JPH03104104A

JPH03104104A - 磁性ガーネット材料

Info

Publication number: JPH03104104A
Application number: JP1241472A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fukuda; 悟福田; Toshihiko Riyuuou; 俊彦流王
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-05-01

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】［ａ業上の利用分野Ｊ本発明は磁性ガーネット材料、特には回転数検出器など
の磁気バブルを利用する新規な素子に有用とされる磁性
ガーネット材料に関するものである。

［従来の技術］磁気バブルを利用した磁性ガーネット材料はバブルメモ
リー　ブロッホラインメモリなどに使用されており、こ
れについては回転数検出器への利用も検討されているが
、ここに使用されている磁性ガーネット材料はガドリニ
ウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）単結晶からウェ
ーハ状に切り出された基板結晶上にガーネット磁性薄膜
を成長させることによって作られている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、この磁性ガーネット材料を回転数検出器として
用いるためには磁気バブルが安定に存在しており、かつ
これが情報を正確に伝搬することが必要であり、そのた
めにはバイアス磁界と回転磁界の関係で示されるマージ
ン幅が大きいことが必要であるし、また検出をしやすく
するためにはバブル径をある程度大きくすることも必要
でありさらには移動方向が異常なハードバブルを抑制し
、バブル状態をすべて同一にすることが要求される。

しかし、上記した従来のバブルメモリ、ブロッホライン
メモリ用の磁性ガーネット材料は動作マージン幅が狭く
、ハードバブルが発生し易いために、これを素子として
用いた回転数検出器は信頼性が著しく低いという問題点
がある。

［課題を解決するための手段］本発明はこのような問題点を解決した回転数検出器など
に有用とされる磁性ガーネット材料に関するもので、こ
れは磁気バブル保持可能な磁気ガーネット膜において、
飽和磁化（４πＭｓ）をＸ（Ｇ）とし、バブル径をｙ（
μｍ）とした（ｘ，ｙ）が、第１図においてＡ　（３０
０Ｇ，　　６μｎ＋）　．　　Ｂ　（６００Ｇ，　　ｌ
μｍ）　．　　Ｃ　（７００Ｇ，　　１μｍ）　，　　
Ｄ　（４００Ｇ，　　６μｍ）の４点で囲まれた範囲に
あることを特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは前記したような不利を伴わない
、回転数検出器用などに適した磁性ガーネット材料を開
発すべく種々検討したところ、磁性ガーネット材料にお
ける飽和磁化（４πＭｓ）を増加させると動作マージン
幅（ΔＨＯ）が増大することを見出すと共に、このバブ
ル径（ｄ）については実用面から１〜６ｇｒｎの範囲と
すべきであることを知り、この飽和磁化とバブル径との
関係について検討したところ、この飽和磁化をｘ　（Ｇ
）とし、バブル径をｙ（μｍ）としたときの（ｘ．ｙ）
については図形上においてこれをＡ（３００Ｇ，６μｍ
）　，　Ｂ　（６００Ｇ，　１μｌＸｌ）　，　Ｃ　（
７００Ｇ，　ｌμｍ）　．　Ｄ（４００Ｇ，　６μｍ）
の４点で囲まれた範囲とすればよいこと、またハードバ
ブルをなくすためにはこの磁性ガーネット材料の表面に
面内磁化膜を形戒させればよいということを確認して本
発明を完成させた。

以下にこれをさらに詳述する。

［作　用］本発明の磁性ガーネット材料は飽和磁化（４πＭｓ）と
バブル径を上記した範囲に特定したものである。

回転数検出器用などに使用される磁性ガーネット材料に
はバイアス磁界と回転磁界とで示される動作マージン幅
を大きくすれば、回転数検出器の動作領域が拡張され、
信頼性を向上させることができることから、この動作マ
ージン幅をある程度大きくすることが必要とされる。

