JPH0297496A - 酸化物ガーネット単結晶 - Google Patents
酸化物ガーネット単結晶Info
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- JPH0297496A JPH0297496A JP24683888A JP24683888A JPH0297496A JP H0297496 A JPH0297496 A JP H0297496A JP 24683888 A JP24683888 A JP 24683888A JP 24683888 A JP24683888 A JP 24683888A JP H0297496 A JPH0297496 A JP H0297496A
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Landscapes
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- Thin Magnetic Films (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、文献未載の新規な酸化物ガーネット単結晶、
特には陽イオンがＧｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍｇ％Ｚｒ、Ａ
（ＡはＳｉ、ＧｅまたはＴｉから選択される元素）の酸
化物からなる磁気バブル素子、磁気光学素子用として有
用とされる酸化物ガーネット単結晶に関するものである
。
特には陽イオンがＧｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍｇ％Ｚｒ、Ａ
（ＡはＳｉ、ＧｅまたはＴｉから選択される元素）の酸
化物からなる磁気バブル素子、磁気光学素子用として有
用とされる酸化物ガーネット単結晶に関するものである
。
［従来の技術］
希土類鉄系の磁性ガーネット薄膜をエピタキシャル成長
させたガーネット構造をもつ磁性膜は磁気バブル素子、
磁気光学素子として使用されているが、このエピタキシ
ャル成長させるガーネット構造体についてはバブルメモ
リーにおける異方性磁界を大きくすること、また磁気光
学用としてはファラディ回転能を大きくすることからＢ
ｉ、Ｒ，Ｆｅ、Ｍ （ここにＲはＣａ、Ｙまたは希土類
元素の１種以上、ＭはＧａ、Ａｌ１などの鉄と置換可能
な金属元素）の陽イオン酸化物からなるビスマス置換磁
性ガーネット膜の使用が良好な結果を示すものとされ、
このものの使用が注目されている。
させたガーネット構造をもつ磁性膜は磁気バブル素子、
磁気光学素子として使用されているが、このエピタキシ
ャル成長させるガーネット構造体についてはバブルメモ
リーにおける異方性磁界を大きくすること、また磁気光
学用としてはファラディ回転能を大きくすることからＢ
ｉ、Ｒ，Ｆｅ、Ｍ （ここにＲはＣａ、Ｙまたは希土類
元素の１種以上、ＭはＧａ、Ａｌ１などの鉄と置換可能
な金属元素）の陽イオン酸化物からなるビスマス置換磁
性ガーネット膜の使用が良好な結果を示すものとされ、
このものの使用が注目されている。
他方、このガーネット構造をとるエピタキシャル成長層
を作るために使用されるガーネット基板単結晶について
は ｌ）結晶の格子定数がガーネット構造をもつ磁性膜と約
０．０１人の範囲内で合致していること、 ２）結晶を構成する元素の偏析係数が１に近い値である
こと が要求されるのであるが、上記したビスマス置換磁性ガ
ーネット膜の格子定数が１２．４９〜１２．５０人とさ
れるのに対し、従来この種の基板単結晶とされたガドリ
ニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ） ネオジム
・ガリウム・ガーネット（ＮＧＧ）などはその格子定数
がそれぞれ１２．３８〜１２．５１人であることから、
このビスマス置換磁性ガーネット膜をエピタキシャル成
長させるための最適な基板とはいえず、これらに代る基
板単結晶の提供が求められている。
を作るために使用されるガーネット基板単結晶について
は ｌ）結晶の格子定数がガーネット構造をもつ磁性膜と約
０．０１人の範囲内で合致していること、 ２）結晶を構成する元素の偏析係数が１に近い値である
こと が要求されるのであるが、上記したビスマス置換磁性ガ
ーネット膜の格子定数が１２．４９〜１２．５０人とさ
れるのに対し、従来この種の基板単結晶とされたガドリ
ニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ） ネオジム
・ガリウム・ガーネット（ＮＧＧ）などはその格子定数
がそれぞれ１２．３８〜１２．５１人であることから、
このビスマス置換磁性ガーネット膜をエピタキシャル成
