JPH034518B2 - - Google Patents
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- JPH034518B2 JPH034518B2 JP59233345A JP23334584A JPH034518B2 JP H034518 B2 JPH034518 B2 JP H034518B2 JP 59233345 A JP59233345 A JP 59233345A JP 23334584 A JP23334584 A JP 23334584A JP H034518 B2 JPH034518 B2 JP H034518B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
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- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
- C30B29/28—Complex oxides with formula A3Me5O12 wherein A is a rare earth metal and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co or Al, e.g. garnets
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は磁気バブルメモリー、磁気冷凍作業物
質、磁気光学材料、レーザ素子材料などに使用さ
れる希土類ガーネツト単結晶及びその製造方法に
関する。
質、磁気光学材料、レーザ素子材料などに使用さ
れる希土類ガーネツト単結晶及びその製造方法に
関する。
従来技術
従来、希土類ガーネツト単結晶体としては、
Y3Fe5O12、Y3Al5O12、Gd3Ga5O12などが知られ
ており、これらは磁気バブルメモリー、磁気冷凍
作業物質、磁気光学材料、レーザ素子材料として
広く用いられている。
Y3Fe5O12、Y3Al5O12、Gd3Ga5O12などが知られ
ており、これらは磁気バブルメモリー、磁気冷凍
作業物質、磁気光学材料、レーザ素子材料として
広く用いられている。
これらの単結晶の性能と信頼性を向上させるた
めに、結晶中の転位、空孔等の欠陥が極めて少な
く、用途に応じた性能を発揮できる新しいガーネ
ツト単結晶の開発が要望されている。
めに、結晶中の転位、空孔等の欠陥が極めて少な
く、用途に応じた性能を発揮できる新しいガーネ
ツト単結晶の開発が要望されている。
代表的なGd3Ga5O12ガーネツトは、磁気バブル
メモリーの基板として広く用いられている。また
最近では全く新しい原理に基づく磁気冷凍法に用
いる磁気冷凍作業物質として注目されている。
メモリーの基板として広く用いられている。また
最近では全く新しい原理に基づく磁気冷凍法に用
いる磁気冷凍作業物質として注目されている。
磁気冷凍法は、一般に磁性体を強磁界中に挿入
し、磁気スピンを整列状態にすると発熱が起こ
る。この熱を外部に取り去つた後、逆に強磁界か
ら磁性体を引出して磁気スピンを擾乱状態にする
と、吸熱が起こり、外部の冷凍対象物から熱を奪
い冷凍すると言う冷凍法である。
し、磁気スピンを整列状態にすると発熱が起こ
る。この熱を外部に取り去つた後、逆に強磁界か
ら磁性体を引出して磁気スピンを擾乱状態にする
と、吸熱が起こり、外部の冷凍対象物から熱を奪
い冷凍すると言う冷凍法である。
これに使用する磁気冷凍作業物質としては、(1)
磁気モーメントが大きいこと、(2)熱伝導率が高い
こと、(3)磁気変態温度が低いことなどの特性が要
求される。しかし、Gd3Ga5O12は熱伝導率が低い
問題点があつた。
磁気モーメントが大きいこと、(2)熱伝導率が高い
こと、(3)磁気変態温度が低いことなどの特性が要
求される。しかし、Gd3Ga5O12は熱伝導率が低い
問題点があつた。
本発明者らはこの問題点を解決するため研究の
結果、さきにGd3Ga5O12ガーネツトのGaの一部
をAlで置換した新しいガーネツトであるGd3
(Ga1-XAlX)5O12(ただし、Xは0.01≦X≦0.6)の
高い熱伝導率を有するガーネツトを見出した。
(昭和59年10月16日提出の特許願(イ)) 発明の目的 本発明ガーネツトは磁気モーメントが大きく、
熱伝導率の高い特性を有し、本発明者らが発明し
た前記Gd3(Ga1-XAlX)5O12より転位、空孔などの
欠陥の少ない単結晶を提供し、磁気冷凍作業物質
としては勿論、磁気バブルメモリー用基板材料、