しかし、この動作マージン幅の上限値はコラップス磁界
（｝Ｉｅ．）により限定され、この下限値はランアウト
磁界（Ｈ，。）により限定されるので、この動作マージ
ン幅（ΔＨＱ）はＨｃｏ−｝１ｒｏが上限値となるが、
このコラップス磁界（Ｈｅｏ）　　ランアウト磁界（Ｈ
，。）はそれぞれ次式で示されるものであり、１　／　ｈ　＝　Ｓｏ　（ｄｏ／ｈ）　＝　５２　（ｄ
，／ｈ）・・・（３）Ａ＝１２（４ｙｃＭｓ）３／３２πＨｘ　　　　　　　
・−・（４）（ここに、Ａ：交換定数で２．４〜２．６
　ＸＩＯ’エルグ／ｃ＋ｎの値をとる）この式（１）〜（４）から動作マージン幅（ΔＨ０＝Ｈ
ｃｏ−Ｈｒｏ　）は飽和磁化（４πＭｓ）　，バブル径
（ｄ）、膜厚（ｈ）、ＨＫ／４πＰＩｓのバラメーター
で表わされることが判る。

したがって、これらのバラメーターと動作マージン幅（
ΔＨ０）の関係について検討した結果、飽和磁化（４π
Ｍｓ）が増加すれば動作マージン幅（ΔＨ０）の増大す
ることが見出されたが、この飽和磁化（４πＭｓ）とバ
ブル径（ｄ）との関係については飽和磁化（４πＭｓ）
を大きくするとバブル径（ｄ）が小さくなってバブルの
有無の検出が困難となるので、このバブル径もある程度
の大きさが必要であり、そのためにはこの飽和磁化（４
πＭｓ）も一定の範囲とすることが必要であることから
、この両者の大きさと動作マージン幅（ΔＨｏ）を増大
させる範囲を求めたところ、飽和磁化（４πＭｓ）の値
をＸ軸に、またバブル径をＹ軸にとってこの両者の関係
を図上に形成したところ、第１図に示したＡ，Ｂ．Ｃ．
Ｄの４点で囲まれた範囲とすることがよいことが見出さ
れた。

すなわち、バブル径としてはバブル径（ｄ）が１μｍよ
り小さいとバブルの有無の検出が困難となるし、これを
６μｍより大きくするとチップサイズが大きくなるとい
う問題点が生じるので、これは１〜６μｍの範囲とすべ
きであるが、このバブル径（ｄ）と飽和磁化（４πＭｓ
）との関係についてはバブル径（ｄ）が１μｍでは飽和
磁化（４πＭｓ）は６００〜７００Ｇの範囲とし、バブ
ル径（ｄ）が６μ鴫では飽和磁化（４πＭｓ）は３００
〜４００　Ｇとすればよいので、この４点社ついてはＡ
　（３００Ｇ　．　　８　μｍ）　，Ｂ　（６００Ｇ，
　　ｆμｍ）　，　Ｃ　（７００Ｇ．　　ｌμｍ）　，
　　Ｄ　（４００Ｇ，６４ｍ）とし、飽和磁化（４πＭ
ｓ）とバブル径（ｄ）をこの４点で囲まれた範囲とすれ
ば動作マージン幅（ΔＨ０）を増大させることができる
ことが確認された。

本発明の磁性ガーネット材料自体は公知のものでよく、
したがってこれは一般式Ａ３Ｂ５０１２で示され、この
ＡはＢｉ，　ＣＧ，希土類元素、例えばＹ．Ｇｄ，　Ｎ
ｄ，　Ｓｍ，　Ｌｕ，　Ｅｕから選択される元素、Ｂは
遷移金属元素、例えばＦｅ，　Ｇｏなど．非磁性金属、
例えばＧｅ，　ＧＧ，＾Ｒ，　Ｓｃ，　Ｓｔなどから選
択される元素からなる酸化物ガーネット構造を有するも
のとすればよく、これには式（ＹＳｍＬｕＣａ）３（ＦｅＧｅ）５０１２で示される
ものが例示されるが、このものはこれを成長させるべき
ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）結晶と
格子定数が近似していることも好ましいものとされる。

