JPH06265837A - Magnetic superfine particle film function element and its production - Google Patents

Magnetic superfine particle film function element and its production

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JPH06265837A
JPH06265837A JP25233392A JP25233392A JPH06265837A JP H06265837 A JPH06265837 A JP H06265837A JP 25233392 A JP25233392 A JP 25233392A JP 25233392 A JP25233392 A JP 25233392A JP H06265837 A JPH06265837 A JP H06265837A
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義治 尾崎
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Abstract

PURPOSE:To provide the magnetic superfine particle film function element formed with a magnetic superfine particle film on a substrate and the process for production of the magnetic superfine particle film function element for production thereof. CONSTITUTION:Superfine particles of 5Fe(OH)33Y(OH)3 or superfine particles of [5Fe(OH)3] [(3-x-y)Y(OH)3] [xM(OH)3] [yN(OH)3] are formed by using an alkoxide method and are stably dispersed into an org. solvent. After the colloidal soln. prepd. in such a manner is applied on the substrate 100, the substrate 100 is calcined, by which the film 200 of the crystalline YIG superfine particles (crystalline YIG compd. superfine particles) is formed on the substrate 100. The magnetic superfine particle film function element operating as a magnetic thin film function element or magnetic thick film function element is realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板上に磁性超微粒子
膜を形成する磁性超微粒子膜機能素子と、それを製造す
るための磁性超微粒子膜機能素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic ultrafine particle film functional element for forming a magnetic ultrafine particle film on a substrate, and a method for producing the magnetic ultrafine particle film functional element for producing the same.

【0002】基板上に磁性薄膜を形成する磁性薄膜機能
素子がある。この磁性薄膜機能素子は、光アイソレータ
ーや磁気センサ等に広く利用されている。これから、こ
の磁性薄膜機能素子を簡単な方法により製造する必要性
が叫ばれているのである。
There is a magnetic thin film functional element in which a magnetic thin film is formed on a substrate. This magnetic thin film functional element is widely used in optical isolators, magnetic sensors and the like. From this, the need for manufacturing this magnetic thin film functional element by a simple method is being emphasized.

【0003】[0003]

【従来の技術】強磁性を示す物質として、YIG(Fe
5 3 12)と呼ばれる鉄ガーネット化合物がある。
2. Description of the Related Art YIG (Fe
There is an iron garnet compound called 5 Y 3 O 12 ).

【0004】従来、基板上にこのYIGの磁性薄膜を形
成する場合には、YIG結晶を薄く切って薄膜にして基
板に張りつけるという方法を採っている。すなわち、イ
ットリウム原料と鉄原料を、イットリウムと鉄のモル比
が3:5になるように混合して1500度C以上の高温で溶
かし、この中にYIGの種結晶を入れて、ゆっくりと冷
却することでYIGの結晶を成長させて得る。そして、
このYIG結晶を薄く切って薄膜にして基板に張りつけ
ることで、磁性薄膜機能素子を生成していたのである。
Conventionally, when forming this YIG magnetic thin film on a substrate, a method has been adopted in which a YIG crystal is sliced into a thin film and attached to the substrate. That is, yttrium raw material and iron raw material are mixed so that the molar ratio of yttrium and iron is 3: 5 and melted at a high temperature of 1500 ° C. or higher, and a YIG seed crystal is put in this and slowly cooled. Thus, the YIG crystal is grown and obtained. And
By thinly cutting this YIG crystal into a thin film and adhering it to a substrate, a magnetic thin film functional element was produced.

【0005】また、他の従来技術としては、スパッタリ
ング装置を使って、ガドリウム・ガリウム・ガーネット
基板上に、YIG構成元素(鉄イオン/イットリウムイ
オン)をスパッタリングで付着させてYIG薄膜結晶を
成長させるという方法を採ることもある。
As another conventional technique, a YIG constituent element (iron ion / yttrium ion) is deposited on a gadolinium gallium garnet substrate by sputtering using a sputtering apparatus to grow a YIG thin film crystal. Sometimes the method is adopted.

