JPH0127561B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は層を堆積するのにおよび六方晶系フエ
ライト材料の単結晶磁気層を支持するのに適応す
る表面を有する単結晶非−磁性基体を具えた磁気
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic device comprising a single crystal non-magnetic substrate having a surface adapted for depositing layers and supporting a single crystal magnetic layer of hexagonal ferrite material.
極めて大きい一軸異方性およびその小さいライ
ン幅のために、例えば非磁性基体上に式BaO・
6Fe2O3(バリウム―ヘキサフエライト)を有する
六方晶系単結晶の薄いフエライト層は受動マイク
ロ波構成成分として、例えばセンチメートル波範
囲における共振分離またはフイルターとして、ま
たは情報記憶技術における、例えば特に極めて小
さい(サブ―ミクロン)円柱状磁区の磁界の磁気
円柱状磁区装置における構成成分として重要性を
有している。すでに知られているように、例えば
情報記憶技術に使用される磁気ガーネツト層は
50GHzより高い周波数ではもはや用いることがで
きない。例えば、磁気ガーネツト層と同じ目的の
ための成分から知られているように優れた品質
で、均質性で欠陥のない結晶完全性を有する六方
晶系単結晶フエライト層を作るためには、基体上
に成長する層に等しい化学的組成を有すると共に
基体に被着する層と同様の結晶構造および殆んど
等しい格子定数を有する単結晶基体を必要とす
る。 Due to its extremely large uniaxial anisotropy and its small linewidth, for example the formula BaO.
Thin ferrite layers in hexagonal single crystals with 6Fe 2 O 3 (barium-hexaferrite) can be used as passive microwave components, e.g. as resonant isolation or filters in the centimeter wave range, or in information storage technology, e.g. The magnetic fields of small (sub-micron) cylindrical domains are important as components in magnetic cylindrical domain devices. As is already known, magnetic garnet layers used, for example, in information storage technology
It can no longer be used at frequencies higher than 50 GHz. For example, in order to make a hexagonal single crystal ferrite layer of excellent quality, homogeneity and defect-free crystalline perfection, as is known from components for the same purpose as magnetic garnet layers, it is necessary to requires a single-crystal substrate having a chemical composition equal to that of the layer being grown on the substrate, and having a similar crystal structure and approximately the same lattice constant as the layer deposited on the substrate.
液相エピタキシにより組成BaFe12O19を有する
六方晶系フエライト基体上に、例えば組成
Ba2Zn2Fe12O22を有する六方晶系単結晶フエライ
ト層を生長させることは試みられている(Mat.
Res.Bull.,10(1975)p.1255〜1258)。研究報告
によればこれらの基体では満足な結果が得られて
いない。 On a hexagonal ferrite substrate with the composition BaFe 12 O 19 by liquid phase epitaxy, e.g.
Attempts have been made to grow hexagonal single crystal ferrite layers with Ba 2 Zn 2 Fe 12 O 22 (Mat.
Res. Bull., 10 (1975) p.1255-1258). According to research reports, satisfactory results have not been obtained with these substrates.
また、エピタキシにより組成ZnGa2O4または
Mg(In,Ga)2O4を有する非磁性スピネル基体上
に、例えばタイプBa0.6Fe2O3の六方晶系単結晶フ
エライト層を生長することは試みられているが、
しかしこの試みにおいては層を欠陥なく生長でき
ないばかりか、被覆すべき基体表面に島が形成
し、成功には至つていない(J.Appl.Phys.,49
(1978)No.3,P.1578〜1580)。 Also, by epitaxy the composition ZnGa 2 O 4 or
Attempts have been made to grow hexagonal single-crystal ferrite layers of type Ba 0.6 Fe 2 O 3 on non-magnetic spinel substrates with Mg(In, Ga) 2 O 4 ;
However, this attempt was not successful, as not only could the layer not be grown without defects, but islands formed on the surface of the substrate to be coated (J. Appl. Phys., 49
(1978) No. 3, P. 1578-1580).
磁性基体は、これによつて作られる構成成分の
磁気特性に逆に作用するから、非磁性基体はすべ
ての磁気用途に使用することが1つの条件であ
る。 It is a requirement that non-magnetic substrates be used in all magnetic applications, since magnetic substrates adversely affect the magnetic properties of the components made with them.
従来においては、適当な基体がシーデングに利
用できなかつたために良好な品質で、均質性でか
つ結晶完全性の単結晶六方晶系フエライト層を作
ることは不可能であつた。 In the past, it has not been possible to produce single crystal hexagonal ferrite layers of good quality, homogeneity and crystalline perfection because suitable substrates were not available for seeding.
本発明の目的は薄い磁気層の良好な品質および
結晶完全性が磁気ガーネツト層の品質に相当する
ようなレベルである単結晶非磁性基体上に磁気単
結晶六方晶系フエライト層を具えた磁気装置を提
供することである。 The object of the present invention is to provide a magnetic device comprising a magnetic single-crystal hexagonal ferrite layer on a single-crystalline non-magnetic substrate in which the quality of the thin magnetic layer and the crystalline perfection are comparable to the quality of a magnetic garnet layer. The goal is to provide the following.
