JP6547360B2 - CaMgZr置換型ガドリニウム・ガリウム・ガーネット(SGGG)単結晶の育成方法およびSGGG単結晶基板の製造方法 - Google Patents
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Description
チョクラルスキー(CZ:Czochralski)法によりCaMgZr置換型ガドリニウム・ガリウム・ガーネット(SGGG)単結晶を育成する方法において、
下記組成式(1)で示される原料融液を用いると共に、育成時における原料融液の固化率[(結晶重量÷原料重量)×100]を37%〜47%の範囲に設定して育成することを特徴とする。
(Gd 3.036-x Ca x )(Ga 4.964-x-2y Mg y Zr x+y )O 12 (1)
[但し、組成式(1)中のx、yは、0.320≦x≦0.330、および、0.308≦y≦0.320である。]
第1の発明に記載のSGGG単結晶の育成方法において、
格子定数が12.4945〜12.4975Åで、かつ、単結晶の育成方向と直交する任意の2平面内の2次元座標で特定される同一位置における格子定数の差が0.0002Å以下であるSGGG単結晶を育成することを特徴とし、
第3の発明は、
第1の発明または第2の発明に記載のSGGG単結晶の育成方法において、
下記組成式(2)で示されるSGGG単結晶を育成することを特徴とし、
(Gd3-xCax)(Ga5-x-2yMgyZrx+y)O12 (2)
[但し、組成式(2)中のx、yは、0.304≦x≦0.336、および、0.259≦y≦0.320である。]
第4の発明は、
第1の発明〜第3の発明のいずれかに記載のSGGG単結晶の育成方法において、
単結晶の育成方向における結晶方位が<111>であるSGGG単結晶を育成することを特徴とし、
第5の発明は、
第1の発明〜第4の発明のいずれかに記載のSGGG単結晶の育成方法において、
単結晶の育成方向と直交する任意の2平面間における育成方向の長さが100mm以下であるSGGG単結晶を育成することを特徴とする。
希土類鉄ガーネット単結晶膜を液相エピタキシャル成長法(LPE法)により育成する際に用いられるSGGG単結晶基板の製造方法において、
下記組成式(1)で示される原料融液を用い、上記チョクラルスキー法により、育成時における原料融液の固化率[(結晶重量÷原料重量)×100]を37%〜47%の範囲に設定して、単結晶の育成方向と直交する任意の2平面内の2次元座標で特定される同一位置における格子定数の差が0.0002Å以下で、かつ、育成方向における結晶方位が<111>であるSGGG単結晶を育成する工程と、
育成されたSGGG単結晶をその育成方向と直交する方向へ切断して下記組成式(2)で示されると共に、格子定数が12.4945〜12.4975ÅであるSGGG単結晶基板を製造する工程、
を具備することを特徴とする。
(Gd 3.036-x Ca x )(Ga 4.964-x-2y Mg y Zr x+y )O 12 (1)
[但し、組成式(1)中のx、yは、0.320≦x≦0.330、および、0.308≦y≦0.320である。]
(Gd3-xCax)(Ga5-x-2yMgyZrx+y)O12 (2)
[但し、組成式(2)中のx、yは、0.304≦x≦0.336、および、0.259≦y≦0.320である。]
図1は、本発明に係るCaMgZr置換型ガドリニウム・ガリウム・ガーネット(SGGG)単結晶の育成方法に用いられる製造装置の概略構成を示す説明図である。
(Gd3.036−xCax)(Ga4.964−x−2yMgyZrx+y)O12 (1)
[但し、組成式(1)中のx、yは、0.320≦x≦0.330、および、0.308≦y≦0.320である。]
育成されたSGGG単結晶は育成炉1から取り出され、熱歪を除去するアニール処理が施された後、規格に合わせた厚さに切断され、更に両面研磨されて本発明に係るSGGG単結晶基板に加工される。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.706:0.330:4.018:0.308:0.638、および、Ca/Mg=0.330/0.308=1.07となるように秤量した。
=[(4.7kg÷12.6kg)×100]=37.3%
に設定して育成されている。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.712:0.324:4.012:0.314:0.638、および、Ca/Mg=0.324/0.314=1.03となるように秤量した。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.716:0.320:4.004:0.320:0.640、および、Ca/Mg=0.320/0.320=1.00となるように秤量した。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.716:0.320:4.004:0.320:0.640、および、Ca/Mg=0.320/0.320=1.00となるように秤量した。