JPH0415199B2 - - Google Patents

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JPH0415199B2
JPH0415199B2 JP58015662A JP1566283A JPH0415199B2 JP H0415199 B2 JPH0415199 B2 JP H0415199B2 JP 58015662 A JP58015662 A JP 58015662A JP 1566283 A JP1566283 A JP 1566283A JP H0415199 B2 JPH0415199 B2 JP H0415199B2
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JP
Japan
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film
garnet
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magneto
striae
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JP58015662A
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English (en)
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JPS59141495A (ja
Inventor
Taketoshi Hibya
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS59141495A publication Critical patent/JPS59141495A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B19/00Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/02Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/28Complex oxides with formula A3Me5O12 wherein A is a rare earth metal and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co or Al, e.g. garnets

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、フアラデー回転効果を利用した光ア
イソレータ、サーキユレータまたはスイツチなど
に用いられる磁気光学素子用磁性ガーネツト材料
の製造方法に関する。 近年、光フアイバー通信技術の進歩は目ざまし
い。低損失フアイバーと長時間連続発振可能な半
導体レーザの開発により、光フアイバー通信技術
は通信量の増加に対応し安価でしかも高品質の通
信手段を提供する手段として期待されている。 しかしながら、光伝送路の途中に設けられるス
イツチ等の部品から反射される戻り光が光源であ
る半導体レーザに入るとレーザ発振の安定性を損
うという大きな問題がある。 この問題の解決のために、光アイソレータをレ
ーザー光源の後段に設けることが提案されてい
る。1.3〜1.8μmの長波長帯用光アイソレータと
しては、電子通信学会技術研究報告OQE78−133
に報告されているように、強磁性体であるイツト
リウム・鉄・ガーネツト(Y3Fe5O12、YIG)の
フアラデー効果を用いたものが提案されている。
この報告で用いられているYIGはフラツクス法で
育成されたバルク単結晶である。 しかしながら、バルク単結晶を用いる方法は原
材料コストが著しく高く、光アイソレータの普及
を阻げている。この解決のために、特願昭55−
93449および特願昭55−126239に開示されるよう
な非磁性ガーネツト基板の上にエピタキシヤル成
長させたガーネツト厚膜が提案されている。 光アイソレータではこのガーネツト厚膜を円筒
状の磁石の中に置き、直線偏光した光をそのガー
ネツト厚膜の中を膜面と平行に透過させるとその
出射光の偏光面が回転するように構成されてい
る。 このようにバルク単結晶に代えてエピタキシヤ
ル成長された単結晶厚膜を用いることにより、原
材料コストを引き下げることが可能となつた。 膜厚としては、シングルモードフアイバ用には
200μmが、マルチモードフアイバ用には500μm
が必要である。また、膜面と垂直に光を入射させ
たときに入射直線偏光の偏光面を45゜回転させる
に足りる厚さのエピタキシヤル膜が得られれば、