本発明の磁気装置は、基体を式:
A2+ 1+yGa12-2x-yB2+ xC4+ xO19
(式中:
A=バリウムおよび/またはストロンチウム、
B=マグネシウムおよび/またはマンガンおよ
び/または亜鉛および/または鉄および/ま
たは銅および/またはニツケルおよび/また
はコバルトおよび/またはクロム、
C=ジルコニウムおよび/またはハフニウムおよ
び/またはチタンおよび/または錫、および
0.1≦x≦1.2および0≦y≦0.8を示す)
で表わされるアルカリ土類ガリウム酸塩混晶
(alkalime earth gallate mixed crystal)から
構成したことを特徴とする。 The magnetic device of the invention has a substrate of the formula: A 2+ 1+y Ga 12-2x-y B 2+ x C 4+ x O 19 , where A=barium and/or strontium, B=magnesium and/or or manganese and/or zinc and/or iron and/or copper and/or nickel and/or cobalt and/or chromium, C = zirconium and/or hafnium and/or titanium and/or tin, and
0.1≦x≦1.2 and 0≦y≦0.8).
本発明の好適な例によれば、層を堆積する基体
の表面は001方向の配向を示し、かつc−軸の理
想方向から1〜2゜の範囲の偏差を有する。 According to a preferred embodiment of the invention, the surface of the substrate on which the layer is deposited exhibits an orientation in the 001 direction and has a deviation in the range of 1 to 2 degrees from the ideal direction of the c-axis.
質的に良好な層はこの程度の大きさの偏差のc
−軸の理想方向から生長することを確めた。c−
軸の方向からのより大きい偏差(t〜10゜)にお
いては、単結晶層の段階状生長(Step―like
growth)が基体上に生ずるのに対して、層の島
状生長(island―like growth)が基体の正確な
c−軸配向に生ずる。 A qualitatively good layer has a deviation of this magnitude
- It was confirmed that the plant grows from the ideal direction of the axis. c-
At larger deviations (t ~ 10°) from the direction of the axis, a step-like growth of the single crystal layer occurs.
growth occurs on the substrate, whereas island-like growth of the layer occurs in the correct c-axis orientation of the substrate.
本発明の他の好適な例においては、単結晶磁気
層の厚さを0.5〜10μmの範囲にする。基体に被着
した層のフレーキングが厚い層において観察され
るために、層厚さは10μm以上にしないことが重
要である。このことはc−軸の方向に対して垂直
な層材料の容易な劈開性によるものである。 In another preferred embodiment of the invention, the thickness of the monocrystalline magnetic layer is in the range 0.5 to 10 μm. It is important that the layer thickness not exceed 10 μm, since flaking of the layer applied to the substrate is observed in thicker layers. This is due to the easy cleavability of the layer material perpendicular to the direction of the c-axis.
本発明の磁気装置を製造する方法は、先ず単結
晶基体の出発物質を乾燥−圧縮し、次いでこの乾
燥−圧縮体を酸素雰囲気中1500℃で12〜30時間に
わたり焼成し、この焼成圧縮体をチヨクラルスキ
ー法により単結晶を生成させるために閉鎖結晶引
上げ装置において〜1600℃で溶融し、この溶融体
から単結晶を種子結晶の助けによつて5〜20r.p.
m.の種子結晶の回転速度で1〜2mmh-1の生長速
度で引き上げ、0.5〜1mmの厚さ、〔001〕方向に
おける配向およびc−軸の方向から1〜2゜の偏差
を有するこの単結晶から磨きセグメント
(polishing segments)を切り出し、少なくとも
1つの基体層表面上に六方晶系ヘキサフエライト
材料の単結晶層をエピタキシアル的に堆積するこ
とにより有利に達成することができる。 The method for manufacturing the magnetic device of the present invention involves first drying and compressing the starting material of a single crystal substrate, then firing the dried and compressed body in an oxygen atmosphere at 1500°C for 12 to 30 hours, and then producing the fired and compressed body. To produce single crystals by the Czyochralski method, the single crystals are melted at ~1600°C in a closed crystal pulling apparatus and the single crystals are extracted from this melt with the help of seed crystals at 5-20 r.p.
This monolayer was pulled at a growth rate of 1-2 mmh -1 with a seed crystal rotation speed of m. This can advantageously be achieved by cutting polishing segments from the crystal and epitaxially depositing a single crystal layer of hexagonal hexaferrite material on the surface of at least one substrate layer.
本発明の他の好適な例によれば、77.87gの
SrO、481.97gのGa2O3、9.90gのMgOおよび
30.26gのZrO2の混合物を溶融体についての出発
物質として溶融し、この溶融体から単結晶基体を
CO2雰囲気下で特許請求の範囲第3項の記載によ
るチヨクラルスキー法によつて引き上げることが
できる。 According to another preferred embodiment of the invention, 77.87 g.
SrO, 481.97g Ga 2 O 3 , 9.90g MgO and
A mixture of 30.26 g of ZrO 2 was melted as the starting material for the melt and a single crystal substrate was obtained from this melt.
It can be pulled up by the Czyochralski method according to claim 3 in a CO 2 atmosphere.
本発明の更に他の好適な例においては、19.28
gのSrCO3,112.39gのGa2O3,9.79gのZnOお
よび14.8gのZrO2の混合物を溶融体についての出
発物質として溶融し、この溶融体から単結晶基体
を1バールのO2および5バールのN2の圧力下で
特許請求の範囲第4項の記載によるチヨクラルス
キー法によつて引き上げることができる。 In yet another preferred embodiment of the invention, 19.28
A mixture of g of SrCO 3 , 112.39 g of Ga 2 O 3 , 9.79 g of ZnO and 14.8 g of ZrO 2 was melted as starting material for the melt and from this melt a single crystal substrate was heated to 1 bar of O 2 and It can be pulled up by the Czyochralski method according to claim 4 under a pressure of 5 bar N 2 .
あるいはまた、磁気層を非磁性基体上に液相エ
ピタキシにより生成することができる。 Alternatively, the magnetic layer can be produced on a non-magnetic substrate by liquid phase epitaxy.