しかして、この磁性ガーネット材料は前記したことから
、この飽和磁化（４πＭｓ）とバブル径（ｄ）とを第１
図に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれた範囲とする必要が
あるが、これはこの磁性ガーネット材料を構戊する金属
の種類とその配合比率、膜厚などを調整することによっ
て行えばよい。したがってこの磁性ガーネット材料の製
造は上記したＡ３Ｂ５０１２におけるＡ，Ｂとして選択
された各金属成分の酸化物の所定量をフラックス戒分と
してのＰｂＯ．　８２０３の所定量と共に秤量して白金
ルツボに仕込み、これをその融点以上の温度に加熱溶融
して融液を作り、これを過冷却状態に保ってからここに
ＧＧＧなどの基板結晶を挿入し、液相エピタキシャル法
でこの基板結晶に磁性ガーネット膜を所定の厚さで成長
させればよい。

このようにして得られた磁性ガーネット材料はこの結晶
を構成する金属の種類、この金属酸化物の配合量、膜厚
が特定のものとされていることからその飽和磁化（４π
Ｍｓ）　、バブル径（ｄ）が前記した第１図に示したＡ
，Ｂ．Ｃ，Ｄで囲まれた範囲のものとなるので動作マー
ジン幅の大きいものとなり、したがって回転数検出器用
として使用することができるものとなるが、回転数検出
器用としては異常なハードバブルが抑制されたものであ
ることが必要とされるので、これについてさらに検討を
進めたところ、これについてはこの磁性ガーネット層の
表面に式ＹｓＦｅｓＯ＋２で示されるＹＩＧなどの面内
磁化層を設けてバブルの磁壁のスピンと面内磁化層のス
ピンを結合させるとハードバブルの発生が防止されるこ
とが見出された。なお、この磁性ガーネット層上に設け
るＹＩＧ層の威長は公知の液相エビタキシャル法で行え
ばよいが、このＹＩＧ層の戒長は０．０５，μｍ以上の
厚さとすればよく、これによればハードバブルにおける
通常より大きいコラップス磁界（Ｈｅ．）の値が、通常
の値にまで低下してバブルの状態が均一化されるので、
コラップス磁界（Ｈｃ．）のバラ付きがなくなり、ハー
ドバブルの発生が抑制される。

［実施例］つぎに本発明の実施例および比較例をあげる。

実施例ＩＹ２０！　３．３１　ｇ　，　Ｓｍ２０ｓ　２．７２ｇ
　，　Ｌｕｔｅ３Ｂ．２３ｇ　．ＣａＯ　６．６７ｇ　
，　Ｆｅ２０３１８１．４８ｇおよびＧｅｍ，　３６．
８　ｇをフラックス成分としてのＰｂ０　１，９８１ｉ
　ｇ　，　Ｂ，０，２８．４８　ｇと共に直径９　０ｍ
ｍ　，高さ１００ｍｍの白金ルッポに仕込み、１，１０
０℃に加熱し溶融して融液を作り、この融液から液相エ
ピタキシャル法で直径１インチ、厚さ５００μｍのＧＧ
Ｇ単結晶の（１１１　＞方向に式（ＹＳｍＬｕＣａ）　
，（ＦｅＧｅ）　．０，．で示される磁性ガーネット膜
をｌＯ．５μｍの膜厚で成長させた。

ついで、この磁性ガーネット膜の特性を測定したところ
、このものは飽和磁化（４πＭｓ）が３７７Ｇでバブル
径は４．８μｍであり（第１図のＥ点）、このコラップ
ス磁界（Ｈｅ．）　　とランアウト磁界（Ｈ，。）をヘ
ルムホルッコイルを備えた偏光顕微鏡で磁区観察して測
定してこのコラップス磁界（Ｈｅ．）とランアウト磁界
（Ｈ，．）との差（Ｈｃ．一Ｈ，。）から動作マージン
幅（ΔＨ．）を求めたところ、これはΔＨ０＝３２　０
ｅの値を示した。