レーザ素子材料、磁気光学材料などとして広く利
用し得られる新しいガーネツト単結晶を提供する
にある。
結果、さきにGd3Ga5O12ガーネツトのGaの一部
をAlで置換した新しいガーネツトであるGd3
(Ga1-XAlX)5O12(ただし、Xは0.01≦X≦0.6)の
高い熱伝導率を有するガーネツトを見出した。
(昭和59年10月16日提出の特許願(イ)) 発明の目的 本発明ガーネツトは磁気モーメントが大きく、
熱伝導率の高い特性を有し、本発明者らが発明し
た前記Gd3(Ga1-XAlX)5O12より転位、空孔などの
欠陥の少ない単結晶を提供し、磁気冷凍作業物質
としては勿論、磁気バブルメモリー用基板材料、
レーザ素子材料、磁気光学材料などとして広く利
用し得られる新しいガーネツト単結晶を提供する
にある。
発明の構成
本発明者らはGd3(Ga1-XAlX)5O12(ただし、X
は前記と同じものを表わす)ガーネツトについて
研究を重ねた結果、該単結晶では熱応力によつて
導入された転位等の欠陥が残ることが分り、
(Ga1-XAlX)の1部を希土類元素で置換すると、
熱応力により導入される転位が極めて少なること
を見出した。この知見に基いて本発明を完成し
た。
は前記と同じものを表わす)ガーネツトについて
研究を重ねた結果、該単結晶では熱応力によつて
導入された転位等の欠陥が残ることが分り、
(Ga1-XAlX)の1部を希土類元素で置換すると、
熱応力により導入される転位が極めて少なること
を見出した。この知見に基いて本発明を完成し
た。
本発明の要旨は、一般式Gd3MY(Ga1-XAlX)5-Y
O12(ただし、Mは希土類元素の1種または2種
以上の組合せ、Xは0.01≦X≦0.6、Yは0.01≦Y
≦0.3を表わす)で示される希土類ガーネツト単
結晶体にある。
O12(ただし、Mは希土類元素の1種または2種
以上の組合せ、Xは0.01≦X≦0.6、Yは0.01≦Y
≦0.3を表わす)で示される希土類ガーネツト単
結晶体にある。
MとしてはGd、Pr、Nd、Sm、Dy、Tb、Er、
Ho、等が挙げられ、Gdの場合は前記一般式を
Gd3+Y(Ga1-XAlX)5-YO12として示すことができ
る。これらの希土類元素は単独でも、また2種以
上を組合せても使用することができる。
Ho、等が挙げられ、Gdの場合は前記一般式を
Gd3+Y(Ga1-XAlX)5-YO12として示すことができ
る。これらの希土類元素は単独でも、また2種以
上を組合せても使用することができる。
Xの値は0.01〜0.6の範囲であることが必要で
ある。Xが0.01より少ないと熱伝導率の向上に殆
んど効果を現わさない。Xが0.6を超えると、ガ
ーネツト構造中にペロブスカイト構造のGdAlO3
相が晶出し、熱伝導率を低下させる。
ある。Xが0.01より少ないと熱伝導率の向上に殆
んど効果を現わさない。Xが0.6を超えると、ガ
ーネツト構造中にペロブスカイト構造のGdAlO3
相が晶出し、熱伝導率を低下させる。
Yは単結晶に生ずる転位、空孔などの欠陥の量
や熱応力によつて発生するクラツクと密接な関係
を有する。Yが0.01より少ないと、効果が少な
く、0.3を超えると転位、空孔などによる欠陥が
急激に増加し、クラツクが発生するようになる。
従つてYは0.01〜0.3の範囲であることが必要で
ある。
や熱応力によつて発生するクラツクと密接な関係
を有する。Yが0.01より少ないと、効果が少な
く、0.3を超えると転位、空孔などによる欠陥が
急激に増加し、クラツクが発生するようになる。
従つてYは0.01〜0.3の範囲であることが必要で
ある。
本発明の希土類ガーネツト単結晶は、引上げ法
(チヨクラルスキー法)によつて容易に製造し得
られる。すなわち、一般式Gd3MY(Ga1-XAlX)5-Y
O12(ただし、M、Y、Xは前記と同じものを表
わす)の組成原料を加熱によつて溶解し、これに
種結晶を浸し、0〜3%の酸素ガスを含む窒素ガ
ス雰囲気中で<111>結晶軸方向に引上げること
によつて得られる。しかし、他の結晶育成法、例
えば、ベルヌーイ法、ブリジマン法、フローテイ
ングゾーン法などでもよい。中でも高品質な、大
型結晶が容易に得られる点で引上げ法が好まし
い。
(チヨクラルスキー法)によつて容易に製造し得
られる。すなわち、一般式Gd3MY(Ga1-XAlX)5-Y
O12(ただし、M、Y、Xは前記と同じものを表
わす)の組成原料を加熱によつて溶解し、これに
種結晶を浸し、0〜3%の酸素ガスを含む窒素ガ
ス雰囲気中で<111>結晶軸方向に引上げること
によつて得られる。しかし、他の結晶育成法、例
