JP6409708B2 - Method for producing bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film - Google Patents

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Description

本発明は、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film.

光通信に利用されている半導体レーザーや、レーザー加工等に利用されている固体レーザー等は、レーザー共振器外部の光学面や加工面で反射された光がレーザー素子に戻ってくるとレーザー発振が不安定になる。発振が不安定になると、光通信の場合には信号ノイズとなり、加工用レーザーの場合はレーザー素子が破壊されてしまうことがある。このため、このような反射戻り光がレーザー素子に戻らないように遮断するため光アイソレータが使用される。   Semiconductor lasers used for optical communications and solid-state lasers used for laser processing, etc., generate laser oscillation when the light reflected from the optical surface or processing surface outside the laser resonator returns to the laser element. It becomes unstable. If the oscillation becomes unstable, signal noise may occur in the case of optical communication, and the laser element may be destroyed in the case of a processing laser. For this reason, an optical isolator is used to block such reflected return light from returning to the laser element.

従来のYAGレーザーの代替として近年注目されているファイバレーザー用の光アイソレータに用いられるファラデー回転子として、従来、テルビウム・ガリウム・ガーネット結晶(以下、TGGとも記載する)やテルビウム・アルミニウム・ガーネット結晶(以下、TAGとも記載する)が用いられてきた。   Conventionally, as a Faraday rotator used for an optical isolator for a fiber laser, which has recently been attracting attention as an alternative to the conventional YAG laser, a terbium gallium garnet crystal (hereinafter also referred to as TGG), a terbium aluminum garnet crystal ( (Hereinafter also referred to as TAG) has been used.

しかし、TGGやTAGは単位長さ当たりのファラデー回転係数が小さく、光アイソレータとして機能させるために45度の偏光回転角を得るには光路長を長くする必要があり、大きな結晶を用いなければならなかった。また、高い光アイソレーションを得るには、結晶に一様で大きな磁場をかける必要があるため、強力で大きな磁石を用いていた。   However, TGG and TAG have a small Faraday rotation coefficient per unit length, and in order to function as an optical isolator, it is necessary to increase the optical path length to obtain a 45 ° polarization rotation angle, and a large crystal must be used. There wasn't. Moreover, in order to obtain high optical isolation, it is necessary to apply a uniform and large magnetic field to the crystal, so a strong and large magnet was used.

このため、光アイソレータの寸法は大きなものとなっていた。また、光路長が長いためにレーザーのビーム形状が結晶内で歪むことがあり、歪みを補正するための光学系が必要となる場合もあった。更に、TGGは高価でもあるため、小型で安価なファラデー回転子が望まれていた。   For this reason, the size of the optical isolator is large. In addition, since the optical path length is long, the laser beam shape may be distorted in the crystal, and an optical system for correcting the distortion may be required. Furthermore, since TGG is expensive, a small and inexpensive Faraday rotator has been desired.

一方、光通信分野で専ら用いられているビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜(以下、RIGとも記載する)をこのタイプの光アイソレータに使用することで、大きさを大幅に小型化することが可能である。   On the other hand, a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film (hereinafter also referred to as RIG) used exclusively in the optical communication field can be used to reduce the size significantly. It is.

一般的にRIGは、液相エピタキシャル成長法(LPE法)により育成されている。   Generally, RIG is grown by a liquid phase epitaxial growth method (LPE method).

液相エピタキシャル成長法によりRIGを育成する場合、例えば縦型管状炉(以下LPE炉)中に原料を入れた貴金属製の坩堝を設置、加熱することで、ガーネット単結晶成分である希土類や鉄、さらにはフラックス成分であるビスマスや鉛を溶かした融液を形成する。そして、融液をRIGが析出する過飽和温度状態にして、種結晶基板である非磁性ガーネット基板の一方の面を融液に接触、浸漬することで結晶育成が行われる(例えば特許文献1〜5を参照)。   When growing RIG by a liquid phase epitaxial growth method, for example, by installing and heating a noble metal crucible containing raw materials in a vertical tubular furnace (hereinafter, LPE furnace), garnet single crystal components such as rare earth and iron, Forms a melt in which the flux components bismuth and lead are dissolved. Then, the crystal is grown by bringing the melt into a supersaturated temperature state where RIG is deposited and contacting and immersing one surface of the non-magnetic garnet substrate which is a seed crystal substrate in the melt (for example, Patent Documents 1 to 5). See).

RIGを育成する温度(以下、育成温度と記載する)は800℃を超える高温であることから、RIGを育成後、LPE炉外に取り出す前に室温付近まで徐冷がなされる。   Since the temperature for growing RIG (hereinafter referred to as the growth temperature) is a high temperature exceeding 800 ° C., after RIG is grown, it is gradually cooled to near room temperature before being taken out of the LPE furnace.

特開2012−116673号公報JP 2012-116673 A 特開2012−116672号公報JP 2012-116672 A 特開2012−131690号公報JP 2012-131690 A 特開2012−188302号公報JP 2012-188302 A 特開2012−188303号公報JP 2012-188303 A

しかしながら、徐冷を行っている際、種結晶基板である非磁性ガーネットと、RIGとの熱膨張係数差による応力変化によって、RIGに割れが生じたり、クラックが入ったりすることがあり、歩留まり低下の原因となっていた。   However, during slow cooling, the RIG may be cracked or cracked due to the stress change due to the difference in thermal expansion coefficient between the non-magnetic garnet as the seed crystal substrate and the RIG, resulting in a decrease in yield. It was the cause.

そこで、本発明の一側面では上記従来技術が有する問題に鑑み、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成後、室温まで冷却する際に、割れやクラックの発生を抑制できるビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-described problems of the prior art, in one aspect of the present invention, a bismuth-substituted rare earth iron garnet that can suppress the occurrence of cracks and cracks when grown to room temperature after growing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film. An object is to provide a method for producing a crystal film.

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、非磁性ガーネット基板を融液に接触させ、前記非磁性ガーネット基板上に、液相エピタキシャル成長法によりビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成するビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法であって、
前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成する育成工程終了後、育成温度から室温まで冷却する冷却工程を有しており、
前記冷却工程においては、
降温速度が200.0℃/hr以下であり、
かつ、前記育成工程終了後、前記融液が入った坩堝を下方に移動させ、次いで育成した前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜と、前記融液と、の間に遮蔽板を挿入することで、前記融液の表面と、育成した前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜とが直接対向するように配置した場合よりも、前記融液からの輻射熱が、育成した前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜に到達することを抑制するように構成するビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法を提供することができる。

In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a nonmagnetic garnet substrate is brought into contact with a melt, and a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film is grown on the nonmagnetic garnet substrate by a liquid phase epitaxial growth method. A method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film,
After the growth step of growing the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film, the cooling step of cooling from the growth temperature to room temperature,
In the cooling step,
The temperature drop rate is 200.0 ° C./hr or less,
And after the completion of the growth step, the crucible containing the melt is moved downward, and then a shielding plate is inserted between the grown bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film and the melt. , the surface of the melt, and the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film grown than when placed so as to face directly, radiant heat from the melt, the bismuth and grown-substituted rare earth iron garnet crystal The manufacturing method of the bismuth substitution type rare earth iron garnet crystal film comprised so that it may suppress reaching a film | membrane can be provided.