本発明の利点は、主として非磁性基体上に良好
な品質、均質性および結晶完全性を有する六方晶
系ヘキサフエライト、例えばバリウムヘキサフエ
ライトの欠陥のない層を単結晶形態で生成するこ
とのできる基体材料を生成できることである。本
発明の磁気装置を製造する方法に関する他の利点
は、単結晶を1個の単結晶から十分な数量の基体
スライスを形成できる長さに生長できることであ
る。生長した基体単結晶の直径が比較的に大きい
ために、これらの基体スライスは工業的使用に十
分な大きさを有する。 The advantages of the present invention are primarily that a defect-free layer of hexagonal hexaferrite of good quality, homogeneity and crystalline perfection, such as barium hexaferrite, can be produced in monocrystalline form on a non-magnetic substrate. It is possible to generate materials. Another advantage of the method of manufacturing magnetic devices of the present invention is that single crystals can be grown to a length to form a sufficient number of substrate slices from one single crystal. Due to the relatively large diameter of the grown substrate single crystals, these substrate slices are large enough for industrial use.
アルカリ土類ガリカム酸塩単結晶を生長するに
は多くの困難性がある。 There are many difficulties in growing alkaline earth gallicamate single crystals.
BaO/Ba2O3およびSrO/Ga2O3系のT―X状
態図は知られている(P.バテイおよびG.スロガリ
氏、「Ann.Chim.」59(1969),P.155〜162;L.
M.コイバ氏ほか「Russian J.of Inorganic
Chemistry」20(1975)7;V.P.コブザレバ氏ほ
か「Russian J.of Inorganic Chemistry」21
(1976)6)。このことから、化合物BaGa12C19お
よびSrGa12O19は不釣り合いに溶融する。第1相
としてGa2O3が化学量論的な溶融体から結晶す
る。このために、それ自体の溶融体から生長する
ことは不可能である。更に、状態図により両化合
物の存在する領域は極めて狭い。このために、例
えばガリウム酸ストロンチウムは約32モル%の
SrOおよび68モル%のGa2O3から36モル%のSrO
および64モル%のGa2O3の濃度範囲の溶融体から
結晶する。結晶は14モル%のSrOおよび86モル%
のGa2O3のモル比を有する。この理由のために、
同様に非化学量論的な溶融体から液相線に沿つて
単結晶の生長は除外する。これは実験によつて確
めた。例えばSrGa12O19のようなアルカリ土類ガ
リウム酸塩の単結晶生長の場合には、狭い存在領
域および溶融体における著しく過剰のSrO(18モ
ル%)または不足のGa2O3が結晶化合物に比較し
て決定的な障害になる。 The T-X phase diagrams of BaO/Ba 2 O 3 and SrO/Ga 2 O 3 systems are known (P. Batey and G. Slogari, "Ann. Chim." 59 (1969), p. 155~ 162;L.
M. Koiba et al. “Russian J. of Inorganic
Chemistry” 20 (1975) 7; VP Kobzareva et al. “Russian J. of Inorganic Chemistry” 21
(1976)6). From this, the compounds BaGa 12 C 19 and SrGa 12 O 19 melt disproportionately. Ga 2 O 3 as the first phase crystallizes from the stoichiometric melt. Because of this, it is not possible to grow it from its own melt. Furthermore, according to the phase diagram, the region in which both compounds exist is extremely narrow. For this, strontium gallate, for example, contains approximately 32 mol%
SrO and 68 mol% Ga2O3 to 36 mol% SrO
and crystallizes from the melt in the concentration range of 64 mol% Ga 2 O 3 . Crystals contain 14 mol% SrO and 86 mol%
has a molar ratio of Ga 2 O 3 of . For this reason,
Similarly, the growth of single crystals along the liquidus from non-stoichiometric melts is excluded. This was confirmed through experiments. In the case of single crystal growth of alkaline earth gallates, e.g. It becomes a decisive obstacle in comparison.
驚くべきことには、六方結晶系化合物のガリウ
ムイオンが他のイオン、特に二価および四価イオ
ンで部分的に置換する場合に、六方晶系アルカリ
土類ガリウム酸塩相を溶融体から生成できること
を確めた。更にまた、ガリウムイオンのこの置換
は基体の格子定数を磁気層のそれに一致させるた
めに大切である。 Surprisingly, hexagonal alkaline earth gallate phases can be produced from the melt when the gallium ions of hexagonal compounds are partially replaced by other ions, especially divalent and tetravalent ions. I confirmed that. Furthermore, this substitution of gallium ions is important in order to match the lattice constant of the substrate to that of the magnetic layer.
溶融体における過剰のSrOをガリウムイオンの
置換によつて除去できることを次に示す4つの例
について示す。 The following four examples demonstrate that excess SrO in the melt can be removed by gallium ion replacement.