膜面に垂直に光を入射させる方式の光アイソレー
タがエピタキシヤル膜を用いて作成可能である。 膜育成用の基板の方位としては、通常は(111)
が用いられている。これは、基板に用いられるガ
ドリニウム・ガリウム・ガーネツトが<111>を
引き上げ方向として育成され、これより基板用ウ
エルが垂直に切り出されるからである。 (111)成長エピタキシヤルカーネツト厚膜を、
光アイソレータなどのフアラデー回転子として用
いる場合の問題点は、厚膜の育成温度と膜厚とに
よつては育成用融液がフラツクスインクルージヨ
ンとして膜中に取り込まれることである。ガーネ
ツト単結晶を液相エピタキシヤル法で作製するこ
とは、アプライドフイジツクスレターズ
(Applied Physics Letters)第18巻第3号第89−
91頁(1971年)に記載されているように磁気バブ
ル素子への応用を目的に開発され、厚さが数μm
から十数μmのガーネツト膜の成長が報告されて
いる。しかしながらこの従来の技術を厚さが
200μm以上の厚膜の育成に適用しようとすると
本質的に異なつた様相を呈し、品質の良い厚膜を
得ることはできなかつた。本発明者の実験によれ
ばフラツクスインクルージヨン生成の有無は厚膜
の表面形態と密接に関係のあることが判つた。第
1図に示すように、ガーネツト厚膜の表面形態に
は、膜厚および育成温度によつて鏡面3、脈理2
および渦巻1の3種類があることが判つた。この
うち、「渦巻」が現われるときには必ずフラツク
スインクルージヨンを伴つていた。例えば、第1
図においては、表面形態として「脈理」と「渦
巻」との境界11は、成長温度が960℃において
は200μmである。すなわち960℃においては膜厚
が200μm以上となると、あるいは膜厚が200μm
であつても960℃以上で育成すると、表面形態は
「渦巻」となりフラツクスインクルージヨンを生
ずる。したがつて、これらの条件ではフラツクス
インクルージヨンを伴なわない高品質の磁気光学
素子用材料を得ることができなかつた。 一方、ガーネツト膜の吸収係数は成長温度が高
いほど低く、より高い温度、とくに100℃以上で
育成されることが望まれる。 すなわち、磁気光学素子用のガーネツト膜は光
の損失を少なくするために吸収係数を低くするこ
とが重要であるが、そのためには成長温度を高く
する必要があり、成長温度(育成温度)が高いと
表面形態が悪くなるという問題があつた。 また磁気光学素子として用いるためには光を効
率よく導波するために200μm以上の厚さが必要
であり、前述のように従来の方法では厚くすると
表面形態が悪化するという問題があつた。 本発明の目的は、フラツクスインクルージヨン
を伴なわない高品質の磁気光学素子用ガーネツト
単結晶厚膜を広い成長温度範囲で再現性良く得る
方法を提供することにある。 本発明の原理は、磁気光学素子用ガーネツト単
結晶厚膜を育成に用いる融液の組成、PbOと
B2O3とのモル比及び成長温度(育成温度)とを
制御し厚膜を育成することにある。融液中のPbO
濃度とB2O3濃度とのモル比を変化させてエピタ
キシヤルガーネツト膜を育成することは、特公昭
57−8800号公報に記載されているように、バブル
素子用のガーネツト薄膜の磁気異方性を制御する
ために行われている。 しかし本発明は厚いガーネツト膜の育成におい
て、融液中のPbO濃度とB2O3濃度とのモル比及
び成長温度が表面形態に及ぼす効果に着目してな
されたものであり、これは従来のバブル素子用の
数十μm程度の厚さのガーネツト薄膜の育成にお
いてはなかつた現象である。第1図は、PbOと
B2O3とのモル比〔PbO〕/〔B2O3〕=PをP=
15.6とした融液から育成した場合での表面形態で
ある。1,2,3はそれぞれ渦巻、脈理、鏡面に
分類される表面形態に対応し、曲線11は渦巻と
脈理の状態の境界であり、曲線12は脈理と鏡面
の状態の境界である。本発明者の実験結果によれ
ばPをこれより小さくしてゆくと、第2図に示す
ようにそれぞれの表面形態間の境界線は高温およ
び高膜厚側に移動してゆくことが判つた。すなわ
ち第2図中の11,12,13,14,15,1
6はpがそれぞれ15.6,14,12,10,8,13のと
きの渦巻と脈理の境界であり、また21,22,
23,24,25はpがそれぞれ15.6,14,12,
10,8のときの脈理と鏡面との境界である。 第2図から、p=8の場合(第2図の曲線1
5)には1085℃以下の成長温度(育成温度)で
200μm以上のガーネツト厚膜を成長しても表面
形態は脈理を保ち、渦巻は出現せず従つてフラツ
クスインクルージヨンを生じることはなかつた。
さらに1000℃以上の温度で成長したものはガーネ
ツト膜の光吸収係数が低く保たれ磁気光学結晶と
して最適であつた。p=14(第2図の曲線12)
の場合には1000℃において厚さ200μmの表面が
