JPH06263596A - ガーネット単結晶膜 - Google Patents
ガーネット単結晶膜Info
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- JPH06263596A JPH06263596A JP5087893A JP5087893A JPH06263596A JP H06263596 A JPH06263596 A JP H06263596A JP 5087893 A JP5087893 A JP 5087893A JP 5087893 A JP5087893 A JP 5087893A JP H06263596 A JPH06263596 A JP H06263596A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/18—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being compounds
- H01F10/20—Ferrites
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 セリウム置換イットリウム鉄ガーネット単結
晶膜において、セリウムの置換量を多くしてファラデー
回転角度を大きくするのと同時に、ガーネット単結晶基
板と単結晶膜との界面での不整合を少なくし、単結晶膜
にクラックが発生したり、剥離したりするのを防止する
ことである。 【構成】 下記の組成を有するガーネット単結晶膜を、
Nd3Ga5O12 ガーネット単結晶基板か、(Gd ・Ca)3(Ga ・
Mg・Zr)5O12 ガーネット単結晶基板上に形成する。 【数１】Cex Rey Y3-x-yFe5O12 〔Reは、ガドリニウム、サマリウム、テルビウム、ユー
ロピウム、イッテルビウム及びルテチウムからなる群よ
り選ばれる希土類元素を示す。
晶膜において、セリウムの置換量を多くしてファラデー
回転角度を大きくするのと同時に、ガーネット単結晶基
板と単結晶膜との界面での不整合を少なくし、単結晶膜
にクラックが発生したり、剥離したりするのを防止する
ことである。 【構成】 下記の組成を有するガーネット単結晶膜を、
Nd3Ga5O12 ガーネット単結晶基板か、(Gd ・Ca)3(Ga ・
Mg・Zr)5O12 ガーネット単結晶基板上に形成する。 【数１】Cex Rey Y3-x-yFe5O12 〔Reは、ガドリニウム、サマリウム、テルビウム、ユー
ロピウム、イッテルビウム及びルテチウムからなる群よ
り選ばれる希土類元素を示す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学効果を示すセ
リウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶膜に関する
ものである。
リウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶膜に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】イットリウム鉄ガーネットは、比較的大
きな磁気光学効果を示す材料である。このイットリウム
鉄ガーネットの希土類サイトをセリウムで置換したガー
ネット（Y3-xCex Fe5O12) 膜が知られている。このセリ
ウム置換イットリウム鉄ガーネットは、光通信用の光ア
イソレータ、光サーキュレータに応用できる非相反素子
に対して、有用な材料として期待されている。
きな磁気光学効果を示す材料である。このイットリウム
鉄ガーネットの希土類サイトをセリウムで置換したガー
ネット（Y3-xCex Fe5O12) 膜が知られている。このセリ
ウム置換イットリウム鉄ガーネットは、光通信用の光ア
イソレータ、光サーキュレータに応用できる非相反素子
に対して、有用な材料として期待されている。
【０００３】セリウム置換イットリウム鉄ガーネット
は、ＬＰＥ法によっても作製されるが、その置換量
（ｘ）は0.06以下と微量である。本発明者は、このセリ
ウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶を、スパッタ
法によってガドリニウムガリウムガーネット（Gd3Ga5O
12)単結晶基板上にエピタキシャル成長させ、セリウム
の置換量が0.5 以上のファラデー回転の大きい単結晶膜
を得ることに成功している。
は、ＬＰＥ法によっても作製されるが、その置換量
（ｘ）は0.06以下と微量である。本発明者は、このセリ
ウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶を、スパッタ
法によってガドリニウムガリウムガーネット（Gd3Ga5O
12)単結晶基板上にエピタキシャル成長させ、セリウム
の置換量が0.5 以上のファラデー回転の大きい単結晶膜
