一種または二種の元素、
M2:Ge及びSiから選択される一種または二種の元素、
0.01<a<0.1,0.15≦b+d≦0.6,0.01≦c≦0.04,a=c+d)
で表される前記ビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶を成長させることを特徴とするビスマス置換希土類鉄ガーネット結晶の製造方法。
A method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal by growing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal in a flux composition melted in a platinum crucible by a liquid phase epitaxial method, the composition formula (BiR) 3-a M1 a Fe 5-b-c-d Al b Pt c M2 d O 12
(R: one or more elements selected from lanthanoid metals and Y,
M1: one or two elements selected from Ca and Sr,
M2: one or two elements selected from Ge and Si,
0.01 <a <0.1, 0.15 ≦ b + d ≦ 0.6, 0.01 ≦ c ≦ 0.04, a = c + d)
A process for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal represented by the formula:
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