JPH0354198A - 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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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ターや光スイッチなどの磁気光学素子として有用とされ
る、使用波長での光吸収の改良された新規な酸化物ガー
ネット単結晶に関するものである。
、液相エピタキシヤル法で基板結晶に戒長させたビスマ
ス置換希土類鉄ガーネット結晶が用いられているが、こ
れらは製造の際に用いられるフラックス成分としての酸
化鉛やルツボ材としての白金からのpbイオンやptイ
オンがガーネット単結晶中に混入するために、これを光
アイソレーターなどとして用いた場合にその使用波長で
ある0.8μm,1.3μm , 1.55μmにおけ
る光吸収が増大して挿入損失が増大するという欠点があ
った。
これにCa44、Mg”や71+***のような2価や
4値の金属イオンを微量添加するという方法が提案され
ている(第11回日本応用磁気学会、学術講演概要集(
1987年11月)、2 C − 10、P.137参
照)が、一般にこの種の用途に使用されるガーネット車
結晶はその膜厚が50μm以上とすることが必要とされ
るのに、上記したような金属イオンの添加は結晶威長中
に膜組成を変化させるために均一な特性が得られなくな
るという不利がある。
ガーネット単結晶に関するもので、これは式 (BiaEubLn+−s−b) s (Fe+−cM
j so+2(ここにLnはEu以外の希土類元素から
選択される少なくとも1つの元素、MはAj2 , G
a, In, Scから選択される少なくとも1つの元
素、aは0.15<a<o.a,bは0.01<b <
0.2,cはO<c<0.1の数)で示されることを特
徴とするものである。
結晶において希土類元素の中で2価または4価の金属イ
オンに変化し得るものについて種々検討した結果、ユー
ロピューム(Eu)が光吸収を改善し得るものであるこ
とを見出し、このEuはまた希土類元素であるために他
の金属との相溶性がよく、液相エピタキシャル法による
厚膜の製造時において均一な組成物を与えることを確認
して本発明を完成させた。
) 5012(ここにLnはEu以外の希土類元素から
選択される少なくとも1つの元素、Mは1.IL ,
Ga, In, Scから選択される少なくとも1つの
元素、aは0.15<a<0.6、bは0.01<b
<0.2、CはO<C <0.1の数)で示されるもの
であり、これはこの酸化物ガーネット単結晶を構戒する
各金属の酸化物とフラックス成分との融液から希土類ガ
リウムガーネット単結晶上l,:液相エピタキシャル法
でこの結晶を成長させることによって製造することがで
きる。
使用されるガーネット基板単結晶はサマリウム・ガリウ
ム・ガーネット(以下SGGと略記する)、ネオジム・
ガリウム・ガーネット(以下NGGと略記する)、ガド
リニウム・ガリウム・ガーネット(以下GGGと略記す
る)にCa%Mg%Zr,Yの少なくとも1つを添加し
、置換したGGG系′のSOG, NOG [いずれも
信越化学工業(株)商品名コとすればよく、これらはG
d203、Sm.0,、Ndx03または必要に応じ、
CaO、MgO、ZrOなどの置換材をそれぞれGa.