を得ることに成功している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したセリ
ウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶膜を作製する
際、膜厚が１μm 以下では比較的良好な膜がエピタキシ
ャル成長する。しかし、膜厚が１μm を超えると、膜の
結晶性が劣化することが解った。特に、厚さが３μm を
超えると膜中にクラックが発生し、この結果、膜が基板
から剥離することが判明した。このクラックは、ガドリ
ニウムガリウムガーネット単結晶基板と単結晶膜との格
子定数の違いによる、界面での不整合が原因であると考
えられる。
ウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶膜を作製する
際、膜厚が１μm 以下では比較的良好な膜がエピタキシ
ャル成長する。しかし、膜厚が１μm を超えると、膜の
結晶性が劣化することが解った。特に、厚さが３μm を
超えると膜中にクラックが発生し、この結果、膜が基板
から剥離することが判明した。このクラックは、ガドリ
ニウムガリウムガーネット単結晶基板と単結晶膜との格
子定数の違いによる、界面での不整合が原因であると考
えられる。
【０００５】もっとも、セリウム置換イットリウム鉄ガ
ーネットにおいて、セリウムの置換量を減らせば、ガド
リニウムガリウムガーネット単結晶基板と膜との格子定
数をほぼ一致させうると考えられる。しかし、上記の単
結晶膜においてセリウムの置換量を少なくすると、主要
な磁気光学特性であるファラデー回転角度が小さくな
り、素子として必要な特性が得られなくなる。
ーネットにおいて、セリウムの置換量を減らせば、ガド
リニウムガリウムガーネット単結晶基板と膜との格子定
数をほぼ一致させうると考えられる。しかし、上記の単
結晶膜においてセリウムの置換量を少なくすると、主要
な磁気光学特性であるファラデー回転角度が小さくな
り、素子として必要な特性が得られなくなる。
【０００６】本発明の課題は、セリウム置換イットリウ
ム鉄ガーネット単結晶膜において、セリウムの置換量を
多くしてファラデー回転角度を大きくするのと同時に、
ガーネット単結晶基板と単結晶膜との界面での不整合を
少なくし、単結晶膜にクラックが発生したり、剥離した
りするのを防止することである。
ム鉄ガーネット単結晶膜において、セリウムの置換量を
多くしてファラデー回転角度を大きくするのと同時に、
ガーネット単結晶基板と単結晶膜との界面での不整合を
少なくし、単結晶膜にクラックが発生したり、剥離した
りするのを防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、Nd3 Ga5O12ガ
ーネット単結晶基板上に形成されたガーネット単結晶膜
であって、下記の組成を有するガーネット単結晶膜に係
るものである。
ーネット単結晶基板上に形成されたガーネット単結晶膜
であって、下記の組成を有するガーネット単結晶膜に係
るものである。
【数５】Cex Rey Y3-x-yFe5O12 〔Reは、ガドリニウム、サマリウム、テルビウム、ユー
ロピウム、イッテルビウム及びルテチウムからなる群よ
り選ばれる希土類元素を示す。
ロピウム、イッテルビウム及びルテチウムからなる群よ
り選ばれる希土類元素を示す。
【数６】12.67 ≦9.667x＋ay≦13.93 Reがガドリニウムのときは、ａ＝3.167 ，Reがサマリウ
ムのときは、ａ＝5.100 ，Reがテルビウムのときは、ａ
＝2.000 ，Reがユーロピウムのときは、ａ＝4.067 ，Re
がイッテルビウムのときは、ａ＝−2.467 ，Reがルテチ
ウムのときは、ａ＝−3.100 。〕
ムのときは、ａ＝5.100 ，Reがテルビウムのときは、ａ
＝2.000 ，Reがユーロピウムのときは、ａ＝4.067 ，Re
がイッテルビウムのときは、ａ＝−2.467 ，Reがルテチ
ウムのときは、ａ＝−3.100 。〕
【０００８】また、本発明は、（Gd・Ca)3（Ga・Mg・Z
r)5O12 ガーネット単結晶基板上に形成されたガーネッ
ト単結晶膜であって、下記の組成を有するガーネット単
結晶膜に係るものである。
r)5O12 ガーネット単結晶基板上に形成されたガーネッ
ト単結晶膜であって、下記の組成を有するガーネット単
結晶膜に係るものである。
【数７】Cex Rey Y3-x-yFe5O12 〔Reは、ガドリニウム、サマリウム、テルビウム、ユー
ロピウム、イッテルビウム及びルテチウムからなる群よ
り選ばれる希土類元素を示す。
ロピウム、イッテルビウム及びルテチウムからなる群よ
り選ばれる希土類元素を示す。
【数８】11.38 ≦9.667x＋ay≦12.65 ａは上記と同じである。即ち、Reがガドリニウムのとき
は、ａ＝3.167 ，Reがサマリウムのときは、ａ＝5.100
，Reがテルビウムのときは、ａ＝2.000 ，Reがユーロ
ピウムのときは、ａ＝4.067 ，Reがイッテルビウムのと