本発明の一態様によれば、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成後、室温まで冷却する際に、割れやクラックの発生を抑制できるビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法を提供することができる。   According to one aspect of the present invention, there is provided a method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film capable of suppressing cracks and occurrence of cracks when the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film is grown and then cooled to room temperature. be able to.

本発明の実施形態における成膜装置の構成例の説明図。Explanatory drawing of the structural example of the film-forming apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における成膜装置の他の構成例の説明図。Explanatory drawing of the other structural example of the film-forming apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における成膜装置の他の構成例の説明図。Explanatory drawing of the other structural example of the film-forming apparatus in embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and the following embodiments are not departed from the scope of the present invention. Various modifications and substitutions can be made.

本実施形態のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法の一構成例について以下に説明する。   A configuration example of the method for manufacturing the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film of the present embodiment will be described below.

本実施形態のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法では、非磁性ガーネット基板を融液に接触させ、非磁性ガーネット基板上に、液相エピタキシャル成長法によりビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成することができる。
そして、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成する育成工程終了後、育成温度から室温まで冷却する冷却工程を有することができる。
係る冷却工程においては、降温速度を200.0℃/hr以下とすることができる。さらに、冷却工程において、融液の表面と、育成したビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜とが直接対向するように配置した場合よりも、融液からの輻射熱が、育成したビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜に到達することを抑制するように構成できる。
In the method of manufacturing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film according to this embodiment, a nonmagnetic garnet substrate is brought into contact with the melt, and a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film is grown on the nonmagnetic garnet substrate by liquid phase epitaxial growth. can do.
And after completion | finish of the growth process which grows a bismuth substitution type rare earth iron garnet crystal film, it can have a cooling process cooled from room temperature to room temperature.
In the cooling step, the temperature drop rate can be set to 200.0 ° C./hr or less. Further, in the cooling process, the radiant heat from the melt is higher than that in the case where the melt surface and the grown bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film are directly opposed to each other. It can be configured to suppress reaching the crystal film.

ここでまず、図1(a)を用いて本実施形態のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜(RIG)の製造方法において好適に用いることができる、成膜装置の構成例、及び手順の概略について説明する。   Here, first, with reference to FIG. 1A, a configuration example of a film forming apparatus and an outline of a procedure that can be suitably used in the method for manufacturing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film (RIG) according to the present embodiment. explain.

図1(a)の成膜装置10は、成膜装置10内に設置した坩堝14の中心軸を通る面での断面図を模式的に示している。   The film forming apparatus 10 in FIG. 1A schematically shows a cross-sectional view in a plane passing through the central axis of a crucible 14 installed in the film forming apparatus 10.

成膜装置10は、ヒーター11を有することができ、ヒーター11で囲まれた領域の中には、坩堝台12が配置されている。そして、坩堝台12の上部には、融液13が入った坩堝14が載置されている。なお、坩堝14内には予め原料、すなわちRIGの原料となる成分や、フラックス成分を含む原料粉末を入れておき、ヒーター11により加熱し、必要に応じて混合撹拌することにより融液13とすることができる。坩堝14の材質としては特に限定されるものではなく、融液13と反応せず、融液13の温度に対して耐熱性を有する材料であることが好ましい。例えば、白金等の貴金属を好適に用いることができる。   The film forming apparatus 10 can include a heater 11, and a crucible base 12 is disposed in a region surrounded by the heater 11. A crucible 14 containing the melt 13 is placed on the crucible base 12. A raw material, that is, a raw material, ie, a raw material powder containing a flux component, is put in the crucible 14 in advance, heated by the heater 11, and mixed and stirred as necessary to obtain the melt 13. be able to. The material of the crucible 14 is not particularly limited, and is preferably a material that does not react with the melt 13 and has heat resistance with respect to the temperature of the melt 13. For example, a noble metal such as platinum can be suitably used.

そして、融液13が入った坩堝14の上部には、基板支持軸15を配置することができ、基板支持軸15の一方の端部には、予め種結晶基板16を取り付けておくことができる。   A substrate support shaft 15 can be disposed on the crucible 14 containing the melt 13, and a seed crystal substrate 16 can be attached to one end of the substrate support shaft 15 in advance. .

なお、成膜装置10においては、さらに必要に応じて任意の部材を有することができる。例えば断熱材や、温度測定手段、また、ヒーター11で囲まれた領域内の雰囲気を制御する雰囲気制御手段等を有することもできる。   In addition, in the film-forming apparatus 10, it can have arbitrary members as needed. For example, an insulating material, temperature measuring means, atmosphere control means for controlling the atmosphere in the region surrounded by the heater 11, and the like can be provided.

そして、図1(a)に示した成膜装置10を用いたRIGの成膜は、基板支持軸15を例えば図中矢印Aで示す方向に回転させることによって種結晶基板16を回転させながら、基板支持軸15を下げ、融液13に種結晶基板16を接触させることにより実施できる。この際、種結晶基板16の融液13と対向する一方の面を融液13に浸漬することとなる。なお、図1(a)における回転方向は例示であり、矢印Aの方向に限定されるものではない。   Then, in the RIG film formation using the film formation apparatus 10 shown in FIG. 1A, while rotating the seed crystal substrate 16 by rotating the substrate support shaft 15 in the direction indicated by the arrow A in the drawing, This can be carried out by lowering the substrate support shaft 15 and bringing the seed crystal substrate 16 into contact with the melt 13. At this time, one surface of the seed crystal substrate 16 facing the melt 13 is immersed in the melt 13. In addition, the rotation direction in Fig.1 (a) is an illustration, and is not limited to the direction of the arrow A. FIG.