次に示す結晶組成1〜4は次に示す溶融体組成
1〜4から生成する:
溶融体組成
1 Sr2.48Ga10.52O18.26
2 Sr1.53Ga10.47Mg0.5Zr0.5O18.75
3 Sr1.085Ga9.915MnZrO18.96
4 Sr1.085Ga9.915ZnZrO18.96
結晶組成
1 SrGa12O19
2 Sr1.03Ga10.99Mg0.49Zr0.49O18.99
3 Sr1.0Ga10.6Mn0.7Zr0.7O19
4 Sr1.0Ga10.38Zn0.81Zr0.81O19
非置換溶融体(例1)における式単位当り1.48
の過剰のSrOを式単位(例4)当り0.085までの
ガリウムイオンの結合置換によつて除去すること
ができる。この結果として、溶融体からアルカリ
土類ガリウム酸塩混晶から単結晶を生長すること
ができる。 The following crystal compositions 1 to 4 are generated from the following melt compositions 1 to 4: Melt composition 1 Sr 2.48 Ga 10.52 O 18.26 2 Sr 1.53 Ga 10.47 Mg 0.5 Zr 0.5 O 18.75 3 Sr 1.085 Ga 9.915 MnZrO 18.96 4 Sr 1.085 Ga 9.915 ZnZrO 18.96 Crystal composition 1 SrGa 12 O 19 2 Sr 1.03 Ga 10.99 Mg 0.49 Zr 0.49 O 18.99 3 Sr 1.0 Ga 10.6 Mn 0.7 Zr 0.7 O 19 4 Sr 1.0 Ga 10.38 Z n 0.81 Zr 0.81 O 19 Non-substitution melting 1.48 per formula unit in the field (Example 1)
The excess of SrO can be removed by combined displacement of up to 0.085 gallium ions per formula unit (Example 4). As a result of this, single crystals can be grown from the alkaline earth gallate mixed crystal from the melt.
本発明の磁気装置の1つの構造を添付図面につ
いて説明する:
10μm厚さの六方晶系単結晶磁気ヘキサフエラ
イト層2を非磁気六方晶系基体(0.5mm厚さ)1
上にアルカリ土類ガリウム酸塩結晶からエピタキ
シにより生長させ、この場合2個の円柱状磁区3
を層に対して垂直に約20KOeの磁界を作用させ
て形成する。層の磁化を矢印4で示す。 One structure of the magnetic device of the invention is described with reference to the accompanying drawings: A 10 μm thick hexagonal single crystal magnetic hexaferrite layer 2 is formed on a non-magnetic hexagonal substrate (0.5 mm thick) 1.
grown by epitaxy from alkaline earth gallate crystals on top, in this case two cylindrical magnetic domains 3
is formed by applying a magnetic field of approximately 20 KOe perpendicular to the layer. The magnetization of the layer is indicated by arrow 4.
実施例 1
添付図面に示す磁気装置の製造のために、単結
晶六方晶系ヘキサフエライト層を凝離するのに適
当な非磁性六方晶系単結晶基体を作る1例とし
て、組成Sr1.03Ga10.99Mg0.49Zr0.49O18.99を有する
ガリウム酸ストロンチウム単結晶の生長について
記載する。溶融体についての出発物質として
77.87gのSrO,481.97gのGa2O3,9.90gのMgO
および30.26gのZrO2を混合し、円筒形状に圧形
し、酸素雰囲気中において1500℃の温度で焼成し
た。次いで、焼成圧縮体を二酸化炭素雰囲気(流
量:500/h)中でチヨクラルスキー法におい
て知られている閉鎖結晶引上げ装置でのイリジウ
ム製の誘導加熱るつぼ内で1600℃の温度で溶融し
た。製造すべげ単結晶の化学組成と同じ組成を有
する円筒状単結晶棒を種子結晶として用いた。引
き上げ方法はチヨクラルスキー法により知られて
いる手段で行つた。生長速度を1nmh-1にし、種
子結晶を8r.p.mの速度で回転させた。このプロセ
ス後、長さ65mmおよび直径30mmのSr1.03Ga10.99
Mg0.49Zr0.49O18.99単結晶を得た。格子定数はa0に
おいて0.582nmおよびc0において2.307nmであつ
た(aおよびcは六方晶系格子における結晶方向
である)。比較のために、BaFe12O19の格子定数
はa0において0.589nmおよびc0において2.320nm
であつた。Example 1 As an example of making a non-magnetic hexagonal single crystal substrate suitable for isolating a single crystal hexagonal hexaferrite layer for the production of the magnetic device shown in the accompanying drawings, a composition Sr 1.03 Ga 10.99 is used. The growth of strontium gallate single crystals with Mg 0.49 Zr 0.49 O 18.99 is described. As a starting material for the melt
77.87g SrO, 481.97g Ga 2 O 3 , 9.90g MgO
and 30.26 g of ZrO 2 were mixed, pressed into a cylindrical shape, and fired at a temperature of 1500° C. in an oxygen atmosphere. The calcined compacts were then melted in a carbon dioxide atmosphere (flow rate: 500/h) at a temperature of 1600° C. in an induction heating crucible made of iridium in a closed crystal pulling apparatus known from the Czyochralski method. A cylindrical single crystal rod having the same chemical composition as the produced single crystal was used as a seed crystal. The lifting method was carried out by a known method based on the Czyochralski method. The growth rate was 1 nmh -1 and the seed crystals were rotated at a speed of 8 r.pm. After this process, Sr 1.03 Ga 10.99 with length 65mm and diameter 30mm
A Mg 0.49 Zr 0.49 O 18.99 single crystal was obtained. The lattice constants were 0.582 nm at a 0 and 2.307 nm at c 0 (a and c are the crystal directions in the hexagonal lattice). For comparison, the lattice constants of BaFe 12 O 19 are 0.589 nm at a 0 and 2.320 nm at c 0
It was hot.
実施例
本例においてはSr1.0Ga10.38Zn0.81Zr0.81O19単結
晶の生長について記載する。Example This example describes the growth of a Sr 1.0 Ga 10.38 Zn 0.81 Zr 0.81 O 19 single crystal.