長させるための最適な基板とはいえず、これらに代る基
板単結晶の提供が求められている。
そのため、この種の用途に使用される基板単結晶につい
てはＣａまたはＳｒ、希土類金属、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｓｎ、
Ｇａからなる式 ％式％ で示されるガーネットが提案されており（特開昭５６−
３２７０４号公報参照）、これによれば大量生産が可能
で、可能な最大の規模を有するデイスプレィを製造でき
る結晶を殆ど歪なく生産することができ、このものは分
布係数が殆ど１で格子定数も１．２４９７ｎｍを示すけ
れども、この組成物は結晶製造時および加工時に脆く割
れ易いという欠点があるために生産性が低く、コスト高
になるといつ欠点がある。
てはＣａまたはＳｒ、希土類金属、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｓｎ、
Ｇａからなる式 ％式％ で示されるガーネットが提案されており（特開昭５６−
３２７０４号公報参照）、これによれば大量生産が可能
で、可能な最大の規模を有するデイスプレィを製造でき
る結晶を殆ど歪なく生産することができ、このものは分
布係数が殆ど１で格子定数も１．２４９７ｎｍを示すけ
れども、この組成物は結晶製造時および加工時に脆く割
れ易いという欠点があるために生産性が低く、コスト高
になるといつ欠点がある。
［発明の構成コ
本発明はこのような不利を伴わない生産性のよい、ガー
ネット構造体をエピタキシャル成長させろための基板単
結晶に関するもので、・これは陽イオンがＧｄ、Ｃａ、
Ｇａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａ （ＡはＳｉ、ＧｅまたはＴｉか
ら選択される元素）からなる酸化物ガーネット単結晶に
関するものである。
ネット構造体をエピタキシャル成長させろための基板単
結晶に関するもので、・これは陽イオンがＧｄ、Ｃａ、
Ｇａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａ （ＡはＳｉ、ＧｅまたはＴｉか
ら選択される元素）からなる酸化物ガーネット単結晶に
関するものである。
すなわち、本発明者らは前記したエピタキシャル成長層
としてのＢｉ、Ｒ，Ｆｅ、Ｍ （Ｒ，Ｍは前記に同じ）
の陽イオン酸化物からなるビスマス置換磁性ガーネット
膜の結晶格子定数である１２．４９〜１２．５０人に近
似する格子定数をもつガーネット構造体について種々検
討した結果、上記した陽イオンがＧｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍ
ｇ、Ｚｒ、Ａ （Ａは前記のとおり）からなる酸化物ガ
ーネット単結晶が格子定数１２．４９５人とされるもの
であることを見出すと共に、このものは偏析係数が略々
ｌであり、チョクラルスキー法による単結晶引上げ時に
も結晶がねじれることもなく、容易に引上げることがで
きるので生産性もすぐれたものであるということを確認
すると共に、Ｇｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍｇ％Ｚｒよりなるガ
ーネット単結晶にＺｒイオンよりもイオン半径の小さな
４価の元素Ａ”（Ｓｉ、ＧｅまたはＴｉから選択される
元素）などを加えると、ガーネット格子の歪を緩和する
ことができ、結晶が割れるという欠点を抑制できるとい
うことを見出して本発明を完成させた。
としてのＢｉ、Ｒ，Ｆｅ、Ｍ （Ｒ，Ｍは前記に同じ）
の陽イオン酸化物からなるビスマス置換磁性ガーネット
膜の結晶格子定数である１２．４９〜１２．５０人に近
似する格子定数をもつガーネット構造体について種々検
討した結果、上記した陽イオンがＧｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍ
ｇ、Ｚｒ、Ａ （Ａは前記のとおり）からなる酸化物ガ
ーネット単結晶が格子定数１２．４９５人とされるもの
であることを見出すと共に、このものは偏析係数が略々
ｌであり、チョクラルスキー法による単結晶引上げ時に
も結晶がねじれることもなく、容易に引上げることがで
きるので生産性もすぐれたものであるということを確認
すると共に、Ｇｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍｇ％Ｚｒよりなるガ
ーネット単結晶にＺｒイオンよりもイオン半径の小さな
４価の元素Ａ”（Ｓｉ、ＧｅまたはＴｉから選択される
元素）などを加えると、ガーネット格子の歪を緩和する
ことができ、結晶が割れるという欠点を抑制できるとい
うことを見出して本発明を完成させた。