従来のRIGの製造方法では、種結晶基板16上にRIGを成膜した後はまず、基板支持軸15を上方に上げて融液13から種結晶基板16、及び育成したRIGを切り離し、融液13と、RIGが形成された種結晶基板16とが、図1(a)とほぼ同様の位置関係となるようにしていた。すなわち、融液13の表面と育成したRIGとが直接対向するように配置していた。そして、上述の融液13と、RIGが形成された種結晶基板16との位置関係を維持したまま、ヒーター11で囲まれた領域内にRIGが形成された種結晶基板を保持し、室温、または室温近傍まで冷却する冷却工程が行われていた。   In the conventional RIG manufacturing method, after the RIG film is formed on the seed crystal substrate 16, first, the substrate support shaft 15 is raised upward to separate the seed crystal substrate 16 and the grown RIG from the melt 13. 13 and the seed crystal substrate 16 on which the RIG is formed have the same positional relationship as in FIG. That is, the surface of the melt 13 and the grown RIG are arranged so as to face each other directly. Then, while maintaining the positional relationship between the melt 13 and the seed crystal substrate 16 on which the RIG is formed, the seed crystal substrate on which the RIG is formed is held in the region surrounded by the heater 11, Or the cooling process which cools to room temperature vicinity was performed.

しかしながら、既述のように、係る冷却工程において、育成したRIGに割れやクラックが生じる場合があり、歩留まり低下の原因となっていた。   However, as described above, in the cooling process, cracks and cracks may occur in the grown RIG, which causes a decrease in yield.

なお、ここでは従来のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法における冷却工程について、説明の便宜上、図1(a)の成膜装置を用いて説明した。しかしながら、従来のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法では、後述する坩堝14等の搬送機構や、遮蔽板17等を備えていない成膜装置が用いられていた。   Here, for convenience of explanation, the cooling process in the conventional method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film has been described using the film forming apparatus of FIG. However, in a conventional method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film, a film forming apparatus that does not include a transport mechanism such as a crucible 14 described later and a shielding plate 17 is used.

本発明の発明者らは、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成後、室温まで冷却する際に、割れやクラックの発生を抑制する方法について鋭意検討を行った。   The inventors of the present invention diligently studied a method for suppressing cracks and the occurrence of cracks when a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film is grown and then cooled to room temperature.

そして、まず、冷却速度を遅くして、冷却時間を長くする方法を検討した。しかしながら、冷却速度を遅くすることで一定の効果は得られるものの、冷却速度を遅くするのみでは歩留まりの向上の程度は十分ではなかった。また、冷却速度を必要以上に遅くすると、冷却時間が長くなり、生産性の低下の原因になっていた。   First, a method of slowing the cooling rate and extending the cooling time was examined. However, although a certain effect can be obtained by slowing the cooling rate, the yield improvement is not sufficient only by slowing the cooling rate. Further, if the cooling rate is made slower than necessary, the cooling time becomes longer, which causes a decrease in productivity.

そこで、さらに検討を行ったところ、融液13からの輻射熱が、冷却工程において育成したRIGに割れやクラックが発生する原因となっていることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of further investigation, the present inventors have found that the radiant heat from the melt 13 causes cracks and cracks in the RIG grown in the cooling process, thus completing the present invention.

以下、本実施形態のRIGの製造方法の各工程について具体的に説明する。   Hereinafter, each process of the manufacturing method of RIG of this embodiment is demonstrated concretely.

ここでまずビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成する育成工程に関して説明する。   Here, the growth process for growing the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film will be described first.

育成工程では、既述のように例えば図1(a)に示した成膜装置10を用いて実施することができ、種結晶基板16を回転させながら、種結晶基板の一方の面を、融液13に接触させることで実施することができる。   In the growth process, as described above, for example, the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1A can be used, and one surface of the seed crystal substrate is fused while rotating the seed crystal substrate 16. It can be carried out by bringing it into contact with the liquid 13.

種結晶基板としては上述の様に非磁性ガーネット基板を好適に用いることができる。非磁性ガーネット基板の組成は特に限定されるものではなく、成膜したRIGに要求される性能や、成膜するRIGの格子定数等に応じて任意に選択することができる。非磁性ガーネット基板としては、具体的には例えば、(CaGd)(ZrMgGa)12基板や、Gd(ScGa)12基板、Sm(ScGa)12基板、La(ScGa)12基板等を用いることができる。特に、格子定数が大きい、Gd(ScGa)12基板、Sm(ScGa)12基板、La(ScGa)12基板を用いた場合、成膜したRIGは1μm帯域付近の波長における光吸収を低減できることから、好ましく用いることができる。中でも、Gd(ScGa)12基板は格子定数が1.256nm程度と大きく、RIG内のFeイオンによる光の吸収波長を短波長側へシフトできるため、非磁性ガーネット基板はGd(ScGa)12基板であることがより好ましい。 As the seed crystal substrate, a nonmagnetic garnet substrate can be suitably used as described above. The composition of the nonmagnetic garnet substrate is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the performance required for the deposited RIG, the lattice constant of the RIG to be deposited, and the like. Specific examples of the nonmagnetic garnet substrate include (CaGd) 3 (ZrMgGa) 5 O 12 substrate, Gd 3 (ScGa) 5 O 12 substrate, Sm 3 (ScGa) 5 O 12 substrate, and La 3 (ScGa). ) 5 O 12 substrate or the like can be used. In particular, when a Gd 3 (ScGa) 5 O 12 substrate, Sm 3 (ScGa) 5 O 12 substrate, or La 3 (ScGa) 5 O 12 substrate having a large lattice constant is used, the deposited RIG is in the vicinity of 1 μm band. Since light absorption at a wavelength can be reduced, it can be preferably used. Among them, the Gd 3 (ScGa) 5 O 12 substrate has a large lattice constant of about 1.256 nm, and the absorption wavelength of light due to Fe ions in the RIG can be shifted to the short wavelength side. Therefore, the non-magnetic garnet substrate is Gd 3 (ScGa More preferably, it is a 5 O 12 substrate.

非磁性ガーネット基板のサイズは特に限定されるものではなく、用いる坩堝14のサイズや、育成するRIGのサイズ等に応じて任意に選択することができる。   The size of the nonmagnetic garnet substrate is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the size of the crucible 14 to be used, the size of the RIG to be grown, or the like.

また、融液の組成についても特に限定されるものではなく、成膜するRIGの組成にあわせて任意に選択することができる。なお、融液は、成膜するRIGの組成にあわせて予め用意した、例えば固体状の原料を融解することにより形成することができる。固体状の原料から融液を形成する場合、固体状の原料を例えば貴金属製の坩堝に入れ、原料が十分に融解する温度まで昇温し、必要に応じて融液が均一な組成となるように混合、撹拌することで形成することができる。   Further, the composition of the melt is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the composition of the RIG to be formed. The melt can be formed by melting, for example, a solid raw material prepared in advance according to the composition of the RIG to be formed. When forming a melt from a solid raw material, the solid raw material is placed in, for example, a noble metal crucible and heated to a temperature at which the raw material is sufficiently melted, so that the melt has a uniform composition as necessary. It can be formed by mixing and stirring.