【0006】[0006]

【従来の技術】しかしながら、前者の従来技術に従って
いると、一度YIG結晶を生成して、これをスライスし
ていくという方法を採ることから、手間がかかるという
問題点があるとともに、薄膜の厚さをあまり薄くできな
いという問題点がある。
2. Description of the Related Art However, according to the former conventional technique, there is a problem that it takes time and labor because a method of once producing a YIG crystal and slicing the YIG crystal is adopted, and the thickness of the thin film is reduced. There is a problem that it cannot be made too thin.

【0007】また、後者の従来技術に従っていると、高
価なスパッタリング装置を要求されるという問題点があ
るとともに、基板の種類が限定されてしまうという問題
点がある。
Further, according to the latter prior art, there is a problem that an expensive sputtering apparatus is required and the kind of substrate is limited.

【0008】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、基板上に磁性超微粒子膜を形成することで磁
性薄膜機能素子をなす新たな磁性超微粒子膜機能素子
と、その磁性超微粒子膜機能素子の製造方法の提供を目
的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a new magnetic ultrafine particle film functional element forming a magnetic thin film functional element by forming a magnetic ultrafine particle film on a substrate, and the magnetic ultrafine particle thereof. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a film functional element.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】基板上に磁性超微粒子膜
を形成する磁性超微粒子膜機能素子を実現するために、
本発明の磁性超微粒子膜機能素子の製造方法では、第1
の処理過程で、YIG(Fe5 3 12)の磁性超微粒
子膜機能素子を製造するときには、第二鉄のアルコキシ
ドFe(OR)3溶液とイットリウムのアルコキシドY
(OR’)3溶液とを、FeとYのモル比が5:3になる
ように化学量論的に混合する。一方、Bi,Gd,In
や希土類元素を添加するYIG化合物(Fe5 3-x
x 12やFe5 3-x-y x y 12等、但し、M,N
は添加物)の磁性超微粒子膜機能素子を製造するときに
は、これに加えて、添加物のアルコキシド溶液を化学量
論的に混合する。ここでR,R’はエチル基、ブチル基
などのアルキル基を表す。
[Means for Solving the Problems] In order to realize a magnetic ultrafine particle film functional element for forming a magnetic ultrafine particle film on a substrate,
In the method for producing a magnetic ultrafine particle film functional device of the present invention,
In manufacturing the YIG (Fe 5 Y 3 O 12 ) magnetic ultrafine particle film functional element in the treatment process of No. 3 , the ferric alkoxide Fe (OR) 3 solution and the yttrium alkoxide Y are used.
The (OR ') 3 solution is stoichiometrically mixed so that the molar ratio of Fe and Y is 5: 3. On the other hand, Bi, Gd, In
YIG compound (Fe 5 Y 3-x M
x O 12 , Fe 5 Y 3-xy M x N y O 12, etc., provided that M, N
When manufacturing a magnetic ultrafine particle film functional element of additive, in addition to this, an alkoxide solution of the additive is stoichiometrically mixed. Here, R and R'represent an alkyl group such as an ethyl group and a butyl group.

【0010】次に、第2の処理過程で、第1の処理過程
で生成した混合液に水を加えて加水分解することで、ア
モルファス状態にある鉄水酸化物とイットリウム水酸化
物との混合超微粒子の2次粒子(図2に示すように、本
来の1次粒子の複数個が分子間力で凝集したもの)、あ
るいは、アモルファス状態にある鉄水酸化物とイットリ
ウム水酸化物と添加物水酸化物との混合超微粒子の2次
粒子を生成する。
Next, in the second treatment step, water is added to the mixed solution produced in the first treatment step to hydrolyze the mixture, thereby mixing iron hydroxide and yttrium hydroxide in an amorphous state. Ultrafine secondary particles (as shown in Fig. 2, a plurality of original primary particles aggregated by intermolecular force), or iron hydroxide and yttrium hydroxide in an amorphous state and additives Secondary particles of ultrafine particles mixed with hydroxide are generated.