次に示す出発物質を混合し、円筒形状に圧縮
し、酸素雰囲気において1500℃で焼成した:
SrCo3 19.28g
Ga2O3 112.39g
ZnO 9.79g
ZrO2 14.84g
次いで、焼成圧縮体をチヨクラルスキー法にお
いて知られている閉鎖結晶引上げ装置での白金ま
たはイリジウム製の誘導加熱るつぼ内で1600℃の
温度で溶融した。この装置には1バールの圧力の
酸素および5バールの圧力の窒素を含有させた。
生長させる単結晶の化学組成と同じ組成の円筒状
単結晶棒を種子結晶として用いた。引上げ方法は
チヨクラルスキー法により周知の手段である。生
長速度を2nmh-1とし、種子結晶の回転速度を
20r.p.m.にし、長さ23.5mmおよび直径10mmの結晶
を生長させた。格子定数はa0において0.583nmお
よびc0において2.324nmであつた。 The following starting materials were mixed, compressed into a cylindrical shape, and fired at 1500°C in an oxygen atmosphere: SrCo 3 19.28g Ga 2 O 3 112.39g ZnO 9.79g ZrO 2 14.84g The fired compact was then It was melted at a temperature of 1600 °C in an induction-heated crucible made of platinum or iridium in a closed crystal pulling apparatus known in the art. The apparatus contained oxygen at a pressure of 1 bar and nitrogen at a pressure of 5 bar.
A cylindrical single crystal rod with the same chemical composition as the single crystal to be grown was used as a seed crystal. The pulling method is a well-known method based on the Czyochralski method. The growth rate is 2 nmh -1 , and the rotation speed of the seed crystal is
At 20 rpm, crystals with a length of 23.5 mm and a diameter of 10 mm were grown. The lattice constants were 0.583 nm at a 0 and 2.324 nm at c 0 .
上記実施例およびによつて生長したすべて
の結晶は無色で光学的に透明であつた。結晶完全
性を偏極顕微鏡によりシユリエレン法によつて測
定した。変位および吸蔵を<1.102/cm2になるよ
うにした。 All crystals grown in the above examples and above were colorless and optically clear. Crystal integrity was determined by the Schlieren method using a polarized microscope. Displacement and occlusion were made to be <1.10 2 /cm 2 .
これらの実施例はガリウムイオンの1部分をマ
グネシウムおよびジルコニウムイオンで、または
亜鉛およびジルコニウムイオンで置換させること
によりガリウム酸ストロンチウム単結晶を生長す
ることについて記載しているが、しかし極めて小
さいイオン半径のためにマンガンまたは鉄または
銅またはニツケルまたはコバルトまたはクロルを
マグネシウムまたは亜鉛の代りに用いることがで
き、およびハフニウムまたはチタンまたは錫をジ
ルコニウムの代りに用いることができる。 These examples describe growing strontium gallate single crystals by replacing a portion of the gallium ions with magnesium and zirconium ions, or with zinc and zirconium ions, but due to the extremely small ionic radius. Manganese or iron or copper or nickel or cobalt or chlorine can be used instead of magnesium or zinc, and hafnium or titanium or tin can be used instead of zirconium.
磁気円柱状磁区装置におけるマイクロ波構成成
分として、または磁気円柱状磁区装置として使用
する磁気装置を構成するためには、上述するよう
に生長した結晶を切断して001方向に実質的に配
向し、かつ0.5〜1mmの厚さを有する基体スライ
スを形成した(〔001〕配向からの偏差は1〜2゜程
度にする)。次いで、基体スライスが磨がいた。
最大10μmの厚さを有する磁気六方晶系単結晶へ
キサフエライト層、好ましくはバリウムヘキサフ
エライト層をこれらの基体スライスに、好ましく
は液相エピタキシ(LPE)によつて被着した。
しかし、また気相(CVD)からの凝離を層の被
着に用いることができる。 To construct a magnetic device for use as a microwave component in a magnetic cylindrical domain device or as a magnetic cylindrical domain device, the crystals grown as described above are cut and oriented substantially in the 001 direction; A substrate slice having a thickness of 0.5 to 1 mm was formed (deviation from the [001] orientation should be about 1 to 2 degrees). The substrate slices were then polished.
A magnetic hexagonal single crystal hexaferrite layer, preferably a barium hexaferrite layer, with a thickness of up to 10 μm was deposited on these substrate slices, preferably by liquid phase epitaxy (LPE).
However, separation from the gas phase (CVD) can also be used to deposit the layer.
生長方法はS.L.ブランク氏およびJ.W.ニエルセ
ン氏による「Cryst.Growth」17(1972),P.302
〜311に記載されたLPE法と同様であるが、しか
し本発明においては晶出させるフエライト材料の
濃度を著しく高くする。 The growth method is "Cryst.Growth" 17 (1972) by SL Blank and JW Nielsen, P.302
311, but in the present invention the concentration of ferrite material to be crystallized is significantly higher.