本発明の酸化物単結晶は陽イオンとしてＧｄ、Ｃａ、Ｇ
ａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａ （Ａは前記のとおり）の各元素を
構成要素とするものであるが、このものはその結果から
切り出したウェーハを熱リン酸でエツチングしてからそ
の格子定数を測定したところ、１２．４９５人であって
前記したＢｉＲ，Ｆｅ、Ｍ、の陽イオン酸化物からなる
例えば式（Ｂ ｉ Ｒｅ） 、３ （ＦｅＭ）ｓ ０１
２で示されるビスマス置換磁性ガーネット膜の格子定数
１２．４９〜１２．５０人と略々一致するものであるし
、この開始時と終了時の各成分の偏析係数がこの結晶の
重量分析値からＧｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、
Ｇｅ、Ｔｉのいずれについてもほぼ１．０とされるもの
であることから、上記したビスマス置換磁性ガーネット
膜をエピタキシャル成長させるためのガーネット基板単
結晶として最適とされるものであることが確認された。
ａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａ （Ａは前記のとおり）の各元素を
構成要素とするものであるが、このものはその結果から
切り出したウェーハを熱リン酸でエツチングしてからそ
の格子定数を測定したところ、１２．４９５人であって
前記したＢｉＲ，Ｆｅ、Ｍ、の陽イオン酸化物からなる
例えば式（Ｂ ｉ Ｒｅ） 、３ （ＦｅＭ）ｓ ０１
２で示されるビスマス置換磁性ガーネット膜の格子定数
１２．４９〜１２．５０人と略々一致するものであるし
、この開始時と終了時の各成分の偏析係数がこの結晶の
重量分析値からＧｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、
Ｇｅ、Ｔｉのいずれについてもほぼ１．０とされるもの
であることから、上記したビスマス置換磁性ガーネット
膜をエピタキシャル成長させるためのガーネット基板単
結晶として最適とされるものであることが確認された。
本発明の酸化物ガーネット単結晶は上記したように陽イ
オンとしてＧｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｇｅ
、Ｔｉからなるものとされるが、このものはガーネット
構造の（ｃ）サイトにＧｄ、Ｃａ、 ［ａｌサイトにＧ
ａ、Ｍｇ、Ｚｒ、（ｄ）サイトにＧａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔ
ｉを配置したものと考えられるので、これは式 ％式％ で示される結晶構造をもつもので、このものはＧｄ２０
ｓ 、Ｃａｂ、Ｇａ２Ｏ３，ＭｇＯ。
オンとしてＧｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｇｅ
、Ｔｉからなるものとされるが、このものはガーネット
構造の（ｃ）サイトにＧｄ、Ｃａ、 ［ａｌサイトにＧ
ａ、Ｍｇ、Ｚｒ、（ｄ）サイトにＧａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔ
ｉを配置したものと考えられるので、これは式 ％式％ で示される結晶構造をもつもので、このものはＧｄ２０
ｓ 、Ｃａｂ、Ｇａ２Ｏ３，ＭｇＯ。
ＺｒＯ□およびＡ Ｏｚの所定量をるつぼ中に仕込んで
高周波誘導で加熱溶融したのち、この融液からチョクラ
ルスキー法で単結晶を引上げることによって製造される
。
高周波誘導で加熱溶融したのち、この融液からチョクラ
ルスキー法で単結晶を引上げることによって製造される
。
すなわち、本発明者らは上記した式で示される酸化物ガ
ーネッＩ〜単結晶の工業的な製造方法について種々検討
し、これにチョクラルスキー法による単結晶引上げ法に
よることがよいと判断し、この諸条件についての研究を
進めた。ここに使用されるＧｄ２Ｏ３、ＣａＯ１Ｇａ２
０３．ＭｇＯ１Ｚ ｒ Ｏ２およびＡ Ｏｚはできるだ
け高純度のものとすることがよく、したがってこれらは
いずれも好ましくは純度が９９．９％以上のものとされ
る。これらはそれぞれを秤量後るつぼ内に収納して溶融
されるが、このるつぼはこれらの溶融温度が１，７００
℃以上とされるのでイリジウム製のものとすればよい。
ーネッＩ〜単結晶の工業的な製造方法について種々検討
し、これにチョクラルスキー法による単結晶引上げ法に
よることがよいと判断し、この諸条件についての研究を
進めた。ここに使用されるＧｄ２Ｏ３、ＣａＯ１Ｇａ２
０３．ＭｇＯ１Ｚ ｒ Ｏ２およびＡ Ｏｚはできるだ
け高純度のものとすることがよく、したがってこれらは
いずれも好ましくは純度が９９．９％以上のものとされ
る。これらはそれぞれを秤量後るつぼ内に収納して溶融