例えば本実施形態のRIGの製造方法では、一般式Gd3−x−yBiFe12(但し、RはLa、Ce、Pr、Ndから選択された1種以上の希土類元素からなり、0<x、0<y)で示されるRIGを好適に製造することができる。 For example, in the manufacturing method of the RIG of the present embodiment, the general formula Gd 3-xy Bi x R y Fe 5 O 12 (where R is one or more rare earth elements selected from La, Ce, Pr, and Nd). Thus, the RIG represented by 0 <x, 0 <y) can be suitably manufactured.

このため、上述の固体状の原料は、育成するRIGの組成にあわせて、例えばGd、Bi、Fe、さらには上記一般式中のRに対応する成分の酸化物、例えばLa、CeO、Pr11、Ndから選択される1種以上を含むことができる。また、その他にフラックス成分として、PbO、Bや、フラックス成分として添加したPbがRIG中に取り込まれることを抑制するため、CaOを含むこともできる。 For this reason, according to the composition of RIG to grow, the above-mentioned solid-state raw material, for example, Gd 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 , and oxidation of the component corresponding to R in the above general formula For example, one or more selected from La 2 O 3 , CeO, Pr 6 O 11 , Nd 2 O 3 . In addition, in order to suppress the incorporation of PbO, B 2 O 3 as a flux component or Pb added as a flux component into the RIG, CaO can also be included.

育成工程において、融液の温度は特に限定されるものではないが、種結晶基板16を融液13に接触、浸漬する際には、融液は過飽和状態となるように温度を選択することが好ましい。   In the growth step, the temperature of the melt is not particularly limited, but when the seed crystal substrate 16 is brought into contact with and immersed in the melt 13, the temperature may be selected so that the melt is supersaturated. preferable.

また、育成工程における種結晶基板16の回転速度や、育成時間等の条件は特に限定されるものではなく、育成するRIGの組成や、育成するRIGに要求される特性等に応じて任意に選択することができる。   The conditions such as the rotation speed of the seed crystal substrate 16 and the growth time in the growth process are not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the composition of the RIG to be grown and the characteristics required for the RIG to be grown. can do.

次に、冷却工程について説明する。   Next, the cooling process will be described.

冷却工程では、既述のように降温速度(冷却速度)を200℃/hr以下とすることが好ましい。これは、降温速度が200℃/hrより速いと育成したRIGにクラックや割れを生じる恐れがあるためである。降温速度は120℃/hr以下であることがより好ましく、80℃/hr以下であることがさらに好ましい。   In the cooling step, it is preferable that the temperature lowering rate (cooling rate) is 200 ° C./hr or less as described above. This is because if the rate of temperature decrease is higher than 200 ° C./hr, the grown RIG may be cracked or cracked. The temperature lowering rate is more preferably 120 ° C./hr or less, and further preferably 80 ° C./hr or less.

冷却工程における降温速度の下限値は特に限定されるものではないが、例えば20℃/hr以上であることが好ましく、50℃/hr以上であることがより好ましい。これは降温速度が20℃/hr未満の場合、冷却工程に時間を要し、生産性が低下する恐れがあるためである。   The lower limit value of the cooling rate in the cooling step is not particularly limited, but is preferably 20 ° C./hr or more, for example, and more preferably 50 ° C./hr or more. This is because when the temperature lowering rate is less than 20 ° C./hr, the cooling process takes time and the productivity may be lowered.

そして、冷却工程の間、融液の表面と、育成したビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜とが直接対向するように配置した場合よりも、融液からの輻射熱が、育成したビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜に到達することを抑制するように構成することが好ましい。   Then, during the cooling process, the radiant heat from the melt is increased compared to the case where the melt surface and the grown bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film are directly opposed to each other. It is preferable to configure so as to prevent reaching the garnet crystal film.

これは、本発明の発明者らの検討によると、融液からの輻射熱が育成したビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜に到達することを抑制するように構成することで、RIGに割れやクラックが生じることを抑制できるからである。   According to the study by the inventors of the present invention, it is possible to prevent the RIG from being cracked or cracked by suppressing the radiant heat from the melt from reaching the grown bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film. This is because it can be suppressed.

特に、冷却工程の間、融液から、育成したRIGへの輻射熱を遮断するように、すなわち育成したRIGが融液からの輻射熱を受けないように構成することが好ましい。   In particular, it is preferable that the radiant heat from the melt to the grown RIG is blocked during the cooling process, that is, the grown RIG is not subjected to radiant heat from the melt.

融液の表面と、育成したRIGとが直接対向するように配置した場合よりも、融液からの輻射熱が、育成したRIGに到達することを抑制するように構成する方法は特に限定されるものではなく、任意の方法を選択できる。例えば図1(a)に示したように、ヒーター11の下部に遮蔽板17を挿入でき、かつ坩堝14等を移動できるように構成しておく方法が挙げられる。   The method of configuring so that the radiant heat from the melt reaches the grown RIG is more limited than the case where the melt surface and the grown RIG are arranged so as to directly face each other. Rather, you can choose any method. For example, as shown to Fig.1 (a), the method of comprising so that the shielding board 17 can be inserted in the lower part of the heater 11, and the crucible 14 etc. can be moved is mentioned.

図1(a)に示した例の場合、育成工程終了後、図示しない搬送機構により、融液13が入った坩堝14、及び坩堝台12を、ブロック矢印101に沿って下方に移動させることができる。そして、坩堝14等をヒーター11の下端部よりも下方に移動させた後、遮蔽物である遮蔽板17をブロック矢印102に沿って移動させ、図1(b)に示したように融液13と、RIGが形成された種結晶基板16との間に遮蔽板17を配置できる。   In the case of the example shown in FIG. 1A, after the growth process is completed, the crucible 14 containing the melt 13 and the crucible base 12 may be moved downward along the block arrow 101 by a transport mechanism (not shown). it can. And after moving the crucible 14 etc. below the lower end part of the heater 11, the shielding board 17 which is a shielding object is moved along the block arrow 102, and the melt 13 is shown in FIG.1 (b). And a shielding plate 17 between the seed crystal substrate 16 on which the RIG is formed.