えば、ベルヌーイ法、ブリジマン法、フローテイ
ングゾーン法などでもよい。中でも高品質な、大
型結晶が容易に得られる点で引上げ法が好まし
い。
実施例 1
直径約5μm、純度99.99%のGd2O3、Ga2O3及び
Al2O3の粉末を、Gd3-Y(Ga0.8Al0.2)5-YO12におい
て、Yが0、0.01、0.07、0.12、0.17、0.22、
0.30、0.35になるように配合したもの420gをそ
れぞれ混練し、プレス後1250℃で焼成して8種類
のガーネツトペレツトを作つた。各試料をイリジ
ウムるつぼ(直径50mmφ、高さ50mm)中で高周波
誘導加熱によつて溶解し、これに種結晶を浸し、
0〜3%の酸素ガスを含む窒素ガス雰囲気中で<
111>結晶軸方向に引上げて、直径約28mmφ、長
さ約50mmのガーネツト単結晶を育成した。
Al2O3の粉末を、Gd3-Y(Ga0.8Al0.2)5-YO12におい
て、Yが0、0.01、0.07、0.12、0.17、0.22、
0.30、0.35になるように配合したもの420gをそ
れぞれ混練し、プレス後1250℃で焼成して8種類
のガーネツトペレツトを作つた。各試料をイリジ
ウムるつぼ(直径50mmφ、高さ50mm)中で高周波
誘導加熱によつて溶解し、これに種結晶を浸し、
0〜3%の酸素ガスを含む窒素ガス雰囲気中で<
111>結晶軸方向に引上げて、直径約28mmφ、長
さ約50mmのガーネツト単結晶を育成した。
その結果、Yが0では熱応力によつて導入され
た転位による欠陥が多く観察された。Yが0.35で
は転位、空孔などによる欠陥密度が高く、多数の
クラツクが発生した。しかし、Yが0.01〜0.30で
は転位が極めて少なく、透明で良質な単結晶が得
られた。その熱伝導率は5.0〜8.0W/cmK、磁気
モーメントはGd1原子当り7.9〜8.0μBであつた。
た転位による欠陥が多く観察された。Yが0.35で
は転位、空孔などによる欠陥密度が高く、多数の
クラツクが発生した。しかし、Yが0.01〜0.30で
は転位が極めて少なく、透明で良質な単結晶が得
られた。その熱伝導率は5.0〜8.0W/cmK、磁気
モーメントはGd1原子当り7.9〜8.0μBであつた。
実施例 2
実施例1と同じ原料及び方法によつて、Yが
0.17のGd3.17(Ga1-XAlX)4.83O12において、Xが
0.01、0.1、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7の7種類のガ
ーネツト単結晶を育成した。
0.17のGd3.17(Ga1-XAlX)4.83O12において、Xが
0.01、0.1、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7の7種類のガ
ーネツト単結晶を育成した。
その結果、Xが0.01〜0.6の範囲では転位が極
めて少なく、透明で良質な単結晶が得られた。そ
の熱伝導及び磁気モーメントは実施例1と同様で
あつた。Xが0.7ではガーネツト構造中にペロプ
スカイト構造のGdAlO3相が晶出し、多数のクラ
ツクが発生した。
めて少なく、透明で良質な単結晶が得られた。そ
の熱伝導及び磁気モーメントは実施例1と同様で
あつた。Xが0.7ではガーネツト構造中にペロプ
スカイト構造のGdAlO3相が晶出し、多数のクラ
ツクが発生した。
実施例 3
実施例1の原料及びこれと同程度の粒度、純度
を持つNd2O3、Dy2O3、Er2O3の粉末を用いて、
実施例1と同じ方法によつて、Yが0.17の
Gd3M0.17(Ga0.7Al0.3)4.83O12において、MがNd、
Dy、Er、Nd0.5Dy0.5である4種類のガーネツト
単結晶を育成した。
を持つNd2O3、Dy2O3、Er2O3の粉末を用いて、
実施例1と同じ方法によつて、Yが0.17の
Gd3M0.17(Ga0.7Al0.3)4.83O12において、MがNd、
Dy、Er、Nd0.5Dy0.5である4種類のガーネツト
単結晶を育成した。
その結果、いずれも転位が極めて少なく、良質
な単結晶が得られた。その熱伝導率及び磁気モー
メントは実施例1のものと同様であつた。
な単結晶が得られた。その熱伝導率及び磁気モー
メントは実施例1のものと同様であつた。
発明の効果
本発明の希土類ガーネツト単結晶体は、磁気モ
ーメントが大きく、熱伝導率が高い優れた特性を
有し、しかも転位、空孔などの欠陥が極めて少な
い良質な大型単結晶である。従つて、磁気冷凍作
業物質、磁気バブルメモリー用基板材料、レーザ
素子材料磁気光学材料などとして優れた性能と信
頼性を有するものである。しかも従来の製造装置