フエライト層を生長させる溶融体は次に示す組
成を有する(重量%で示す):
PbO 76.99
B2O3 1.91
BaO 2.71
Fe2O3 16.90
Ga2O3 0.99
Al2O3 0.50
100.00
出発物質を白金るつぼにおいて1100℃で溶融
し、白金撹拌機で数時間にわたり撹拌して溶融体
を均質にした。与えられた組成物の飽和温度は約
905℃であつた。溶融体を975℃に冷却し、温度を
一定に維持した。この方法は等温生長方法と称さ
れる。回転移動させてまたは回転移動させないで
生長条件に従つて垂直または水平位置で白金ホル
ダーに支持した基体を既知手段により溶融体に浸
漬した。〜4μm厚さの層は基体を回転せずに垂直
配置により90秒間与えられた溶融体組成物に浸漬
させて晶出した。溶融体組成および生長パラメー
タにより測定したミクロプロベによる層の化学分
析の結果、層は〜6重量%PbOの鉛含有量を示し
た。化学分析、格子定数分析および60〜90GHzに
おける層の異方性磁界の測定はマグネツトプラン
バイト構造を有するバリウムヘキサフエライト
Ba(Pb)Fe12O19であることを示した。層材料の
飽和磁化(4πMS)を4000ガウスで測定した。層
と基材との相互間の格子定数における差、すなわ
ち、格子不釣合は0028反射におけるX−線測定に
よつて定めた。当業技術においては、層の格子定
数は秤量した付加物のガリウムまたはアルミニウ
ムを用いることによつて基体の格子定数に一致す
ることができる。バリウムヘキサフエライト層
Ba(Pb)Fe12O19の場合において、格子不釣合は
−0.013nm付近であり、ガリウムまたはアルミニ
ウムイオンの混入によつて−0.007nmに減少す
る。 The melt in which the ferrite layer is grown has the following composition (expressed in % by weight): PbO 76.99 B 2 O 3 1.91 BaO 2.71 Fe 2 O 3 16.90 Ga 2 O 3 0.99 Al 2 O 3 0.50 100.00 The starting material is platinum. It was melted in a crucible at 1100°C and stirred for several hours with a platinum stirrer to homogenize the melt. The saturation temperature for a given composition is approximately
It was 905℃. The melt was cooled to 975°C and the temperature was maintained constant. This method is called the isothermal growth method. The substrate, supported in a platinum holder in a vertical or horizontal position, depending on the growth conditions, with or without rotational movement, was immersed in the melt by known means. A ~4 μm thick layer was crystallized by immersing the substrate in the melt composition for 90 seconds in a vertical position without rotation. Chemical analysis of the layer by microprobe, determined by melt composition and growth parameters, showed a lead content of ~6% PbO by weight. Chemical analysis, lattice parameter analysis and measurement of the anisotropic magnetic field of the layer at 60-90 GHz were carried out on barium hexaferrite with magnetoplumbite structure.
It was shown that Ba(Pb)Fe 12 O 19 . The saturation magnetization (4πMS) of the layer material was measured at 4000 Gauss. The difference in lattice constant between layer and substrate, ie lattice mismatch, was determined by X-ray measurements in reflection. In the art, the lattice constant of the layer can be matched to the lattice constant of the substrate by using weighed adducts of gallium or aluminum. barium hexaferrite layer
In the case of Ba(Pb)Fe 12 O 19 , the lattice mismatch is around −0.013 nm and is reduced to −0.007 nm by incorporation of gallium or aluminum ions.
磁気磁区構造(添付図面参照)は上述する方法
により形成した層において観察することができる
が、しかし次に示す点に注意する必要がある:
分極作用は複屈折によつて消滅し、すなわち、
フアラデー回転に基づいて観察しうるワイス磁区
は観察されない。しかし、磁区は堆積層において
容易に認識することができるが、基体の複屈折は
フアラデー回転および分極作用を除去することが
できない。約20KOeの磁界を直角に層に作用さ
せることによつて、円柱状磁区がこの層に存在す
るストリツプ磁区から生成した。この大きさ、す
なわち、円柱状磁区の直径は磁気層の厚さに影響
され、また厚さを1μm以下に減少する場合には円
柱状磁区は直径において1μm以下になるが、しか
し光の波長はある制限を生ずるから円柱状磁区は
光顕微鏡ではもはや観察することができない。こ
の現象については「Berichte der Deutschen
Kera mischen Gessellschaft」54(1977),No.
11,P.373〜378のF.ハベレイ,G.オエルシユレゲ
ルおよびK.サハル氏による論文に記載されてい
る。 The magnetic domain structure (see attached drawing) can be observed in the layer formed by the method described above, but it should be noted that: The polarization effect is annihilated by birefringence, i.e.
Weiss magnetic domains that can be observed based on Faraday rotation are not observed. However, although the magnetic domains can be easily recognized in the deposited layer, the birefringence of the substrate cannot eliminate Faraday rotation and polarization effects. By applying a magnetic field of about 20 KOe orthogonally to the layer, cylindrical domains were generated from the strip domains present in this layer. This size, that is, the diameter of the cylindrical magnetic domain, is influenced by the thickness of the magnetic layer, and when the thickness is reduced to 1 μm or less, the diameter of the cylindrical magnetic domain becomes less than 1 μm, but the wavelength of light Due to certain limitations, cylindrical magnetic domains can no longer be observed with a light microscope. This phenomenon is described in "Berichte der Deutschen
54 (1977), No.
11, pp. 373-378, in the paper by F. Habeley, G. Oelschleger, and K. Sahal.
単結晶バリウムヘキサフエライト層を設けた基
体により上述するようにして作つた円柱状磁区適
用のための構成成分は、例えば「Proc.I.E.E.E.」
63(1975),No.8,P.1176〜1195にA.H.ボベツ
ク,P.I.ボニイハードおよびJ.E.セウシク氏に記
載された周知技術により作ることができる。 Components for applying a cylindrical magnetic domain made as described above using a substrate provided with a single-crystal barium hexaferrite layer are, for example, "Proc.IEEE".
63 (1975), No. 8, P. 1176-1195, by the well-known technique described by AH Bovecz, PI Bonyhard, and JE Sewczyk.