きは、ａ＝−2.467 ，Reがルテチウムのときは、ａ＝−
3.100 。〕
は、ａ＝3.167 ，Reがサマリウムのときは、ａ＝5.100
，Reがテルビウムのときは、ａ＝2.000 ，Reがユーロ
ピウムのときは、ａ＝4.067 ，Reがイッテルビウムのと
きは、ａ＝−2.467 ，Reがルテチウムのときは、ａ＝−
3.100 。〕
【０００９】
【作用】本発明者は、ガーネット単結晶基板及びセリウ
ム置換イットリウム鉄ガーネッと単結晶膜の双方につい
て研究を重ねた結果、双方の組成を制御することによ
り、基板と膜との界面での格子不整合を少なくし、膜に
おけるクラックの発生を抑制し、従来は不可能であった
10μm 以上の単結晶の作製が可能になった。
ム置換イットリウム鉄ガーネッと単結晶膜の双方につい
て研究を重ねた結果、双方の組成を制御することによ
り、基板と膜との界面での格子不整合を少なくし、膜に
おけるクラックの発生を抑制し、従来は不可能であった
10μm 以上の単結晶の作製が可能になった。
【００１０】即ち、本発明者は、従来のガドリニウムガ
リウムガーネット単結晶基板を止め、ネオジムガリウム
ガーネット（Nd3Ga5O12,格子定数1.2509 nm)、及び元素
置換型ガドリニウムガリウムガーネット（Gd・Ca)3（Ga
・Mg・Zr)5O12,格子定数 1.2496 nm)からなる単結晶基
板を用いた。
リウムガーネット単結晶基板を止め、ネオジムガリウム
ガーネット（Nd3Ga5O12,格子定数1.2509 nm)、及び元素
置換型ガドリニウムガリウムガーネット（Gd・Ca)3（Ga
・Mg・Zr)5O12,格子定数 1.2496 nm)からなる単結晶基
板を用いた。
【００１１】しかも、これと同時に、セリウム置換イッ
トリウム鉄ガーネットのセリウムを更に、上記の希土類
元素で一部置換することで、単結晶基板と単結晶膜との
格子定数の差を±0.05％以下にできることを発見した。
このため、各元素の置換量ｙは、それぞれ上記のように
制限する必要のあることがわかった。こうした知見は、
本発明者が初めて明らかにするものである。
トリウム鉄ガーネットのセリウムを更に、上記の希土類
元素で一部置換することで、単結晶基板と単結晶膜との
格子定数の差を±0.05％以下にできることを発見した。
このため、各元素の置換量ｙは、それぞれ上記のように
制限する必要のあることがわかった。こうした知見は、
本発明者が初めて明らかにするものである。
【００１２】本発明は、特にスパッタ法によってガーネ
ット単結晶基板上に上記単結晶膜を形成する場合に、好
適である。この際、スパッタ法としてマグネトロンスパ
ッタ法を採用すると、特に膜の成長速度が大きい。ま
た、本発明によれば、特に、厚さ１μm を超えるガーネ
ット単結晶膜を、クラックや剥離なしで得ることができ
る。より好ましくは、厚さ３μm 以上のガーネット単結
晶膜を得ることができ、更に好ましくは、厚さ10μm 以
上のガーネット単結晶膜を得ることができる。
ット単結晶基板上に上記単結晶膜を形成する場合に、好
適である。この際、スパッタ法としてマグネトロンスパ
ッタ法を採用すると、特に膜の成長速度が大きい。ま
た、本発明によれば、特に、厚さ１μm を超えるガーネ
ット単結晶膜を、クラックや剥離なしで得ることができ
る。より好ましくは、厚さ３μm 以上のガーネット単結
晶膜を得ることができ、更に好ましくは、厚さ10μm 以
上のガーネット単結晶膜を得ることができる。
【００１３】
【実施例】以下、具体的な実験結果について述べる。
【００１４】（実験１）ｒｆマグネトロンスパッタ法に
より、セリウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶膜
の作製を行った。基板には、ネオジムガリウムガーネッ
ト単結晶の２インチウエハーを使用した。膜の格子定数
を調節するための元素として、ガドリニウムを選択し
た。
より、セリウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶膜
の作製を行った。基板には、ネオジムガリウムガーネッ
ト単結晶の２インチウエハーを使用した。膜の格子定数
を調節するための元素として、ガドリニウムを選択し
た。
【００１５】ターゲットを作製する際には、Y2O3粉末を
22.5800 g 、CeO2粉末を34.4236 g、Gd2O3 粉末を36.24
79 g 、Fe2O3 粉末を79.8455 g を混合し、この混合物
を1150℃で４時間仮焼し、200 kg／cm2 のプレス圧力で
プレス成形し、直径120 mmの円盤状成形体を得、これを
1200℃で５時間焼成した。この焼結物を加工して、直径
100 mm、厚さ５mmの円盤状のターゲットを得た。
22.5800 g 、CeO2粉末を34.4236 g、Gd2O3 粉末を36.24
79 g 、Fe2O3 粉末を79.8455 g を混合し、この混合物
を1150℃で４時間仮焼し、200 kg／cm2 のプレス圧力で