【0011】すなわち、YIGの磁性超微粒子膜機能素
子を製造するときには、 5Fe(OR)3+3Y(OR' )3+24H2 O →5Fe(OH)33Y(OH)3(超微粒子)+15ROH
+9R’OH 一方、例えば、Fe5 3-x-y x y 12の磁性超微
粒子膜機能素子を製造するときは、 5Fe(OR)3+(3−x−y)Y(OR’)3+xM
(OR'')3+yN(OR''' )3+24H2 O →[5Fe(OH)3][(3−x−y)Y(OH)3][xM
(OH)3] [yN(OH)3](超微粒子)+15ROH+3(3−x−
y)R’OH+3xR''OH+3yR''' OH 但し、R'',R''' はアルキル基というように、第1の
処理過程で生成した混合液に水を加えて加水分解を起こ
すことで、アモルファス状態にある水酸化物の混合超微
粒子の2次粒子を作るのである。
That is, when manufacturing a YIG magnetic ultrafine particle film functional element, 5Fe (OR) 3 + 3Y (OR ' ) 3 + 24H 2 O → 5Fe (OH) 3 3Y (OH) 3 (ultrafine particle) + 15ROH
+ 9R′OH On the other hand, for example, when manufacturing a magnetic ultrafine particle film functional element of Fe 5 Y 3−xy M x N y O 12 , 5Fe (OR) 3 + (3-x−y) Y (OR ′) 3 + xM
(OR ″) 3 + yN (OR ′ ″) 3 + 24H 2 O → [5Fe (OH) 3 ] [(3-xy) Y (OH) 3 ] [xM
(OH) 3 ] [yN (OH) 3 ] (ultrafine particles) +15 ROH + 3 (3-x-
y) R′OH + 3xR ″ OH + 3yR ′ ″ OH However, R ″ and R ′ ″ are alkyl groups, so that water is added to the mixed solution generated in the first treatment process to cause hydrolysis. The secondary particles of mixed ultrafine particles of hydroxide in an amorphous state are produced.

【0012】この第2の処理過程では、単に水を加えて
加水分解を実行するよりも、第1の処理過程で生成した
混合液を沸騰状態に加熱して激しく攪拌しつつ、水蒸気
を注入していくことで加水分解を行うように処理する
と、より小さな粒径の1次粒子を持つ混合超微粒子を得
ることができることが本発明者により確認された。
In the second processing step, rather than simply adding water to carry out the hydrolysis, the mixed solution produced in the first processing step is heated to a boiling state and vigorously stirred while water vapor is injected. It was confirmed by the present inventor that mixed ultrafine particles having primary particles having a smaller particle size can be obtained by performing treatment so as to hydrolyze.

【0013】続いて、第3の処理過程で、第2の処理過
程で生成した加水分解物を遠心分離等で抽出すること
で、第2の処理過程で生成した混合超微粒子の2次粒子
を抽出する。
Subsequently, in the third treatment step, the hydrolyzate produced in the second treatment step is extracted by centrifugation or the like to obtain secondary particles of mixed ultrafine particles produced in the second treatment step. Extract.

【0014】続いて、第4の処理過程で、第3の処理過
程で抽出された混合超微粒子の2次粒子を、有機溶媒/
界面活性剤の混合液に注入し、ボールミルやサンドミル
等を用いて1次粒子へと粉砕することでコロイド溶液を
生成する。このようにして生成される1次粒子の表面に
は、界面活性剤分子が付着することで有機溶媒中で安定
に分散することとなる。なお、このとき、公知のカラフ
ァラの方法を使って、界面活性剤分子を1次粒子表面に
完全に付着させていくことが好ましい。
Then, in the fourth treatment step, the secondary particles of the mixed ultrafine particles extracted in the third treatment step are mixed with the organic solvent /
A colloidal solution is produced by pouring the mixture into a mixed solution of a surfactant and pulverizing it into primary particles using a ball mill, a sand mill or the like. The surfactant molecules are attached to the surfaces of the primary particles thus produced, whereby they are stably dispersed in the organic solvent. At this time, it is preferable that the surfactant molecules are completely adhered to the surface of the primary particles by using a known method of Carafala.

【0015】続いて、第5の処理過程で、第4の処理過
程で生成されたコロイド溶液を基板に塗布する。この塗
布方法は刷毛等を用いて塗布するとか、スピナーを用い
て塗布するといったように、様々な方法に従うことが可
能である。
Then, in the fifth treatment step, the colloidal solution produced in the fourth treatment step is applied to the substrate. This coating method can be applied by various methods such as coating with a brush or coating with a spinner.