及び技術がそのまま利用し得られる利点を有す
る。
ーメントが大きく、熱伝導率が高い優れた特性を
有し、しかも転位、空孔などの欠陥が極めて少な
い良質な大型単結晶である。従つて、磁気冷凍作
業物質、磁気バブルメモリー用基板材料、レーザ
素子材料磁気光学材料などとして優れた性能と信
頼性を有するものである。しかも従来の製造装置
及び技術がそのまま利用し得られる利点を有す
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 一般式Gd3MY(Ga1-XAlX)5-YO12(ただし、M
は希土類元素の1種または2種以上の組合せ、X
は0.01≦X≦0.6、Yは0.01≦Y≦0.3を表わす。)
で示される希土類ガーネツト単結晶体。 2 一般式Gd3MY(Ga1-XAlX)5-YO12(ただし、M
は希土類元素の1種または2種以上の組合せ、X
は0.01≦X≦0.6、Yは0.01≦Y≦0.3を表わす)
の組成原料混合物を加熱によつて溶解し、これに
種結晶を浸し、窒素ガス雰囲気中で引上げて結晶
を育成することを特徴とする希土類ガーネツト単
結晶体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59233345A JPS61111996A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 希土類ガ−ネツト単結晶体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59233345A JPS61111996A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 希土類ガ−ネツト単結晶体及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61111996A JPS61111996A (ja) | 1986-05-30 |
JPH034518B2 true JPH034518B2 (ja) | 1991-01-23 |
Family
ID=16953689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59233345A Granted JPS61111996A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 希土類ガ−ネツト単結晶体及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61111996A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62128921A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-11 | Takakuni Hashimoto | 磁性体材料 |
JPH0797685B2 (ja) * | 1987-09-24 | 1995-10-18 | 日本電気株式会社 | 固体レーザ用結晶 |
JPS6481380A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-27 | Nec Corp | Crystal for solid state laser |
JPS6481379A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-27 | Nec Corp | Crystal for solid state laser |
JPS6481378A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-27 | Nec Corp | Crystal for solid state laser |
JP2763040B2 (ja) * | 1987-12-09 | 1998-06-11 | 信越化学工業株式会社 | 酸化物ガーネット単結晶 |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP59233345A patent/JPS61111996A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61111996A (ja) | 1986-05-30 |
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