プレス成形し、直径120 mmの円盤状成形体を得、これを
1200℃で５時間焼成した。この焼結物を加工して、直径
100 mm、厚さ５mmの円盤状のターゲットを得た。
【００１６】このターゲットの組成は、次の通りであ
る。
る。
【数９】ｘ＝1.000 ｙ＝1.000 9.667x＋3.167y＝12.83
【００１７】スパッタ装置の真空チャンバー内部の陰極
電極上に上記のターゲットを固定し、スパッタアップ方
式で単結晶膜の形成を行った。基板表面はヒーターによ
り650 ℃まで加熱し、650 ℃に保持した。装置のチャン
バー内部を２×10-7Torrまで真空引きを行った後、スパ
ッタガスを導入した。スパッタガスとしては、アルゴン
と酸素の比が９対１の混合ガスを使用した。ガス導入
後、チャンバー内部の圧力を１×10-2Torrに調節し、投
入電力密度6.87 W／cm2 で放電させ、スパッタを行っ
た。成長速度約50nm／分で200 分間、膜の作製を行い、
厚さ10μm の膜を得た。
電極上に上記のターゲットを固定し、スパッタアップ方
式で単結晶膜の形成を行った。基板表面はヒーターによ
り650 ℃まで加熱し、650 ℃に保持した。装置のチャン
バー内部を２×10-7Torrまで真空引きを行った後、スパ
ッタガスを導入した。スパッタガスとしては、アルゴン
と酸素の比が９対１の混合ガスを使用した。ガス導入
後、チャンバー内部の圧力を１×10-2Torrに調節し、投
入電力密度6.87 W／cm2 で放電させ、スパッタを行っ
た。成長速度約50nm／分で200 分間、膜の作製を行い、
厚さ10μm の膜を得た。
【００１８】作製したセリウム置換イットリウム鉄ガー
ネット単結晶膜の、２インチウエハー内での膜厚分布、
組成分布を測定した。その結果、膜厚の変動は５％以内
で、また組成のずれは、装置の測定精度以下であった。
ネット単結晶膜の、２インチウエハー内での膜厚分布、
組成分布を測定した。その結果、膜厚の変動は５％以内
で、また組成のずれは、装置の測定精度以下であった。
【００１９】また、波長633 nmのレーザーを使用し、上
記の単結晶膜についてファラデー回転角を測定したとこ
ろ、２×105deg. ／cmであった。これは、膜厚１μm の
単結晶膜のファラデー回転角と一致した。従って、膜厚
10μm であっても、磁気光学特性が劣化していないこと
が確認された。また、ファラデー回転角の面内分布は、
検出されなかった。
記の単結晶膜についてファラデー回転角を測定したとこ
ろ、２×105deg. ／cmであった。これは、膜厚１μm の
単結晶膜のファラデー回転角と一致した。従って、膜厚
10μm であっても、磁気光学特性が劣化していないこと
が確認された。また、ファラデー回転角の面内分布は、
検出されなかった。
【００２０】（実験２）実験１と同様にして、（111)ネ
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、単結晶膜を
形成した。ただし、ターゲットの組成は、Ce1.0 Gdy Y
2.0-yFe5.0O12とし、表１に示すようにｙを変更した。
この結果、「 9.667ｘ＋ａｙ」の値は、表１に示すよう
に変動する。また、膜厚は５μm であった。
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、単結晶膜を
形成した。ただし、ターゲットの組成は、Ce1.0 Gdy Y
2.0-yFe5.0O12とし、表１に示すようにｙを変更した。
この結果、「 9.667ｘ＋ａｙ」の値は、表１に示すよう
に変動する。また、膜厚は５μm であった。
【００２１】表１に、単結晶膜の格子定数、格子不整
合、クラックの有無、ファラデー回転を示す。ただし、
格子不整合は、格子不整合（％）＝（基板の格子定数−
単結晶膜の格子定数）×100 ／基板の格子定数、として
算出した。クラックの有無は、微分干渉顕微鏡により、
単結晶膜表面全体を観察して、判定を行った。ファラデ
ー回転は、実験１と同様にして測定した。
合、クラックの有無、ファラデー回転を示す。ただし、
格子不整合は、格子不整合（％）＝（基板の格子定数−
単結晶膜の格子定数）×100 ／基板の格子定数、として
算出した。クラックの有無は、微分干渉顕微鏡により、
単結晶膜表面全体を観察して、判定を行った。ファラデ
ー回転は、実験１と同様にして測定した。
【００２２】
【表１】
【００２３】ｙが1.1 ，1.3 の場合は、「 9.667ｘ＋ａ
ｙ」が本発明の範囲内に入るが、格子不整合が±0.05％
以内に留まり、クラックが生じなかった。特に、ｙ＝1.
1 の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
ｙ」が本発明の範囲内に入るが、格子不整合が±0.05％
以内に留まり、クラックが生じなかった。特に、ｙ＝1.
1 の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