O.の所定量と共にルツボに仕込み、高周波誘導炉で各
々の融点以上に加熱して溶融したのち、この溶7夜から
チョクラノレスキー冫去で単結晶を引き上げることによ
って得ることができる。
タキシヤル成長させる酸化物ガーネット.llL結晶は
上記したように組成物が(Bi.EubLn+,a−b
) s (Fe+−cMc) 5012(Ln, M,
a, b, cは前記に同じ)で示されるもであるが
、このものはBi,03、Eu,O.、希土類元素Ln
の酸化物、Fe.0,および元素Mの酸化物をフラック
スとしてのPbO%B203 と共に仕込み、l ,
100〜1,200℃に加熱してこれを融解させたのち
、この過冷却状態の融液から液相エピタキシヤル法で7
50〜950℃の成長温度で単結晶を成長させることに
よって得ることができる。
ット基板単結晶上に液相エピタキシヤル法で亀裂やクラ
ックの発生のない厚膜として成長させるのであるが、こ
のためにはガーネット基板単結晶の格子常数と目的とす
る酸化物ガーネット単結晶の格子常数が±0.003人
の範囲内で一致していることが必要とされるので、上記
した酸化物ガーネット車結晶を成長させるために使用さ
れる融液における上記した式におけるa, b, cの
値は例えばガーネット単結晶基板がNGGの場合には1
2.508±0.003人、NOGの場合には12.4
96±0.003人の範囲となるように・選択する必要
がある。
晶はガーネット基板単結晶の格子常数のくスマッチが殆
んどないので、その表面にビットやクラックの発生する
こともないし、これに含有されているユーロビューム(
Eu)が同じ希土類元素であるために他の金属との相溶
性がよいものであることから均一な組成の厚膜として得
られるし、このEuが光吸収を改善し得るものであるこ
とから光アイソレーターのような磁気光学素子として用
いた場合に、使用波長での光吸収も小さなものになると
いう工業的な有利性を有するものになる。
で厚さが500μmである直径3”φのNOGウ工−ハ
を用い、酸化物ガーネット車結晶を形成させる金属酸化
物としてBizOd77.38g, Eu2031.4
89g,Tb20sl3.929g, Fe20sl2
3.86g, GaiOs5.273g と、フラック
ス成分としてのPbo 936.36gとB20341
.72 3とを白金とルッポに仕込み、1,100℃に
加熱してこれを溶融させ、この融液から上記したNOG
ウエー八に成長温度749.5〜752.5℃で膜厚4
92μmの酸化物ガーネット単結晶膜を液相エピタキシ
ヤル法で成長させた。
P発光分析法で分析した結果、これは式(Bio. z
aEuo. (,7Tbo, at)s (Feo.
94GaO. OS) 5012で示されるものであり
、この単結晶を研磨ボリッシュしたのち2.9 x 2
.9 x 0.381m+nに加工したものを偏光顕微
鏡で観察したところ、このものは第1図に示したように
一様な磁区PA様が観察されたところから一様性が非常
にすぐれているものであることが確認された。
における磁気光学特性を第2図に示した磁気光学特性測
定装置を用いてしらべたところ、このものは ファラデイ回転角 44.7°、光吸収損失
0.03 dB、温度依存性
0.04度/℃、という良好な値を示した。
と同じビスマス希土類鉄酸化物ガーネット車結晶である
が、Euを含有していない式(BjGdLu) sFe
sO+2 で示される単結晶の1.3μmにおける光吸収損失をし
らべたところ、これは0.8 dBであった。
あり、これは式 ( BiaEubLn+−a−b) 3 (Fe, −
cMe) 8012(ここにLnはEu以外の希土類元
素から選択される少なくとも1つの元素、MはA℃、G
a、In, Scから選択される少なくとも1つの元素
、aは0.15<a <0.6、bは0.01<b <
0.2、CはO <C <0.1の数)で示されるもの
であるが、このものはEuが他の金属との相溶性のよい
ものであるので、均一な組成の厚膜を与えるし、Euが
光吸収を改善し得るものであるので、光アイソレーター
や光スイッチなどの磁気光学素子として有用とされると
いう工業的な有利性をものものとされる。
結晶の粒子構造(磁区模様)を示す偏光顕微鏡写真図、
第2図は実施例で得られた本発明の酸化物ガーネット車
結晶の磁気光学特性を測定するための装置の測定系図を
示したものである。 第 2 図 手 糸売 補 正 書
Claims (5)
- 1.式(Bi_aEu_bLn_1_−_a_−_b)
,(Fe_1_−_cMc)_5O_1_2(ここにL
nはEu以外の希土類元素から選択される少なくとも1
つの元素、MはAl、Ga、In、Scから選択される
少なくもと1つの元素、aは0.15<a<0.6,b
は0.01<b<0.2、cは0<c<0.1の数)で
示されることを特徴とする酸化物ガーネット単結晶。 - 2.LnがTbである請求項1に記載の酸化物ガーネッ
ト単結晶。 - 3.酸化物ガーネット単結晶が液晶エピタキシヤル法で
結晶基板上に成長させてなるものである請求項1または
2に記載の酸化物ガーネット単結晶。 - 4.結晶基板がネオジム・ガリウム・ガーネットであり
、格子常数が12.508±0.003Åの範囲である
請求項3に記載の酸化物ガーネット単結晶。 - 5.結晶基板がガドリニウム・ガリウム・ガーネットの
元素の一部をCa、MgおよびZrで置換したものであ
り、格子常数が12.496±0.003Åの範囲であ
る請求項3に記載の酸化物ガーネット単結晶。
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