図1(b)に示した状態とすることで、融液13からの輻射熱が、遮蔽板17により遮られ、RIGを形成した種結晶基板16まで到達しないように構成できる。このため、融液13の表面と、育成したRIGとが直接対向するように配置した場合よりも、融液13からの輻射熱が、育成したRIGに到達することを抑制できる。   By setting it as the state shown in FIG.1 (b), it can comprise so that the radiant heat from the melt 13 may be interrupted | blocked by the shielding board 17, and may not reach to the seed crystal substrate 16 in which RIG was formed. For this reason, it can suppress that the radiant heat from the melt 13 reaches | attains the grown RIG rather than the case where it arrange | positions so that the surface of the melt 13 and the grown RIG may face directly.

そして、図1(b)に示した状態でヒーター11の出力を制御することで所望の降温速度で室温近傍まで冷却することができる。   Then, by controlling the output of the heater 11 in the state shown in FIG. 1B, it is possible to cool to near room temperature at a desired temperature drop rate.

なお、坩堝14等をヒーター11の下端部よりも下方に移動させた後、必要に応じて坩堝14等を例えばさらに水平方向等に移動するように構成しても良い。   In addition, after moving the crucible 14 etc. below the lower end part of the heater 11, you may comprise so that the crucible 14 etc. may be moved to a horizontal direction etc. further as needed.

融液の表面と、育成したRIGとが直接対向するように配置した場合よりも、融液からの輻射熱が、育成したRIGに到達することを抑制する方法は図1(a)、図1(b)に示した形態に限定されない。他の構成例について、図2(a)、図2(b)、図3(a)、図3(b)を用いて説明する。なお、図2(a)、図2(b)、図3(a)、図3(b)において、図1(a)、図1(b)と同じ部材については同じ番号を付している。   A method for suppressing the radiant heat from the melt from reaching the grown RIG as compared with the case where the surface of the melt and the grown RIG are directly opposed to each other is shown in FIGS. It is not limited to the form shown in b). Other configuration examples will be described with reference to FIGS. 2A, 2B, 3A, and 3B. 2 (a), FIG. 2 (b), FIG. 3 (a), and FIG. 3 (b), the same members as those in FIG. 1 (a) and FIG. .

図2(a)に示した成膜装置20では、坩堝14等に替えて、基板支持軸15、及び種結晶基板16をヒーター11の上端部よりも上方に移動できるように構成している点と、遮蔽物である遮蔽板27をヒーター11の上部に設けた点以外は図1(a)の成膜装置10と同様に構成できる。   The film forming apparatus 20 shown in FIG. 2A is configured such that the substrate support shaft 15 and the seed crystal substrate 16 can be moved above the upper end of the heater 11 instead of the crucible 14 or the like. The film forming apparatus 10 can be configured in the same manner as the film forming apparatus 10 in FIG.

図2(a)に示した成膜装置20では、育成工程終了後、図示しない搬送機構により、基板支持軸15をブロック矢印201に沿って上方に移動させることができる。これにより、基板支持軸15と、基板支持軸15に取付けたRIGが形成された種結晶基板16とを、ヒーター11の上端部よりも上方に移動させることができる。そして、遮蔽板27をブロック矢印202に沿って移動させ、図2(b)に示したように、融液13と、RIGが形成された種結晶基板16との間に遮蔽板27を配置できる。   In the film forming apparatus 20 shown in FIG. 2A, the substrate support shaft 15 can be moved upward along the block arrow 201 by a transport mechanism (not shown) after the growth process is completed. Thereby, the substrate support shaft 15 and the seed crystal substrate 16 on which the RIG attached to the substrate support shaft 15 is formed can be moved upward from the upper end portion of the heater 11. Then, the shielding plate 27 is moved along the block arrow 202, and as shown in FIG. 2B, the shielding plate 27 can be disposed between the melt 13 and the seed crystal substrate 16 on which the RIG is formed. .

なお、基板支持軸15をヒーター11の上端部よりも上方に移動させた後、必要に応じて基板支持軸15を例えばさらに水平方向等に移動するように構成しても良い。   In addition, after moving the board | substrate support shaft 15 upwards rather than the upper end part of the heater 11, you may comprise so that the board | substrate support shaft 15 may be moved to a horizontal direction etc. further as needed.

図2(b)に示した状態とすることで、融液13からの輻射熱が、遮蔽板27により遮られ、RIGを形成した種結晶基板16まで到達しないように構成できる。このため、融液13の表面と、育成したRIGとが直接対向するように配置した場合よりも、融液13からの輻射熱が、育成したRIGに到達することを抑制できる。   With the state shown in FIG. 2B, the radiant heat from the melt 13 is shielded by the shielding plate 27 and can be configured not to reach the seed crystal substrate 16 on which the RIG is formed. For this reason, it can suppress that the radiant heat from the melt 13 reaches | attains the grown RIG rather than the case where it arrange | positions so that the surface of the melt 13 and the grown RIG may face directly.

なお、図2(b)においては、必要に応じて種結晶基板16の周囲にヒーターを設け、降温速度を制御するように構成することもできる。   In FIG. 2B, a heater may be provided around the seed crystal substrate 16 as necessary to control the temperature lowering rate.

図1(a)、図1(b)、図2(a)、図2(b)においては、遮蔽物を用いて、融液からの輻射熱を遮蔽する方法を示したが、係る遮蔽物としては特に限定されるものではなく、例えば、断熱材や、反射板等を好適に用いることができる。   1 (a), 1 (b), 2 (a), and 2 (b) show a method of shielding radiant heat from the melt using a shielding object. Is not particularly limited, and for example, a heat insulating material, a reflection plate, or the like can be suitably used.

遮蔽物に要求される性能は特に限定されるものではないが、例えば300℃における熱伝導率が150W/m・k以下で、かつ、融点が1000℃以上であることが好ましい。これは、遮蔽物の300℃における熱伝導率が、150W/m・kを超えると、遮蔽物の裏面(RIG側)が高温となり、遮蔽物からRIGへの輻射熱が発生し、RIGを加熱する恐れがあるからである。また、融点が1000℃未満であると、融液とRIGとの間に配置した際に、融液等からの熱により融解や、変形する恐れがあるためである。   The performance required for the shield is not particularly limited. For example, it is preferable that the thermal conductivity at 300 ° C. is 150 W / m · k or less and the melting point is 1000 ° C. or more. This is because when the thermal conductivity of the shielding object at 300 ° C. exceeds 150 W / m · k, the rear surface (RIG side) of the shielding object becomes high temperature, and radiation heat from the shielding object to the RIG is generated, thereby heating the RIG. Because there is a fear. Moreover, it is because there exists a possibility that it may melt | dissolve and deform | transform by the heat | fever from a melt etc., when it arrange | positions between melt and RIG as melting | fusing point is less than 1000 degreeC.

