JPH02289496A - ガーネット結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガーネット結晶の製造方法に関し、更に詳しく
は均一な結晶を有するガーネット結晶の製造方法に関す
るものである。

（従来の技術） 従来ガーネット結晶の製造は、単結晶ガーネット基板上
に結晶をエピタキシャル成長させることにより行なわれ
ており、このエピタキシャル成長は結晶の構成元素を供
給しなから液相、気相反応させることにより行われてい
る。しかしながら、この方法によって得られる結晶の均
一性は高価な単結晶ガーネット基板を用いることにより
保たれている。

ところでガーネット結晶は光磁気材料、光機能素子材料
などとして用途が広がりを見せているため、近年、ガラ
ス基板など安価な基板上にガーネット結晶を製造するこ
とが望まれている。そのための製造方法としては、基板
上に結晶の構成元素の混合層を熱分解法、スパッタリン
グ法、蒸若法などにより形成した後、結晶成長温度で処
理する方法が知られている。しかしながら、この方法で
得られたガーネット結晶の結晶中にはクラック、粒塊な
どが生じ、結晶が不均一となり、このような結晶を光磁
気材料として用いた場合、媒体ノイズが生じ、光機能素
子材料として用いた場合、光が散乱し機能を果たさない
。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであ
り、結晶中にクラック、粒塊などのない均一なガーネッ
ト結晶を得る方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行っ
た結果、ガーネット結晶を構成する元素又はその酸化物
を二系列に分け、これを規則的に積層し、熱処理するこ
とにより均一な結晶を有するガーネット結晶が得られる
ことを見い出だし本発明を完成するに至った。すなわち
本発明は、基板上にＩｎ、Ｐｂ、Ｂｉ及び希土類元素か
ら選ばれた一種以上の元素（以下、Ｒ族元素という）又
はその酸化物からなる層と、Ａｌ１．Ｓｉ、Ｇａ。

Ｇｅ及び遷移金属元素から選ばれた一種以上の元素（以
下、ＴＭ族元素という）又はその酸化物からなる層とを
交互にあるいは組成変調を行ないながら積層し、積層中
及び／又は積層後に加熱処理を行なうことを特徴とする
ガーネット結晶の製造方法である。

本発明におけるＲ族元素又はその酸化物からなる層とＴ
Ｍ族元素又はその酸化物からなる層との積層は、例えば
基板上に、第１図に示すように交互にあるいは第２図に
示すように連続的に一定の周期性をもたせるように組成
変調せしめながら規則的に行なわれる。このようにガー
ネット結晶を構成する元素あるいはその酸化物を二系列
に分け、規則的に積層せしめることにより結晶中にクラ
ック、粒塊などが生じることが抑制される。本発明にお
いて用いられる基板としては、ガラス基板、単結晶基板
などが挙げられ、積層の方法としては例えばスパッタリ
ング法、蒸着法、液相エピタキシャル法、ＣＶＤ法、熱
分解法など種々の方法が採用される。更に、Ｒ族元素又
はその酸化物からなる層とＴＭ族元素又はその酸化物か
らなる層の厚ろは１′ｆ：意に選択することが可能であ
り、両層の厚みの比は、例えばあらかじめ得られる層の
密度をａ−１定しておき、この密度から目標とするガー
ネット結晶の組成にあわせて適宜算出することができる
。

積層中や積層後に加熱処理を行なうことにより、上記の
規則的な積層物が熱振動及び熱拡散効果によりガーネッ
ト結晶となる。

（実施例） 以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明するが、本発
明は何らこれらに限定されるものではない。

実施例１ Ｄ　ｙ　　Ｆ　ｅ　ｓ　Ｏ□２の組成を有するガーネッ
ト結晶を得ることを目標とした。

積層し、積層中に７００℃の加熱処理を行なった。５ま
た、積層は各々の層が２０層となるようにし、各層１０
０人の厚みとした。なお、真空薄青はＥ／Ｂガンタイプ
の真空蒸着装置（アルバック社製ＥＧＫ−３Ｍ型）を用
い、蒸発源として酸化鉄（Ｆｅ２０３）粉末及び酸化ジ
スプロシウム（Ｄｙ２０３）粉末、ハースライナ−に白
金るつぼを用い、予備排気２Ｘ１０−４Ｐａの条件で行
ない、膜厚モニターにて一層毎の厚みを制御して積層を
行なった。