されるが、このるつぼはこれらの溶融温度が１，７００
℃以上とされるのでイリジウム製のものとすればよい。
このものの溶融は常法にしたがって高周波誘導によって
行なえばよく、したがってこれは例えば７ Ｋ）ｌｚ、
ｌ０ＫＷの高周波を用いてこれらを１，７５０〜１，８
００℃に加熱して溶融させればよい。
行なえばよく、したがってこれは例えば７ Ｋ）ｌｚ、
ｌ０ＫＷの高周波を用いてこれらを１，７５０〜１，８
００℃に加熱して溶融させればよい。
目的とする単結晶の製造はこの溶融物からのチョクラル
スキー法による単結晶引上げによって行なえばよいが、
この場合の雰囲気は窒素ガス、アルゴンガス雰囲気とす
ればよいが、必要に応じて酸素やＣＯ２を混入してもよ
い。また、単結晶引上げに使用される種子結晶は目的と
する単結晶と同質のものとすればよいが、これはガドリ
ニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）などのような
ガーネット型結晶体の単結晶としてもよく、この場合の
単結晶の引上げ速度は１〜２０ｍｍ／時とすればよい。
スキー法による単結晶引上げによって行なえばよいが、
この場合の雰囲気は窒素ガス、アルゴンガス雰囲気とす
ればよいが、必要に応じて酸素やＣＯ２を混入してもよ
い。また、単結晶引上げに使用される種子結晶は目的と
する単結晶と同質のものとすればよいが、これはガドリ
ニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）などのような
ガーネット型結晶体の単結晶としてもよく、この場合の
単結晶の引上げ速度は１〜２０ｍｍ／時とすればよい。
なお、この単結晶の引上げではＳＧＧのように引上げ時
に単結晶がねじれるということがなく、この引上げは極
めて容易に行なうことができ、弓上げ終了後に単結晶を
融体から引離し、冷却すれば目的とする単結晶を得るこ
とができる。
に単結晶がねじれるということがなく、この引上げは極
めて容易に行なうことができ、弓上げ終了後に単結晶を
融体から引離し、冷却すれば目的とする単結晶を得るこ
とができる。
このようにして得られた本発明の式
％式％
で示される単結晶は、前記したようにその結晶格子定数
が約１２．４９５人であり、偏析係数も略々１であると
いうことから、式 （Ｂ １Ｒｅ）ｓ （ＦｅＭ）ｓ ０１２で示される
ビスマス置換磁性ガーネット膜をエピタキシャル成長・
させるためのガーネット基板単結晶として有用とされる
ものであるが、これはまた光透過性にもすぐれているの
で光アイソレーター用の基板としても有用とされる。
が約１２．４９５人であり、偏析係数も略々１であると
いうことから、式 （Ｂ １Ｒｅ）ｓ （ＦｅＭ）ｓ ０１２で示される
ビスマス置換磁性ガーネット膜をエピタキシャル成長・
させるためのガーネット基板単結晶として有用とされる
ものであるが、これはまた光透過性にもすぐれているの
で光アイソレーター用の基板としても有用とされる。
つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例
外径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍのイリジウムるつぼ中に、
融液な形成する組成が Ｇｄｚ、 ａｃａｏ、 ４Ｇａ４． ＩＭｇｏ、 ｚｓ
Ｚｒｏ、ａ４Ｓｉｏ、 ｏ＋０＋ｚとなるようにＣａｂ
、Ｇｄｚ ０３ 、ＭｇＯ。
融液な形成する組成が Ｇｄｚ、 ａｃａｏ、 ４Ｇａ４． ＩＭｇｏ、 ｚｓ
Ｚｒｏ、ａ４Ｓｉｏ、 ｏ＋０＋ｚとなるようにＣａｂ
、Ｇｄｚ ０３ 、ＭｇＯ。
ＺｒＯ□およびＳｉＯ□を秤取して仕込み、窒素ガス９
８％、酸素ガス２％の雰囲気ガス中で高周波誘導で１，
７５０℃に加熱して溶解させ、この融液に５ｍｍ角のＧ
ＧＧ種子結晶を浸漬し、これを１０ｒｐｍの回転下に５
〜６ ｍｍ／時の速度で引上げて単結晶引上げを行なっ
たところ、８６．３ｇの透明な結晶が得られた。
８％、酸素ガス２％の雰囲気ガス中で高周波誘導で１，
７５０℃に加熱して溶解させ、この融液に５ｍｍ角のＧ
ＧＧ種子結晶を浸漬し、これを１０ｒｐｍの回転下に５
〜６ ｍｍ／時の速度で引上げて単結晶引上げを行なっ
たところ、８６．３ｇの透明な結晶が得られた。
つぎにこの結晶の上部と下部から各約１ｇの試料を切出
し、高周波結合誘導プラズマ発光分析装置で各成分金属
元素について定量分析を行なったところ、ここに得られ
たものは次式 ％式％ の結晶構造をもつものであることが確認されたが、この
定量分析結果にもとづいてこれら各金属の偏析係数を算
出したところ、これらは第１表に示したとおりであり、
いずれも略々１であることが確認された。
し、高周波結合誘導プラズマ発光分析装置で各成分金属
元素について定量分析を行なったところ、ここに得られ