上述の条件を満たす素材としては、Fe、Ni、Crや、これらを用いて作られているステンレス鋼、また、高融点結晶の育成炉や坩堝材に用いられているMo、W、Pt等が挙げられる。このため、遮蔽物の材料としては、Fe、Ni、Cr、ステンレス鋼、Mo、W、Ptから選択された1種類以上を含むことが好ましい。   Materials that satisfy the above conditions include Fe, Ni, Cr, stainless steel made using these, and Mo, W, Pt, etc. used in refractory crystal growth furnaces and crucible materials. Can be mentioned. For this reason, it is preferable that the material of the shield includes one or more selected from Fe, Ni, Cr, stainless steel, Mo, W, and Pt.

遮蔽物を用いて、融液からRIGへの輻射熱を抑制する場合、育成工程終了後、冷却工程を終えるまでの間、育成したビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜と、融液と、の間に遮蔽物を配置しておくことが好ましい。これは育成工程終了後、冷却工程を終えるまでの間、融液からの輻射熱がRIGに到達することを抑制することで、育成したRIGに割れやクラックが生じることをより確実に抑制することができるからである。   When using a shield to suppress radiant heat from the melt to the RIG, between the grown bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film and the melt after the growth process and until the cooling process is completed. It is preferable to arrange a shield. By suppressing the radiant heat from the melt from reaching the RIG until the cooling process is completed after the completion of the growing process, it is possible to more reliably suppress the occurrence of cracks and cracks in the grown RIG. Because it can.

また、その他の形態について図3(a)、図3(b)を用いて説明する。   Other forms will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.

図3(a)に示した成膜装置30おいては、遮蔽物である遮蔽板を設けず、坩堝14等の移動形態を変更した点以外は、図1(a)、図1(b)に示した成膜装置10と同様に構成することができる。   In the film forming apparatus 30 shown in FIG. 3A, the shielding plate as a shielding object is not provided, and the movement form of the crucible 14 and the like is changed, and the film forming apparatus 30 shown in FIGS. The film forming apparatus 10 shown in FIG.

図3(a)に示した成膜装置30では、育成工程終了後、融液13が入った坩堝14、及び坩堝台12を、図示しない搬送機構により例えばブロック矢印301に沿って移動させることができる。これにより、図3(b)に示したように、融液13の入った坩堝14を、RIGが形成された種結晶基板16の下方からずれた位置に移動させることができる。図3(b)に示した位置に融液13の入った坩堝14を移動することで、融液13の表面と、育成したRIGとが直接対向するように配置した場合よりも、融液13からの輻射熱が、育成したRIGに到達することを抑制できる。   In the film forming apparatus 30 shown in FIG. 3A, after the growth process is completed, the crucible 14 containing the melt 13 and the crucible base 12 are moved along, for example, a block arrow 301 by a transport mechanism (not shown). it can. Thereby, as shown in FIG. 3B, the crucible 14 containing the melt 13 can be moved to a position shifted from the lower side of the seed crystal substrate 16 on which the RIG is formed. The crucible 14 containing the melt 13 is moved to the position shown in FIG. 3B, so that the surface of the melt 13 and the grown RIG are arranged so as to face each other directly. It is possible to suppress the radiant heat from reaching the grown RIG.

なお、図3(b)に示したように、融液13の入った坩堝14は移動後、ヒーター11の下端部よりも下方であって、ヒーター11に囲まれた領域31の外の領域に位置することが好ましい。   As shown in FIG. 3B, after the movement, the crucible 14 containing the melt 13 is located below the lower end of the heater 11 and in a region outside the region 31 surrounded by the heater 11. Preferably it is located.

図3(a)、(b)では、融液13の入った坩堝14、及び坩堝台12を移動させる例を示したが、係る形態に限定されるものではない。例えば基板支持軸15、及び基板支持軸15に取付けた、RIGが育成された種結晶基板16を移動するように構成することもできる。この場合、基板支持軸15、及びRIGが育成された種結晶基板16をヒーター11の上端部よりも上方で、かつ融液13の直上部からはずれた位置に移動させることができる。特にヒーター11の上端部よりも上方で、かつヒーター11で囲まれた領域31の外に位置することが好ましい。   3A and 3B show an example in which the crucible 14 containing the melt 13 and the crucible base 12 are moved, the present invention is not limited to such a form. For example, the substrate support shaft 15 and the seed crystal substrate 16 on which the RIG is grown attached to the substrate support shaft 15 can be moved. In this case, the substrate support shaft 15 and the seed crystal substrate 16 on which the RIG is grown can be moved to a position above the upper end of the heater 11 and deviated from the position directly above the melt 13. In particular, it is preferably located above the upper end of the heater 11 and outside the region 31 surrounded by the heater 11.

冷却工程終了後、RIG、及び種結晶基板である非磁性ガーネット基板を成膜装置から取り出すことができる。   After the cooling step is completed, the RIG and the nonmagnetic garnet substrate as the seed crystal substrate can be taken out from the film forming apparatus.

以上に説明した本実施形態のRIGの製造方法によれば、育成工程で種結晶基板にRIGを形成した後、冷却工程においてRIGに割れやクラックが発生することを抑制できる。このため、RIGの製造の歩留まりを高めることができる。   According to the RIG manufacturing method of the present embodiment described above, after the RIG is formed on the seed crystal substrate in the growing process, it is possible to prevent the RIG from being cracked or cracked in the cooling process. For this reason, the manufacturing yield of RIG can be improved.

以下に具体的な実施例、比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
図1(a)、図1(b)に示した成膜装置10を用いて、以下の手順によりRIGを成膜した。
Specific examples and comparative examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
Using the film forming apparatus 10 shown in FIGS. 1A and 1B, RIG was formed by the following procedure.

まず、原料として、Ndを39.27g、Gdを46.53g、Feを313.08g、Biを4304.44g、PbOを721.65g、Bを75.03g、CaOを4.40gそれぞれ秤量した。そして、秤量した原料を白金製の坩堝14内に入れ、坩堝台12上に載置した。 First, as raw materials, Nd 2 O 3 39.27 g, Gd 2 O 3 46.53 g, Fe 2 O 3 313.08 g, Bi 2 O 3 4304.44 g, PbO 721.65 g, B 2 O 3 was measured by 75.03 g and CaO by 4.40 g. Then, the weighed raw materials were put in a platinum crucible 14 and placed on the crucible base 12.