添付図面は円柱状磁区装置の形の本発明の磁気
装置を説明するための線図である。
1……非磁性六方晶系基体、2……六方晶系単
結晶磁気ヘキサフエライト層、3……円柱状磁
区、4……矢印。
The accompanying drawings are diagrams illustrating the magnetic device of the invention in the form of a cylindrical domain device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Nonmagnetic hexagonal substrate, 2...Hexagonal single crystal magnetic hexaferrite layer, 3...Cylindrical magnetic domain, 4...Arrow.
Claims (1)
ト材料の単結晶磁気層を支持するために適応する
表面を有する単結晶非磁性基体を有する磁気装置
において、基体を式: A2+ 1+yGa12-2x-yB2+ xC4+ xO19 (式中: A=バリウムおよび/またはストロンチウム B=マグネシウムおよび/またはマンガンおよ
び/または亜鉛および/または鉄および/ま
たは銅および/またはニツケルおよび/また
はコバルトおよび/またはクロム C=ジルコニウムおよび/またはハフニウムおよ
び/またはチタンおよび/または錫 および 0.1≦x≦1.2および0≦y≦0.8を示す)で表わ
されるアルカリ土類ガリウム酸塩混晶から構成し
たことを特徴とする磁気装置。 2 0.4≦x≦0.8の要件を満たす特許請求の範囲
第1項記載の磁気装置。 3 基体が式Sr1.03Ga10.99Mg0.49Zr0.49O18.99によ
る組成を有する特許請求の範囲第1または2項記
載の磁気装置。 4 基体がSr1.0Ga10.38Zn0.81Zr0.81O19による組成
を有する特許請求の範囲第1または2項記載の磁
気装置。 5 層を堆積するための基体の表面は001方向の
配向およびc−軸方向から1〜2゜の範囲の偏差を
有する特許請求の範囲第1〜4項のいずれか一つ
の項記載の磁気装置。 6 磁気層の材料をアルカリ土類ヘキサフエライ
トとした特許請求の範囲第1項記載の磁気装置。 7 磁気層の材料をバリウムヘキサフエライト
Ba(Pb)Fe12O19とした特許請求の範囲第6項記
載の磁気装置。 8 磁気層の厚さを0.5〜10μmの範囲にした特許
請求の範囲第1〜7項のいずれか一つの項記載の
磁気装置。 9 式: A2+ 1+yGa12-2x-yB2+ xC4+ xO19 (式中: A=バリウムおよび/またはストロンチウム B=マグネシウムおよび/またはマンガンおよ
び/または亜鉛および/または鉄および/ま
たは銅および/またはニツケルおよび/また
はコバルトおよび/またはクロム C=ジルコニウムおよび/またはハフニウムおよ
び/またはチタンおよび/または錫 および 0.1≦x≦1.2および0≦y≦0.8を示す)で表わ
される六方晶系混晶。 10 0.4≦x≦0.8の要件を満たす特許請求の範
囲第9項記載の六方晶系混晶。 11 組成が式: Sr1.03Ga10.99Mg0.49O18.99による相当する特許請
求の範囲第9項記載の六方晶系混晶。 12 組成が式: Sr1.0Ga10.28Zn0.81Zr0.81O19による相当する特許
請求の範囲第9項記載の六方晶系混晶。 13 単結晶基体の出発物質を乾燥・圧縮しおよ
び酸素雰囲気中で焼成し、単結晶を作るための焼
成圧縮体をチヨクラルスキー法により閉鎖結晶引
き上げ装置で溶融し、この溶融体から単結晶を種
子結晶の助けによつて引き上げ、c−軸の方向か
ら1〜2゜偏差する配向でスライスをこの単結晶か
ら切出しおよび磨いて式: A2+ 1+yGa12-2x-yB2+ xC4+ xO19 (式中: A=バリウムおよび/またはストロンチウム B=マグネシウムおよび/またはマンガンおよ
び/または亜鉛および/または鉄および/ま
たは銅および/またはニツケルおよび/また
はコバルトおよび/またはクロム C=ジルコニウムおよび/またはハフニウムおよ
び/またはチタンおよび/または錫 および 0.1≦x≦1.2および0≦y≦0.8を示す)で表わ
される六方晶系混晶を製造することを特徴とする
六方晶系混晶の製造方法。 14 結晶を溶融体から引き上げ、少なくとも1
種の二価元素および少なくとも1種の四価元素の
他の酸化物をアルカリ土類酸化物および酸化ガリ
ウムGa2O3の出発物質に添加する特許請求の範囲
第13項記載の六方晶系混晶の製造方法。 15 バリウムまたはストロンチウムの少なくと
も1種の酸化物をアルカリ土類酸化物として添加
する特許請求の範囲第14項記載の六方晶系混晶
の製造方法。 16 マグネシウム、マンガン、亜鉛、鉄、銅、
ニツケル、コバルトまたはクロルの少なくとも1
種の酸化物を二価元素の酸化物として添加する特
許請求の範囲第14項記載の六方晶系混晶の製造
方法。 17 ジルコニウム、ハフニウム、チタンまたは
錫の少なくとも1種の酸化物を四価元素の酸化物
として添加する特許請求の範囲第14項記載の六
方晶系混晶の製造方法。 18 出発物質SrO,Ga2O3,MgOおよびZrO2
をCO2雰囲気中で閉鎖結晶引き上げ装置で溶融す
る特許請求の範囲第14項記載の六方晶系混晶の
製造方法。 19 出発物質SrCO3,Ga2O3,ZnOおよびZrO2
を1バールのO2および5バールのN2の圧力下で
閉鎖結晶引き上げ装置で溶融する特許請求の範囲
第14項記載の六方晶系混晶の製造方法。Claims: 1. In a magnetic device having a single crystal non-magnetic substrate with a surface adapted to deposit a layer and to support a single crystal magnetic layer of hexagonal ferrite material, the substrate has the formula: A 2+ 1+y Ga 12-2x-y B 2+ x C 4+ x O 19 (wherein: A=barium and/or strontium B=magnesium and/or manganese and/or zinc and/or iron and/or copper and/or nickel and/or cobalt and/or chromium C=zirconium and/or hafnium and/or titanium and/or tin and alkaline earth gallium represented by 0.1≦x≦1.2 and 0≦y≦0.8) A magnetic device characterized by being composed of an acid salt mixed crystal. 2. The magnetic device according to claim 1, which satisfies the requirement of 0.4≦x≦0.8. 3. A magnetic device according to claim 1 or 2, wherein the substrate has a composition according to the formula Sr 1.03 Ga 10.99 Mg 0.49 Zr 0.49 O 18.99 . 4. The magnetic device according to claim 1 or 2, wherein the substrate has a composition of Sr 1.0 Ga 10.38 Zn 0.81 Zr 0.81 O 19 . 5. Magnetic device according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface of the substrate for depositing the layer has an orientation in the 001 direction and a deviation in the range from 1 to 2 degrees from the c-axis direction. . 6. The magnetic device according to claim 1, wherein the material of the magnetic layer is alkaline earth hexaferrite. 7 The material of the magnetic layer is barium hexaferrite.