たものは次式 ％式％ の結晶構造をもつものであることが確認されたが、この
定量分析結果にもとづいてこれら各金属の偏析係数を算
出したところ、これらは第１表に示したとおりであり、
いずれも略々１であることが確認された。
第
表
また、この結晶についてはこの結晶上部および結晶下部
から厚さ１ ｍｍのウェーハを切り出し、熱リン酸でエ
ツチング後、格子定数精密測定装置・ＡＰＬ２ （理学
電機社製商品名）を用い、ボンド法でその格子定数を測
定したところ、これはいずれも１２．４９５人の値を示
した。
から厚さ１ ｍｍのウェーハを切り出し、熱リン酸でエ
ツチング後、格子定数精密測定装置・ＡＰＬ２ （理学
電機社製商品名）を用い、ボンド法でその格子定数を測
定したところ、これはいずれも１２．４９５人の値を示
した。
Claims (2)
- １．陽イオンがＧｄ、Ｃａ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａ（Ａ
はＳｉ、ＧｅまたはＴｉから選択される元素）の酸化物
からなるガーネット単結晶。 - ２．結晶構造が式 Ｇｄ＿３＿−＿ｘＣａ＿ｘＧａ＿５＿−＿ｘ＿−＿２＿
ｙＭｇ＿ｙＺｒ＿ｘ＿＋＿ｙ＿−＿ｚＡ＿ｚＯ＿１＿２
（式中ＡはＳｉ、ＧｅまたはＴｉから選択される元素で
、ｘ、ｙ、ｚは０＜ｘ＜０．７、０＜ｙ＜０．７、０＜
ｚ＜０．１、ｘ＋ｙ≦０．８）で示される特許請求の範
囲第１項記載の酸化物ガーネット単結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24683888A JPH0776156B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 酸化物ガーネット単結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24683888A JPH0776156B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 酸化物ガーネット単結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297496A true JPH0297496A (ja) | 1990-04-10 |
| JPH0776156B2 JPH0776156B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=17154450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24683888A Expired - Fee Related JPH0776156B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 酸化物ガーネット単結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776156B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA000027B1 (ru) * | 1996-09-27 | 1998-02-26 | Олег Валерьевич Бакунов | Монокристаллический ювелирный материал и способ его получения |
| JP2012001381A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 単結晶基板および単結晶基板の製造方法 |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24683888A patent/JPH0776156B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA000027B1 (ru) * | 1996-09-27 | 1998-02-26 | Олег Валерьевич Бакунов | Монокристаллический ювелирный материал и способ его получения |
| JP2012001381A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 単結晶基板および単結晶基板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0776156B2 (ja) | 1995-08-16 |
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