比較例ＩＹ２０３　２７．７５ｇ　，　Ｓｍ２０ｓ　４．２９ｇ
　，　Ｌｕ２０３５．４９ｇ　，ＣａＯ　２７．７５　
ｇ　，　Ｆｅ２ｅｓ　４７６．２２ｇおよびＧｅｍ．１
５３．３７ｇをフラックス成分としてのＰｂ０　７２０
　ｇ　，８２０３　９６．０９　ｇと共に直径１２０ｍ
ｍ，　　高さ１８０ｍｍの白金ルッポに仕込み、１，１
００℃に加熱し溶融して融液を作り、実施例１と同様の
方法でＧＧＧ　ｊｌＬ結晶の（１１１　）方向に式（Ｙ
ＳｍＬｕＣａ）　３（ＦｅＧｅ）　ｓ０　１　２で示さ
れる磁性ガーネット膜を４．０μｍの膜厚で成長させ、
この磁性ガーネット膜の特性を測定したところ、このも
のはバブル径（ｄ）は４．４μｍであったが飽和磁化（
４πＭｓ）が２００Ｇと小さい（第１図中のＧ点）こと
から、この動作マージン幅（ΔＨ．）は２２０ｅと狭い
ものであった。

実施例２Ｙ２０３　１．２９　ｇ　．　５０１２０３　３．９７
ｇ　，　ＬＬ＋２０３　８．７６ｇ　，Ｃａ０６．３３
ｇ　，　Ｆｅ２０ｓ　３１２．４　ｇおよびＧｅＯ２３
５．４３ｇをフラックス成分としてノＰｂ０　２，０９
０　ｇ　，　Ｂ，０，４１．７９　ｇと共に白金ルッポ
に仕込み、１，１００　ｔに加熱し溶融して融液を作り
、実施例１と同様に処理して式（ＹＳｍＬｕＣａ）３（
ＦｅＧｅ）５０．２で示される磁性ガーネット膜を３μ
ｍの膜厚で成長させ、この磁性ガーネット膜の特性を測
定したところ、このものは飽和磁化（４πＭｓ）が８０
０　Ｇでバブル径（ｄ）は２４ｍ（第１図中のＦ点）で
あり、実施例１と同様の方法で測定したコラップス磁界
（Ｈｅ．）　とランアウト磁界（Ｈ，．）からその動作
マージン幅は６６０ｅと算出された。

比較例２Ｙ２０３　３．７４　ｇ　，　Ｓｍ２０ｓ　３．０３ｇ
　，　Ｌｕ２０３　８．９０ｇ　，ＣａＣＯｓ　６．９
２ｇ　，　Ｆｅ，０．，　２０４．３　ｇおよびＧｅｍ
，３８．１７　ｇをフラックス成分としテ＜７）ＰｂＯ
　２，２０７ｇ　，　Ｂ２０３２９Ｊ９ｇと共に白金ル
ッポに仕込み、１，１００℃に加熱し溶融して融液を作
り、この融？から液相エビタキシャル法でＧＧＧ単結晶
の（１１１）方向に式（ＹＳｍＬｕＣａ）　３　（Ｆｅ
Ｇｅ）　５０＋２で示される磁性ガーネット膜を１．９
μｍの厚さで戒長させ、この膜の特性を測定したところ
、このものは飽和磁化（４ｙｚＭｓ）が４５０Ｇでバブ
ル径は２，μｍ（第１図のＨ点）であり、このコラップ
ス磁界（Ｈｃｏ）とランアウト磁界（Ｈ，．）　とから
算出した動作マージン幅（ΔＨ．）は４８０ｅであった
。