次いで、ヒーター11により加熱を行い、坩堝14内に充填した上記原料を1000℃で溶解して融液を形成した。なお、融液が均一な組成になるように、坩堝14内に配置した図示しない撹拌手段であるプロペラ状の撹拌子を100rpm/minで一方向に回転させることにより十分に撹拌混合した。   Next, heating was performed by the heater 11, and the raw material filled in the crucible 14 was melted at 1000 ° C. to form a melt. In order to obtain a uniform composition of the melt, a propeller-like stirrer (not shown) disposed in the crucible 14 was sufficiently stirred and mixed by rotating in one direction at 100 rpm / min.

次に、RIGを液相エピタキシャル法により成長させるため、融液の温度を825℃の育成温度まで降下させた。   Next, in order to grow RIG by the liquid phase epitaxial method, the temperature of the melt was lowered to a growth temperature of 825 ° C.

その後、種結晶基板16である非磁性ガーネット基板を、基板支持軸15により60rpmで回転させながら降下させ、種結晶基板16の、融液13と対向する片面のみを融液13に接触させて、RIGの形成を開始した。なお、非磁性ガーネット基板としては、直径が2インチ、厚さが400μmであって、格子定数が1.256nmのGd(ScGa)12基板を用いている。 Thereafter, the nonmagnetic garnet substrate as the seed crystal substrate 16 is lowered while being rotated at 60 rpm by the substrate support shaft 15, and only one surface of the seed crystal substrate 16 facing the melt 13 is brought into contact with the melt 13. RIG formation started. As the nonmagnetic garnet substrate, a Gd 3 (ScGa) 5 O 12 substrate having a diameter of 2 inches, a thickness of 400 μm, and a lattice constant of 1.256 nm is used.

そして、種結晶基板16を回転させつつ、種結晶基板16の片面のみを融液13に接触させた状態を保ち、RIGの厚さが250μmになるまで、RIGのエピタキシャル成長を行った(育成工程)。   Then, while rotating the seed crystal substrate 16, only one surface of the seed crystal substrate 16 was kept in contact with the melt 13, and RIG was epitaxially grown until the RIG thickness became 250 μm (growth step). .

育成工程終了後、基板支持軸15を上方に上げ、種結晶基板16を融液13から切り離した。そして、融液13の入った坩堝14、及び坩堝台12を図示しない搬送手段によりブロック矢印101に沿って下方に移動させた後、遮蔽物である遮蔽板17をブロック矢印102に沿って移動させて、図1(b)に示すように種結晶基板16と融液13との間に遮蔽板17を配置した。これにより融液13からRIGへの輻射熱を遮断した。   After completion of the growth process, the substrate support shaft 15 was raised upward, and the seed crystal substrate 16 was separated from the melt 13. Then, after the crucible 14 containing the melt 13 and the crucible base 12 are moved downward along the block arrow 101 by a conveying means (not shown), the shielding plate 17 which is a shield is moved along the block arrow 102. Then, as shown in FIG. 1B, a shielding plate 17 was disposed between the seed crystal substrate 16 and the melt 13. This cut off the radiant heat from the melt 13 to the RIG.

なお、遮蔽板17としては、SUS304製の遮蔽板を用い、融点は1400℃、300℃における熱伝導率は16.7W/m・kのものを用いている。   In addition, as the shielding plate 17, a shielding plate made of SUS304 is used, and the melting point is 1400 ° C., and the thermal conductivity at 300 ° C. is 16.7 W / m · k.

そして、遮蔽板17を上述の様に設置した後、ヒーター11の出力を制御して、22.7℃/hrの降温速度で冷却した。冷却後、炉内からRIGが形成された種結晶基板を取り出し、評価を行った。   And after installing the shielding board 17 as mentioned above, the output of the heater 11 was controlled and it cooled with the temperature-fall rate of 22.7 degrees C / hr. After cooling, the seed crystal substrate on which the RIG was formed was taken out from the furnace and evaluated.

評価は、種結晶基板上のRIGを、目視および実体顕微鏡を用いて観察し、クラックの本数を確認した。なお、割れとはクラックが進行してRIGの厚さ方向に渡って切込み線が入った状態を意味していることから、ここで評価を行ったクラックの本数には割れの本数も含まれる。   In the evaluation, RIG on the seed crystal substrate was observed visually and using a stereomicroscope to confirm the number of cracks. In addition, since the crack means the state which the crack progressed and the cut line entered into the thickness direction of RIG, the number of cracks is also included in the number of the cracks evaluated here.

また、RIGを種結晶基板ごとダイシングソーで11mm角が9枚になるよう切断し、RIG中に発生していたクラック起因により角欠け変形のあるものは不良として、角欠けの無いものは良品としてその枚数を良品枚数とした。また、良品枚数の割合を良品収率として算出した。   Also, the RIG is cut with a dicing saw together with the seed crystal substrate so that there are nine 11 mm squares, and those with corner chipping deformation due to cracks occurring in the RIG are considered defective, and those without corner chipping are non-defective. The number was determined as the number of good products. Moreover, the ratio of the number of non-defective products was calculated as the non-defective product yield.

なお、良品収率が高い場合にはクラックの本数、および/またはクラックの長さが短いことを意味しており、良品収率の低い場合と比較してクラックの発生を抑制できているものといえる。   In addition, when the yield of good products is high, it means that the number of cracks and / or the length of cracks is short, and the occurrence of cracks can be suppressed compared to the case where the yield of good products is low. I can say that.

結果を表1に示す。
[実施例2〜実施例8]
冷却工程における冷却速度を表1に示した速度に変更した点以外は、実施例1と同様にしてRIGを形成、冷却した。
The results are shown in Table 1.
[Examples 2 to 8]
RIG was formed and cooled in the same manner as in Example 1 except that the cooling rate in the cooling step was changed to the rate shown in Table 1.

評価結果を表1に示す。
[比較例1〜比較例5]
以下の2点以外は、実施例1と同様にして、RIGを形成、冷却した。
The evaluation results are shown in Table 1.
[Comparative Examples 1 to 5]
The RIG was formed and cooled in the same manner as in Example 1 except for the following two points.

冷却工程における冷却速度を表1に示した値とした点。   The point which made the cooling rate in a cooling process the value shown in Table 1.

育成工程終了後、融液13と、RIGが形成された種結晶基板16との切り離しまでは行ったが、融液13の入った坩堝14、及び坩堝台12を移動させず、また融液13と、RIGが形成された種結晶基板との間に遮蔽板17を配置せずに冷却工程を実施した点。なお、この場合、融液13の表面と、育成したRIGとが直接対向するように配置されることになる。   After the growth process, the melt 13 was separated from the seed crystal substrate 16 on which the RIG was formed. However, the crucible 14 containing the melt 13 and the crucible base 12 were not moved, and the melt 13 was not moved. And the cooling step was performed without arranging the shielding plate 17 between the seed crystal substrate on which the RIG was formed. In this case, the surface of the melt 13 and the grown RIG are arranged so as to face each other directly.