【００２４】（実験３）実験２と同様にして、（111)ネ
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce0.8 Gdy Y2.2 -y Fe5.0O12 とし、表２に示すようにｙ
を変更した。この結果、「 9.667ｘ＋ａｙ」の値は、表
２に示すように変動する。表２に、単結晶膜の格子定
数、格子不整合、クラックの有無、ファラデー回転を示
す。
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce0.8 Gdy Y2.2 -y Fe5.0O12 とし、表２に示すようにｙ
を変更した。この結果、「 9.667ｘ＋ａｙ」の値は、表
２に示すように変動する。表２に、単結晶膜の格子定
数、格子不整合、クラックの有無、ファラデー回転を示
す。
【００２５】
【表２】
【００２６】ｙが1.7 ，1.9 の場合は、「 9.667ｘ＋ａ
ｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.05％以
内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝1.9 の
場合は、ファラデー回転角も最高になった。
ｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.05％以
内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝1.9 の
場合は、ファラデー回転角も最高になった。
【００２７】（実験４）実験２と同様にして、（111)ネ
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.2 Gdy Y1.8 -y Fe5.0O12 とし、表３に示すようにｙ
を変更した。この結果、「 9.667ｘ＋ａｙ」の値は、表
３に示すように変動する。表３に、単結晶膜の格子定
数、格子不整合、クラックの有無、ファラデー回転を示
す。
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.2 Gdy Y1.8 -y Fe5.0O12 とし、表３に示すようにｙ
を変更した。この結果、「 9.667ｘ＋ａｙ」の値は、表
３に示すように変動する。表３に、単結晶膜の格子定
数、格子不整合、クラックの有無、ファラデー回転を示
す。
【００２８】
【表３】
【００２９】ｙが0.4 ，0.5 ，0.6 の場合は、「 9.667
ｘ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
0.6の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
ｘ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
0.6の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
【００３０】（実験５）実験２と同様にして、（111)ネ
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Cex Gd1.0Y2.0- x Fe5.0O12とし、表４に示すようにｘを
変更した。表４に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、
クラックの有無、ファラデー回転を示す。
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Cex Gd1.0Y2.0- x Fe5.0O12とし、表４に示すようにｘを
変更した。表４に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、
クラックの有無、ファラデー回転を示す。
【００３１】
【表４】
【００３２】ｘが1.0 ，1.1 の場合は、「 9.667x ＋ａ
ｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.05％以
内に留まり、クラックが生じなかった。また、ｘ＝1.1,
1.2の場合に、ファラデー回転が最も高くなることも解
る。
ｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.05％以
内に留まり、クラックが生じなかった。また、ｘ＝1.1,
1.2の場合に、ファラデー回転が最も高くなることも解
る。
【００３３】（実験６）実験２と同様にして、（111)ネ
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.0SmyY2.0-yFe5.0O12とし、表５に示すようにｙを変