以上のように得られた積層物はロータフレックスＸ線デ
イフラクトメータ（理学電機社製）により同定した結果
、Ｄ　ｙ　　Ｆ　ｅ　ｓ　Ｏ□２のガーネット結晶であ
ることが確認された。

更に得られた結晶をＳＥＭ観察したところ、結晶中に結
晶粒及び粒塊は観察されなかった。

基板として石英ガラス基板を用い、真空蒸着法　　　実
施例２により基板上に酸化鉄からなる層と酸化ジスプロ
　　　基板の加熱を積層後に行った以外は実施例１とシ
ウムからなる層を、第１図に示すように交互に　　同様
の方法で積層物を得、この積層物を実施例１と同様に同
定した結果、Ｄ　ｙ　　Ｆ　ｅ　５０□２のガーネット
結晶であることが確認された。

更に得られた結晶をＳＥＭ観察したところ、結晶中に結
晶粒及び粒塊は観察されなかった。

比較例１．２ 実施例１で用いた蒸着源と同様の組成の酸化物粉末を同
時蒸むした以外は実施例１と同様の方法で積層物を得た
。なお積層中に基板の加熱を行って得たものを比較例１
、積層後に基板の加熱を行ったものを比較例２とした。

これらの積層物酸を実施例１と同様に同定した結果、結
晶成長が行われていないアモルファス膜であることが確
認された。

実施例３．４ （Ｂｉ　　　Ｄｙ　　　）（Ｆｅ　　　ＡΩ　　）０１
．５　　１．５　　　４．４　　０゜８　　１２の組成
を有するガーネット結晶を得ることを目標とした。

蒸発源としてＢｔとＤｙの原子比５０％で調整した酸化
物粉末、Ｆｅ：８ｇ原子％、ＡｆＩ：１２原子％で調整
した酸化物粉末を各々白金るつぼに入れ、溶解し、固め
たものを用い、蒸着装置として実施例１で用いたものと
同様の装置を用い、Ｂｉと［）ｙの酸化物からなる層（
厚さ１００人）とＦｅとＡｌｌからなる層（厚さ１００
人）を交互に各々５層ずつ積層し、積層中に５５０℃に
加熱処理した。

また、基板としてはガラス基板（実施例３）及びガドリ
ニウム・ガリウム・ガーネット基板（実施例４）を用い
た。

得られた積層物を実施例１と同様に同定した結果、実施
例３．４とも目標どおりの組成のガーネット結晶である
ことが確認され、更に実施例３の結晶は多結晶ガーネッ
ト、実施例４の結晶はエピタキシャル成長したガーネッ
ト結晶であることが確認された。

また、得られた結晶をＳＥＭ観察したところ、結晶中に
クラック及び粒塊は観察されなかった。

実施例５ Ｄｙ　Ｆｅ５０１゜の組成を有するガーネット結品を得
ることを目標とした。

積層は実施例１で用いた蒸告源あるいは蒸着装置と同様
のものを用い、第３図に示すような組成変調をしながら
行なった。また、加熱処理は積層中に温度７００℃で行
った。

得られた積層物を実施例１と同様の方法で同定した結果
、目標どおりの組成のガーネット結晶であることが確認
され、結晶中にクラック及び粒塊は観察されなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の方法において行われるＲ族
元素またはその酸化物からなる層とＴＭ族元素またはそ
の酸化物からなる層との積層の実施態様を示す図である
。 第３図は本発明の実施例５で行ったＲ族元素またはその
酸化物からなる層とＴＭ族元素またはその酸化物からな
る層との積層の組成変調を示す図である。 （発明の効果） 以上述べたとおり、本発明の方法によれば、クラック、
粒塊などのない均一なガーネット結晶が得られる。この
ことから、本発明によれば光磁気材料、光機能素子材料
などにも用いることのできるガーネット結晶を簡便に安
価に得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にＩｎ、Ｐｂ、Ｂｉ及び希土類元素から選
   ばれた一種以上の元素又はその酸化物からなる層と、Ａ
   ｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ及び遷移金属元素から選ばれた一
   種以上の元素又はその酸化物からなる層とを交互にある
   いは組成変調を行ないながら積層し、積層中及び／又は
   積層後に加熱処理を行なうことを特徴とするガーネット
   結晶の製造方法。