実施例３ｙ２０３２．２２　ｇとＦｅ２ｅｓ　４７．１２　ｇを
フラックス戒分としてＰｂＯ　４３３Ｊ：Ｌｇ　．　Ｂ
２０！　１７．３３　ｇと共に白金ルツボに仕込み、１
，１００℃に加熱し溶融して融液を作り、この融液から
液相エピタキシャル法で実施例１で得た磁性ガーネット
膜を有するＧＧＧウェーハの磁性ガーネット膜上にＹ，
Ｆｅ，Ｊ■（ＹＩＧ）で示される第２の磁性膜を厚さ０
．０６μｍで成長させ、このもののコラップス磁界（Ｈ
ｃ．）を測定してその（Ｈｅｏ）■ｘ／　（Ｈｃｏ）＋
ａｌｎを求めたところ、これはほぼ１．０を示したので
、これはバラ付きの殆んどない均一なバブルであること
が確認された。

しかし、比較のためにこのＹＩＧ膜を戒長させなかった
ものについてそのコラップス磁界（０ｃ０）を測定し、
（Ｈｃｏ）−ｘ／　（Ｈｃｏ）　ｓ＋Ｉｎを求めたとコ
ロ、これは１．５以上であり、このものはコラップス磁
界（Ｈｅ．）が大きく、そのバラ付きも大きいのでハー
ドバブルの存在するものであることが確認された。

［発明の効果］本発明は回転数検出器などに有用とされる磁性ガーネッ
ト材料に関するもので、これは前記したように飽和磁化
（４πＭｓ）をｘ　（Ｇ）とし、バブル径をｙ（μｆｆ
ｌ）としたときの（ｘ，ｙ）値を第１図に示したＡ　（
３００Ｇ，　　６μｍ）　，　　Ｂ　（６００Ｇ，　　
１　ａｍ）　，Ｃ　（７００Ｇ，　　１　ｕｎ）　，　
Ｄ　（４００Ｇ，　６μｍ）の４点で囲まれた範囲内に
あるものとするというものであり、このものはバブルの
動作マージン幅が従来のものにくらべて大巾に拡大され
たものになるし、これはまたその表面にＹＩＧなどの膜
を面内磁化膜として形成させたものはハードバブルのな
いものとなるので、この磁性ガーネット材料は回転数検
出器などに有用なものになるという工業的な有益性が与
えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁性ガーネット材料の飽和磁化（４πＭｓ）と
バブル径との相関を示したグラフであり、図中のＡ，Ｂ
，Ｃ，Ｄで囲まれた範囲は本発明の磁性ガーネット材料
の範囲を示し、図中のＥ，　Ｆは実施例１．２の点、Ｇ
，Ｈは比較例１．２の点を示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

１．磁気バブル保持可能な磁気ガーネット膜において、
飽和磁化（４πＭｓ）をｘ（Ｇ）とし、バブル径をｙ（
μｍ）とした（ｘ，ｙ）が、第１図においてＡ（３００
Ｇ，６μｍ），Ｂ（６００Ｇ，１μｍ），Ｃ（７００Ｇ
，１μｍ），Ｄ（４００Ｇ，６μｍ）の４点で囲まれた
範囲にあることを特徴とする磁性ガーネット材料。
２．磁性ガーネット膜が基板結晶上に形成されてなるも
のである請求項１に記載の磁性ガーネット材料。
３．磁性ガーネット膜上に面内磁化膜が形成されてなる
請求項１または２に記載の磁性ガーネット材料。
４．磁性ガーネット膜が式（ＹＳｍＬｕＣａ）＿３（Ｆ
ｅＧｅ）＿５Ｏ＿１＿２で示されるものである請求項１
，２または３に記載の磁性ガーネット材料。
５．面内磁化膜が式Ｙ＿３Ｆｅ＿５Ｏ＿１＿２で示され
るものである請求項３に記載の磁性ガーネット材料。
６．式Ｙ＿３Ｆｅ＿５Ｏ＿１＿２が液相エピタキシャル
法で形成されたものである請求項５に記載の磁性ガーネ
ット材料。