The magnetic device according to claim 6, wherein Ba(Pb)Fe 12 O 19 is used. 8. A magnetic device according to any one of claims 1 to 7, wherein the thickness of the magnetic layer is in the range of 0.5 to 10 μm. 9 Formula: A 2+ 1+y Ga 12-2x-y B 2+ x C 4+ x O 19 (wherein: A=barium and/or strontium B=magnesium and/or manganese and/or zinc and/or iron and/or copper and/or nickel and/or cobalt and/or chromium C=zirconium and/or hafnium and/or titanium and/or tin and 0.1≦x≦1.2 and 0≦y≦0.8) Hexagonal mixed crystal. 10. The hexagonal mixed crystal according to claim 9, which satisfies the requirement of 0.4≦x≦0.8. 11. A hexagonal mixed crystal according to claim 9, the composition of which is of the formula: Sr 1.03 Ga 10.99 Mg 0.49 O 18.99 . 12. A hexagonal mixed crystal according to claim 9, the composition of which is of the formula: Sr 1.0 Ga 10.28 Zn 0.81 Zr 0.81 O 19 . 13 The starting material for the single crystal substrate is dried, compressed, and fired in an oxygen atmosphere, and the fired compact for producing a single crystal is melted in a closed crystal pulling apparatus using the Czyochralski method, and the single crystal is extracted from this melt. With the help of a seed crystal, a slice is cut and polished from this single crystal with an orientation deviating from 1 to 2 degrees from the direction of the c-axis to obtain the formula: A 2+ 1+y Ga 12-2x-y B 2+ x C 4+ x O 19 where: A=barium and/or strontium B=magnesium and/or manganese and/or zinc and/or iron and/or copper and/or nickel and/or cobalt and/or chromium C = zirconium and/or hafnium and/or titanium and/or tin and 0.1≦x≦1.2 and 0≦y≦0.8). manufacturing method. 14 Pulling the crystal from the melt, at least 1
Hexagonal mixture according to claim 13, in which other oxides of divalent elements and at least one tetravalent element are added to the starting materials of alkaline earth oxides and gallium oxide Ga 2 O 3 . Crystal manufacturing method. 15. The method for producing a hexagonal mixed crystal according to claim 14, wherein at least one oxide of barium or strontium is added as an alkaline earth oxide. 16 Magnesium, manganese, zinc, iron, copper,
At least one of nickel, cobalt or chlorine
15. The method for producing a hexagonal mixed crystal according to claim 14, wherein the seed oxide is added as an oxide of a divalent element. 17. The method for producing a hexagonal mixed crystal according to claim 14, wherein at least one oxide of zirconium, hafnium, titanium, or tin is added as an oxide of a tetravalent element. 18 Starting materials SrO, Ga 2 O 3 , MgO and ZrO 2
15. The method for producing a hexagonal mixed crystal according to claim 14, wherein the hexagonal mixed crystal is melted in a closed crystal pulling apparatus in a CO 2 atmosphere. 19 Starting materials SrCO 3 , Ga 2 O 3 , ZnO and ZrO 2
15. A process for producing a hexagonal mixed crystal according to claim 14, wherein the hexagonal mixed crystal is melted in a closed crystal pulling apparatus under a pressure of 1 bar O2 and 5 bar N2 .
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803005195 DE3005195A1 (en) | 1980-02-12 | 1980-02-12 | Magnetic device using monocrystalline non:magnetic substrate - of alkaline earth gallate with lattice constants compatible with epitaxial layer of magnetic barium ferrite |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56125815A JPS56125815A (en) | 1981-10-02 |
JPH0127561B2 true JPH0127561B2 (en) | 1989-05-30 |
Family
ID=6094410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1758281A Granted JPS56125815A (en) | 1980-02-12 | 1981-02-10 | Magnetic device and hexagonal mixed crystal used therefor and method of producing same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS56125815A (en) |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6448020B2 (en) * | 2013-08-27 | 2019-01-09 | 国立大学法人東京工業大学 | Electrical conductor |
-
1980
- 1980-02-12 DE DE19803005195 patent/DE3005195A1/en not_active Withdrawn
-
1981
- 1981-02-10 JP JP1758281A patent/JPS56125815A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56125815A (en) | 1981-10-02 |
DE3005195A1 (en) | 1981-08-20 |
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