更した。表５に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、ク
ラックの有無、ファラデー回転を示す。
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.0SmyY2.0-yFe5.0O12とし、表５に示すようにｙを変
更した。表５に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、ク
ラックの有無、ファラデー回転を示す。
【００３４】
【表５】
【００３５】ｙが0.6 ，0.7 ，0.8 の場合は、「 9.667
x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
0.8の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
0.8の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
【００３６】（実験７）実験２と同様にして、（111)ネ
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.2 Tby Y1.8 -yFe5.0O12とし、表６に示すようにｙを
変更した。表６に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、
クラックの有無、ファラデー回転を示す。
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.2 Tby Y1.8 -yFe5.0O12とし、表６に示すようにｙを
変更した。表６に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、
クラックの有無、ファラデー回転を示す。
【００３７】
【表６】
【００３８】ｙが0.6 ，0.8 ，1.0 の場合は、「 9.667
x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
0.8の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
0.8の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
【００３９】（実験８）実験２と同様にして、（111)ネ
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.0Eu y Y2.0 -yFe5.0O12とし、表７に示すようにｙを
変更した。表７に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、
クラックの有無、ファラデー回転を示す。
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.0Eu y Y2.0 -yFe5.0O12とし、表７に示すようにｙを
変更した。表７に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、
クラックの有無、ファラデー回転を示す。
【００４０】
【表７】
【００４１】ｙが0.8 ，0.9 ，1.0 の場合は、「 9.667
x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
1.0の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
1.0の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
【００４２】（実験９）実験２と同様にして、（111)ネ
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.5 Yby Y1.5 -yFe5.0O12とし、表８に示すようにｙを
変更した。表８に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、
クラックの有無、ファラデー回転を示す。
オジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μm
の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成は、
Ce1.5 Yby Y1.5 -yFe5.0O12とし、表８に示すようにｙを
変更した。表８に、単結晶膜の格子定数、格子不整合、
クラックの有無、ファラデー回転を示す。
【００４３】
【表８】
【００４４】ｙが0.3 ，0.5 ，0.7 の場合は、「 9.667
x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
0.7の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整合が±0.