評価結果を表1に示す。
[比較例6〜比較例8]
冷却工程における冷却速度を表1に示した値とした点以外は実施例1と同様にしてRIGを形成、冷却した。
The evaluation results are shown in Table 1.
[Comparative Examples 6 to 8]
RIG was formed and cooled in the same manner as in Example 1 except that the cooling rate in the cooling step was the value shown in Table 1.

評価結果を表1に示す。   The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0006409708
表1の結果から、融液の表面と、育成したビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜とが直接対向するように配置した場合よりも、融液からの輻射熱が、育成したビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜に到達することを抑制し、かつ冷却速度を200℃/hr以下にした実施例1〜実施例8では、上記条件のうち少なくとも一方を満たさない比較例1〜比較例8と比較して、クラックの発生が比較的少ないことが確認できた。
Figure 0006409708
From the results of Table 1, the radiant heat from the melt is higher than that in the case where the melt surface and the grown bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film are directly opposed to each other. In Example 1 to Example 8 in which reaching to the crystal film is suppressed and the cooling rate is set to 200 ° C./hr or less, compared with Comparative Examples 1 to 8 that do not satisfy at least one of the above conditions. It was confirmed that the occurrence of cracks was relatively small.

また、実施例1〜実施例8では良品収率が50%以上になることが確認できた。これに対して、比較例1〜比較例8では良品収率が44.4%以下となっていた。   In Examples 1 to 8, it was confirmed that the yield of non-defective products was 50% or more. In contrast, in Comparative Examples 1 to 8, the yield of non-defective products was 44.4% or less.

上記結果から、実施例1〜実施例8においては、比較例1〜比較例8と比較してクラックの本数、および/またはクラックの長さを抑制できていることが確認でき、クラックの発生を抑制できていることが確認できた。   From the above results, in Examples 1 to 8, it can be confirmed that the number of cracks and / or the length of cracks can be suppressed as compared with Comparative Examples 1 to 8, and the occurrence of cracks can be confirmed. It was confirmed that it was suppressed.

実施例1〜実施例8の中でも特に、冷却速度を50℃/hr〜80℃/hrの範囲内にした実施例5および6は88.9%と高い良品収率が得られた。   Among Examples 1 to 8, in particular, Examples 5 and 6 having a cooling rate in the range of 50 ° C./hr to 80 ° C./hr had a good product yield of 88.9%.

なお、比較例3および4に関しては、遮蔽物を使用しなかったこと以外は、高い良品収率が得られた実施例5および6と同じ条件にしたが、融液からの輻射熱の影響でクラックが増加し、良品収率は33.3%と低い結果だった。このことから、輻射熱が割れやクラックの発生に影響していることが確認できた。   For Comparative Examples 3 and 4, except that no shield was used, the same conditions as in Examples 5 and 6 were obtained, but cracks were caused by the radiant heat from the melt. The yield of good products was as low as 33.3%. From this, it was confirmed that radiant heat had an effect on the occurrence of cracks and cracks.

13 融液
16 種結晶基板(非磁性ガーネット基板)
13 Melt 16 Seed crystal substrate (Non-magnetic garnet substrate)

Claims (6)

非磁性ガーネット基板を融液に接触させ、前記非磁性ガーネット基板上に、液相エピタキシャル成長法によりビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成するビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法であって、
前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜を育成する育成工程終了後、育成温度から室温まで冷却する冷却工程を有しており、
前記冷却工程においては、
降温速度が200.0℃/hr以下であり、
かつ、前記育成工程終了後、前記融液が入った坩堝を下方に移動させ、次いで育成した前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜と、前記融液と、の間に遮蔽板を挿入することで、前記融液の表面と、育成した前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜とが直接対向するように配置した場合よりも、前記融液からの輻射熱が、育成した前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜に到達することを抑制するように構成するビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法。
A nonmagnetic garnet substrate is brought into contact with a melt, and a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film is grown on the nonmagnetic garnet substrate by a liquid phase epitaxial growth method,
After the growth step of growing the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film, the cooling step of cooling from the growth temperature to room temperature,
In the cooling step,
The temperature drop rate is 200.0 ° C./hr or less,
And after the completion of the growth step, the crucible containing the melt is moved downward, and then a shielding plate is inserted between the grown bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film and the melt. , the surface of the melt, and the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film grown than when placed so as to face directly, radiant heat from the melt, the bismuth and grown-substituted rare earth iron garnet crystal A method of manufacturing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film configured to suppress reaching the film.
前記降温速度が、50℃/hr以上80℃/hr以下である請求項1に記載のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法。   2. The method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film according to claim 1, wherein the cooling rate is 50 ° C./hr or more and 80 ° C./hr or less. 前記育成工程終了後、前記冷却工程を終えるまでの間、
育成した前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜と、前記融液と、の間に前記遮蔽を配置する請求項1または2に記載のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法。
After the completion of the growing process, until the cooling process is completed,
Said Bi-substituted rare earth iron garnet crystal film grown, the melt and the method of manufacturing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film according to claim 1 or 2, arranging the shielding plate between.
前記遮蔽は、
300℃における熱伝導率が150W/m・k以下で、かつ、融点が1000℃以上である請求項3に記載のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法。
The shielding plate is
The method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film according to claim 3, wherein the thermal conductivity at 300 ° C is 150 W / m · k or less and the melting point is 1000 ° C or more.
育成する前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の組成が一般式Gd3−x−yBiFe12(但し、RはLa、Ce、Pr、Ndから選択された1種以上の希土類元素からなり、0<x、0<y)で示される請求項1〜4のいずれか一項に記載のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法。 Development composition of the bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film general to formula Gd 3-x-y Bi x R y Fe 5 O 12 ( where, R represents La, Ce, Pr, 1 or more selected from Nd The manufacturing method of the bismuth substitution type rare earth iron garnet crystal film as described in any one of Claims 1-4 which consists of rare earth elements and is shown by 0 <x, 0 <y). 前記非磁性ガーネット基板は、Gd(ScGa)12基板である請求項1〜5のいずれか一項に記載のビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜の製造方法。 The method for producing a bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film according to claim 1, wherein the nonmagnetic garnet substrate is a Gd 3 (ScGa) 5 O 12 substrate.
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