【0016】続いて、第6の処理過程で、第5の処理過
程でコロイド溶液の塗布された基板を仮焼することで、
強磁性を示すYIG/YIG化合物の磁性超微粒子膜機
能素子を製造する。すなわち、YIGの磁性超微粒子膜
機能素子を製造するするときには、第5の処理過程で塗
布された基板上の5Fe(OH)33Y(OH)3を仮焼す
ることで、強磁性を示すYIG超微粒子膜を基板上に形
成し、一方、例えば、Fe5 3-x-y x y 12の磁
性超微粒子膜機能素子を製造するするときには、第5の
処理過程で塗布された基板上の[5Fe(OH)3][(3
−x−y)Y(OH)3][xM(OH)3][yN(OH)3]
を仮焼することで、強磁性を示すそのYIG化合物超微
粒子膜を基板上に形成するのである。
Subsequently, in the sixth treatment step, the substrate coated with the colloidal solution in the fifth treatment step is calcined,
A magnetic ultrafine particle film functional device of YIG / YIG compound exhibiting ferromagnetism is manufactured. That is, when manufacturing a magnetic ultrafine particle film functional element of YIG, YIG exhibiting ferromagnetism is obtained by calcining 5Fe (OH) 3 3Y (OH) 3 on the substrate coated in the fifth treatment step. When the ultrafine particle film is formed on the substrate while the magnetic ultrafine particle film functional element of, for example, Fe 5 Y 3-xy M x N y O 12 is manufactured, the ultrafine particle film is formed on the substrate applied in the fifth treatment step. [5Fe (OH) 3 ] [(3
-X-y) Y (OH) 3 ] [xM (OH) 3 ] [yN (OH) 3 ]
By calcining, the YIG compound ultrafine particle film exhibiting ferromagnetism is formed on the substrate.

【0017】通常のバルクの酸化鉄と酸化イットリウム
とを、化学量論的にモル比が鉄とイットリウムで5:3
となるように混合し、乳鉢で粉末にして仮焼しても1000
度C以上でないとYIGは生成されない。しかるに、第
5の処理過程で基板上に塗布されたコロイド溶液を仮焼
する場合には、仮焼対象の粒子の粒径が非常に小さいこ
とから、これより低い温度での仮焼でも十分可能である
ことが推測される。実際、本発明者らが検討した所によ
ると、690 度Cから800 度Cの間の温度の仮焼でも強磁
性を示すYIG超微粒子膜が生成されることが判明し
た。
Ordinary bulk iron oxide and yttrium oxide are stoichiometrically in a molar ratio of 5: 3 for iron and yttrium.
Even if it mixes so that it becomes powdered in a mortar and calcined 1000
YIG is not generated unless the temperature is C or higher. However, when the colloidal solution applied on the substrate is calcined in the fifth treatment step, the particle size of the particles to be calcined is very small, so calcining at a lower temperature is also sufficient. Is supposed to be. In fact, according to a study conducted by the present inventors, it has been found that a YIG ultrafine particle film exhibiting ferromagnetism is formed even by calcination at a temperature between 690 ° C and 800 ° C.

【0018】[0018]

【作用】本発明に係る磁性超微粒子膜機能素子の製造方
法により、図1に示すように、透明又は不透明の基板1
00上に、YIG又はYIG化合物の膜により構成され
る磁性超微粒子膜200が形成されることになる。
The transparent or opaque substrate 1 as shown in FIG. 1 is manufactured by the method for manufacturing a magnetic ultrafine particle film functional device according to the present invention.
00, a magnetic ultrafine particle film 200 composed of a film of YIG or a YIG compound is formed.

【0019】このように、本発明に従うことで、簡単な
方法により、高価な装置を用いることなく、しかも、基
板100の種類に制限が課されることなく、磁性薄膜機
能素子又は磁性厚膜機能素子として動作する磁性超微粒
子膜機能素子を実現することができるのである。
As described above, according to the present invention, a magnetic thin film functional element or a magnetic thick film functional device can be obtained by a simple method without using an expensive device and without limiting the kind of the substrate 100. It is possible to realize a magnetic ultrafine particle film functional device that operates as a device.