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.716:0.320:4.004:0.320:0.640、および、Ca/Mg=0.320/0.320=1.00となるように秤量した。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.703:0.333:4.031:0.300:0.633、および、Ca/Mg=0.333/0.300=1.11となるように秤量した。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.706:0.330:4.028:0.303:0.633、および、Ca/Mg=0.330/0.303=1.09となるように秤量した。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.717:0.319:4.001:0.322:0.641、および、Ca/Mg=0.319/0.322=0.99となるように秤量した。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.726:0.310:4.008:0.323:0.633、および、Ca/Mg=0.310/0.323=0.96となるように秤量した。
SGGG単結晶をチョクラルスキー法で育成するため、組成式(GdCaGaMgZr)8O12で示される原料を、原子比Gd:Ca:Ga:Mg:Zr=2.726:0.310:4.014:0.320:0.630、および、Ca/Mg=0.310/0.320=0.97となるように秤量した。
2 チャンバー
3 断熱材
4 引き上げ軸
5 ホットゾーン
6 種結晶
7 SGGG単結晶
8 坩堝
9 原料融液
10 高周波コイル
11 結晶トップ部
12 結晶ボトム部
Claims (6)
- チョクラルスキー(CZ:Czochralski)法によりCaMgZr置換型ガドリニウム・ガリウム・ガーネット(SGGG)単結晶を育成する方法において、
下記組成式(1)で示される原料融液を用いると共に、育成時における原料融液の固化率[(結晶重量÷原料重量)×100]を37%〜47%の範囲に設定して育成することを特徴とするSGGG単結晶の育成方法。
(Gd 3.036-x Ca x )(Ga 4.964-x-2y Mg y Zr x+y )O 12 (1)
[但し、組成式(1)中のx、yは、0.320≦x≦0.330、および、0.308≦y≦0.320である。] - 格子定数が12.4945〜12.4975Åで、かつ、単結晶の育成方向と直交する任意の2平面内の2次元座標で特定される同一位置における格子定数の差が0.0002Å以下であるSGGG単結晶を育成することを特徴とする請求項1に記載のSGGG単結晶の育成方法。
- 下記組成式(2)で示されるSGGG単結晶を育成することを特徴とする請求項1または2に記載のSGGG単結晶の育成方法。
(Gd3-xCax)(Ga5-x-2yMgyZrx+y)O12 (2)
[但し、組成式(2)中のx、yは、0.304≦x≦0.336、および、0.259≦y≦0.320である。] - 単結晶の育成方向における結晶方位が<111>であるSGGG単結晶を育成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のSGGG単結晶の育成方法。
- 単結晶の育成方向と直交する任意の2平面間における育成方向の長さが100mm以下であるSGGG単結晶を育成することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のSGGG単結晶の育成方法。
- 希土類鉄ガーネット単結晶膜を液相エピタキシャル成長法(LPE法)により育成する際に用いられるSGGG単結晶基板の製造方法において、
下記組成式(1)で示される原料融液を用い、上記チョクラルスキー法により、育成時における原料融液の固化率[(結晶重量÷原料重量)×100]を37%〜47%の範囲に設定して、単結晶の育成方向と直交する任意の2平面内の2次元座標で特定される同一位置における格子定数の差が0.0002Å以下で、かつ、育成方向における結晶方位が<111>であるSGGG単結晶を育成する工程と、
育成されたSGGG単結晶をその育成方向と直交する方向へ切断して下記組成式(2)で示されると共に、格子定数が12.4945〜12.4975ÅであるSGGG単結晶基板を製造する工程、
を具備することを特徴とするSGGG単結晶基板の製造方法。
(Gd 3.036-x Ca x )(Ga 4.964-x-2y Mg y Zr x+y )O 12 (1)
[但し、組成式(1)中のx、yは、0.320≦x≦0.330、および、0.308≦y≦0.320である。]
(Gd3-xCax)(Ga5-x-2yMgyZrx+y)O12 (2)
[但し、組成式(2)中のx、yは、0.304≦x≦0.336、および、0.259≦y≦0.320である。]
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