05％以内に留まり、クラックが生じなかった。特にｙ＝
0.7の場合は、ファラデー回転角も最高になった。
【００４５】（実験１０）実験２と同様にして、（111)
ネオジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μ
m の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成
は、Ce1.5Lu y Y1.5 -yFe5.0O12とし、表９に示すように
ｙを変更した。表９に、単結晶膜の格子定数、格子不整
合、クラックの有無、ファラデー回転を示す。
ネオジムガリウムガーネット単結晶基板上に、膜厚５μ
m の単結晶膜を形成した。ただし、ターゲットの組成
は、Ce1.5Lu y Y1.5 -yFe5.0O12とし、表９に示すように
ｙを変更した。表９に、単結晶膜の格子定数、格子不整
合、クラックの有無、ファラデー回転を示す。
【００４６】
【表９】
【００４７】ｙが0.2 ，0.3 ，0.4 ，0.5 の場合は、
「 9.667x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整
合が±0.05％以内に留まり、クラックが生じなかった。
特にｙ＝0.5 の場合は、ファラデー回転角も最高になっ
た。
「 9.667x ＋ａｙ」が本発明の範囲に入るが、格子不整
合が±0.05％以内に留まり、クラックが生じなかった。
特にｙ＝0.5 の場合は、ファラデー回転角も最高になっ
た。
【００４８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
リウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶膜におい
て、ファラデー回転数を一定以上に保持しつつ膜厚を大
きくしても、ガーネット単結晶基板と単結晶膜との界面
での不整合を少なくできるので、単結晶膜にクラックが
発生したり、剥離したりするのを防止できる。
リウム置換イットリウム鉄ガーネット単結晶膜におい
て、ファラデー回転数を一定以上に保持しつつ膜厚を大
きくしても、ガーネット単結晶基板と単結晶膜との界面
での不整合を少なくできるので、単結晶膜にクラックが
発生したり、剥離したりするのを防止できる。
Claims (2)
- 【請求項１】 Nd3Ga5O12ガーネット単結晶基板上に形
成されたガーネット単結晶膜であって、下記の組成を有
するガーネット単結晶膜。 【数１】Cex Rey Y3-x-y Fe5O12 〔Reは、ガドリニウム、サマリウム、テルビウム、ユー
ロピウム、イッテルビウム及びルテチウムからなる群よ
り選ばれる希土類元素を示す。 【数２】12.67 ≦9.667x＋ay≦13.93 Reがガドリニウムのときは、ａ＝3.167 ，Reがサマリウ
ムのときは、ａ＝5.100 ，Reがテルビウムのときは、ａ
＝2.000 ，Reがユーロピウムのときは、ａ＝4.067 ，Re
がイッテルビウムのときは、ａ＝−2.467 ，Reがルテチ
ウムのときは、ａ＝−3.100 。〕 - 【請求項２】 （Gd・Ca)3(Ga ・Mg・Zr)5O12 ガーネッ
ト単結晶基板上に形成されたガーネット単結晶膜であっ
て、下記の組成を有するガーネット単結晶膜。 【数３】Cex Rey Y3-x-yFe5O12 〔Reは、ガドリニウム、サマリウム、テルビウム、ユー
ロピウム、イッテルビウム及びルテチウムからなる群よ
り選ばれる希土類元素を示す。 【数４】11.38 ≦9.667x＋ay≦12.65 Reがガドリニウムのときは、ａ＝3.167 ，Reがサマリウ
ムのときは、ａ＝5.100 ，Reがテルビウムのときは、ａ
＝2.000 ，Reがユーロピウムのときは、ａ＝4.067 ，Re
がイッテルビウムのときは、ａ＝−2.467 ，Reがルテチ
ウムのときは、ａ＝−3.100 。〕
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5050878A JP2774040B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | ガーネット単結晶膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5050878A JP2774040B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | ガーネット単結晶膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06263596A true JPH06263596A (ja) | 1994-09-20 |
| JP2774040B2 JP2774040B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=12870989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5050878A Expired - Lifetime JP2774040B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | ガーネット単結晶膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2774040B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0796931A1 (en) * | 1996-03-22 | 1997-09-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Cerium-containing magnetic garnet single crystal and producing method thereof |
| JP2013230958A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | National Institute For Materials Science | 光アイソレータ材料、その製造方法、光アイソレータ及び光加工器 |
| CN115323494A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-11-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种稀土掺杂钇铁石榴石单晶薄膜、制备方法及其应用 |
-
1993
- 1993-03-11 JP JP5050878A patent/JP2774040B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0796931A1 (en) * | 1996-03-22 | 1997-09-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Cerium-containing magnetic garnet single crystal and producing method thereof |
| US6033470A (en) * | 1996-03-22 | 2000-03-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of producing a cerium-containing magnetic garnet single crystal |
| US6063304A (en) * | 1996-03-22 | 2000-05-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Cerium-containing magnetic garnet single crystal and production method therefor |
| JP2013230958A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | National Institute For Materials Science | 光アイソレータ材料、その製造方法、光アイソレータ及び光加工器 |
| CN115323494A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-11-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种稀土掺杂钇铁石榴石单晶薄膜、制备方法及其应用 |
| CN115323494B (zh) * | 2022-08-15 | 2023-10-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种稀土掺杂钇铁石榴石单晶薄膜、制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2774040B2 (ja) | 1998-07-09 |
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|---|---|---|---|
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