脈理状態の良好な磁気光学素子用結晶が得られ
た。pが14より大きくなると厚さ200μm以上
では表面が脈理を保つ温度が低くなるため、結晶
の吸収係数が大きくなり、磁気光学素子用結晶と
しては好ましくなかつた。 本発明の育成方法の範囲を第2図を用いて示す
と、育成温度1000℃と1085℃の直線と、厚膜
200μmの直線と、渦巻1と脈理2の境界の曲線
すなわち各pの値に対応して曲線12〜15と、
に囲まれた領域である。 本発明の磁気光学素子用ガーネツト単結晶厚膜
育成方法は、非磁性ガーネツト単結晶基板上への
磁気光学素子用ガーネツト厚膜の液相エピタキシ
ヤル法による育成方法において、融液中のPbO濃
度とB2O3濃度とのモル比[PbO]/[B2O3]=
pがp≦14である融液より1000℃から1085℃の範
囲の成長温度で、膜厚200μm以上の厚膜を育成
することを特徴とする。 以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。 実施例 1 表に示すようなP=8.0となる組成の融液を用
いて、1000℃において磁気光学素子用Gd0.2Y2.8
Fe5O2、ガーネツト厚膜を非磁性ガドリニウム・
ガリウム・ガーネツト基板上に250μmの厚さに
育成したところ、表面形態は「脈理」でありフラ
ツクスインクルージヨンは生ずることがなかつ
た。このガーネツト厚膜から切り出したチツプを
用いて、光アイソレータ、および磁気光学スイツ
チを作ることができた。 実施例 2 表に示すようなP=13.0となる組成の融液を用
いて、1000℃において磁気光学素子用Gd0.2Y2.8
Fe5O12ガーネツト厚膜を非磁性ガドリニウム・
ガリウム・ガーネツト基板上に200μmの厚さに
育成したところ、表面形態は「脈理」であり、フ
ラツクスインクルジヨンは生ずることがなかつ
た。このガーネツト厚膜から切り出したチツプを
用いて、光アイソレータおよび磁気光学スイツチ
を作ることができた。 実施例 3 表に示すようなP=14.0となる組成の融液を用
いて1000℃においてガーネツト厚膜を育成したと
ころ、200μmの厚さにしたときの表面形態は
「脈理」であり、フラツクスインクルジヨンは生
ずることがなかつた。このガーネツト厚膜から切
り出したチツプを用いて、光アイソレータおよび
磁気光学スイツチを作ることができた。 比較例 1 表に示すようなP=14.2となる組成の融液を用
いて1000℃において200m厚のネツト厚膜を育成
したところ表面形態は「渦巻」となり、フラツク
スインクルージヨンを生じた。このため、この
200μm厚膜より切り出したチツプを用いても光
アイソレータもしくは磁気光学スイツチを作るこ
とができなかつた。
【表】 表わす。
【図面の簡単な説明】
第1図は、融液中のPbOとB2O3とのモル比を
15.6とした融液から育成したガーネツト厚膜の表
面形態図。第1図で1,2および3は表面形態と
してそれぞれ渦巻、脈理および鏡面を示す。また
11および21は、それぞれ表面形態が渦巻と脈
理との境界および「脈理」と「鏡面」との境界を
示す。第2図は、ガーネツト膜育成温度およびガ
ーネツト膜と表面形態との関係図。第2図で1,
2,3は表面形態を表し、それぞれ渦巻、脈理、
鏡面を示す。また11,12,13,14,15
および16は融液中のPbOとB2O3とのモル比が、
それぞれ15.6,14,12,10,8および13の時の渦
巻と脈理との境界を示す。21,22,23,2
4および25は融液中のPbOとB2O3のモル比が、
それぞれ15.6,14,12,10および8の時の「脈
理」と「鏡面」との境界を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 非磁性ガーネツト単結晶基板上への磁気光学
    素子用ガーネツト厚膜の液相エピタキシヤル法に
    よる育成方法において、融液中のPbO濃度と
    B2O3濃度とのモル比[PbO]/[B2O3]=pが
    p≦14である融液より1000℃から1085℃の範囲の
    成長温度で、膜厚200μm以上の厚膜を育成する
    ことを特徴とする磁気光学素子用ガーネツト単結
    晶厚膜育成方法。
JP58015662A 1983-02-02 1983-02-02 ガ−ネツト単結晶厚膜育成方法 Granted JPS59141495A (ja)

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JPS578800A (en) * 1980-06-20 1982-01-18 Masaharu Mori Production of granular seasoning sugar

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