【0020】[0020]

【実施例】以下、実施例に従って本発明を詳細に説明す
る。上述したように、本発明では、鉄アルコキシド溶液
とイットリウムアルコキシド溶液との混合液を加水分解
することで、アモルファス状態にある5Fe(OH)3
Y(OH)3(以下、アモルファス水酸化物と称すること
がある)をコロイド粒子とするコロイド溶液を生成し、
それを基板に塗布して仮焼していくことで、新たな磁性
薄膜機能素子/磁性厚膜機能素子となる磁性超微粒子膜
機能素子を実現するものである。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. As described above, in the present invention, 5Fe (OH) 3 3 in an amorphous state is obtained by hydrolyzing the mixed solution of the iron alkoxide solution and the yttrium alkoxide solution.
A colloidal solution containing Y (OH) 3 (hereinafter sometimes referred to as amorphous hydroxide) as colloidal particles is produced,
By coating it on a substrate and calcining it, a magnetic ultrafine particle film functional element which becomes a new magnetic thin film functional element / magnetic thick film functional element is realized.

【0021】次に、鉄アルコキシド溶液として鉄エトキ
シド溶液Fe(OEt)3、イットリウムアルコキシド溶
液としてイットリウムブトキシド溶液Y(OBu)3を用
いる実施例に従って、本発明に係る磁性超微粒子膜機能
素子の製造方法をその製造過程順(〜)に詳細に説
明する。ここで、Etは“CH3 CH2 −”を表し、B
uは “CH3 CH2 CH2 CH2 −”を表している。
Next, according to an embodiment using an iron ethoxide solution Fe (OEt) 3 as an iron alkoxide solution and a yttrium butoxide solution Y (OBu) 3 as an yttrium alkoxide solution, a method for producing a magnetic ultrafine particle film functional device according to the present invention Will be described in detail in the order of their manufacturing processes (-). Here, Et represents “CH 3 CH 2 —”, and B
u is - represents "CH 3 CH 2 CH 2 CH 2".

【0022】〔鉄エトキシド溶液Fe(OEt)3の生
成〕 FeCl3 をエタノールに溶かし、金属ナトリウムと反
応させることによりFe(OEt)3を生成する。図3
に、このFe(OEt)3の生成処理に用いる反応容器の
装置構成を図示する。化学式は次の通りである。
[Production of Iron Ethoxide Solution Fe (OEt) 3 ] FeCl 3 is dissolved in ethanol and reacted with metallic sodium to produce Fe (OEt) 3 . Figure 3
FIG. 1 illustrates the apparatus configuration of the reaction vessel used for the Fe (OEt) 3 production process. The chemical formula is as follows.

【0023】 FeCl3 +3EtOH→Fe(OEt)3+3HCl 3HCl+3Na→NaCl+(3/2)H2 このFe(OEt)3の生成処理は、具体的には、先ず最
初に、FeCl3 を18.99gr 秤量して茄管に封入して真
空乾燥する。温度は約40度Cである。一方、図3のよう
な四口フラスコ1からなる反応容器を組み立て、窒素ガ
ス500 cc/minを流しながらマントルヒーター5で暖めて
反応容器内を乾燥する。
FeCl 3 + 3EtOH → Fe (OEt) 3 + 3HCl 3HCl + 3Na → NaCl + (3/2) H 2 This Fe (OEt) 3 production process is carried out by first measuring FeCl 3 by 18.99 gr. Place in a sterilized tube and vacuum dry. The temperature is about 40 degrees C. On the other hand, a reaction vessel consisting of the four-necked flask 1 as shown in FIG. 3 is assembled, and the inside of the reaction vessel is dried by warming it with the mantle heater 5 while flowing 500 cc / min of nitrogen gas.

【0024】次に、乾燥したFeCl3 を16.8661gr(0.
103983mol)秤量して秤量瓶にとる。続いて、脱水エタノ
ール400cc を500cc メスシリンダーにとり、この脱水エ
タノールと秤量したFeCl3 とを300cc ビーカーで混
ぜてから反応容器に入れ、この溶液をプロペラ4で撹拌
しながらマントルヒーター5で加熱する。そして、温度
が76度Cまで上昇して沸騰状態になったところで還流を
行いながら、金属ナトリウムを少しずつ、温度計6を差
し込んでいた穴から反応容器に投入していく。ここで、
16.8661gr のFeCl3 を脱水エタノールと反応させて
Fe(OEt)3を作るためには、7.17173 gr(0.31195mo
l)の金属ナトリウムを投入すればよいのであるが、実際
には少し多めに入れた方がよいので例えば7.6964grの金
属ナトリウムを投入する。
Next, dried FeCl 3 was added to 16.8661 gr (0.
103983 mol) and weigh into a weighing bottle. Subsequently, 400 cc of dehydrated ethanol is placed in a 500 cc graduated cylinder, the dehydrated ethanol and weighed FeCl 3 are mixed with a 300 cc beaker, then placed in a reaction vessel, and the solution is heated by a mantle heater 5 while being stirred by a propeller 4. Then, while refluxing when the temperature rises to 76 ° C. and reaches a boiling state, metallic sodium is gradually charged into the reaction vessel through the hole into which the thermometer 6 was inserted. here,
To make Fe (OEt) 3 by reacting 16.8661 gr of FeCl 3 with dehydrated ethanol, 7.17173 gr (0.31195mo)
It suffices to add l) metallic sodium, but in practice it is better to add a little more, so for example 7.6964 gr metallic sodium is added.

【0025】この後、約1時間この状態を続け、1時間
経過後に、加熱を止めて溶液が室温に戻るまで撹拌を続
ける。そして、室温になったら溶液を取り出し、蓋付き
遠心分離管に入れて回転速度9000rpm で10分間遠心分離
を行い上澄み液を取り出す。これがFe(OEt)3のエ
タノール溶液である。このFe(OEt)3濃度は、キレ
ート滴定法で算出することになる。
Thereafter, this state is continued for about 1 hour, and after 1 hour, heating is stopped and stirring is continued until the solution returns to room temperature. Then, when the temperature reaches room temperature, the solution is taken out, put into a centrifuge tube with a lid, and centrifuged at a rotation speed of 9000 rpm for 10 minutes to take out a supernatant. This is an ethanol solution of Fe (OEt) 3 . This Fe (OEt) 3 concentration will be calculated by the chelate titration method.

【0026】〔イットリウムブトキシド溶液Y(OB
u)3の生成〕 Y(OBu)3は、YCl3 からFe(OEt)3の生成処
理と同様の手順で生成することができる。しかし、Fe
(OEt)3のエタノール溶液が作成して一週間もすると
自然に分解してしまうような不安定な化合物であるのに
対し、Y(OBu)3のキシレン溶液は一か月経っても安
定な化合物のままを維持するので、本発明者は市販のY
(OBu)3のキシレン溶液を使用した。このY(OB
u)3濃度は、重量法で算出することになる。
[Yttrium butoxide solution Y (OB
Production of u) 3 ] Y (OBu) 3 can be produced by the same procedure as the production treatment of Fe (OEt) 3 from YCl 3 . However, Fe
The (OEt) 3 ethanol solution is an unstable compound that spontaneously decomposes within a week after being prepared, whereas the Y (OBu) 3 xylene solution is stable even after one month. Since it remains a compound, the inventor
A xylene solution of (OBu) 3 was used. This Y (OB
u) The 3 concentration will be calculated by the gravimetric method.

【0027】〔イットリウムブトキシド溶液Y(OB
u)3のモル濃度の測定〕 このモル濃度の測定処理は、先ず最初に、アルミナルツ
ボ4個(No.1,2,3,4)を洗浄して600 度Cの炉で3時
間焼く。次に、各ルツボに5cc定量ピペット4本で5cc
のY(OBu)3のキシレン溶液を注入し、続いて、脱水
キシレンを各々のピペットで各ルツボに入れることで、
ピペットの内壁についているY(OBu)3溶液を残らず
ルツボに入れる。この後、各ルツボに水を15ccずつ注入
して加水分解し、この試料の入ったルツボを試料乾燥用
の乾燥器で乾燥させて、乾燥後、800 度Cの炉に入れて
3時間仮焼してから試料の平均重量を測定することで行
う。このようにして、試料をY2 3 の形に酸化して重
量を測定することで、Y(OBu)3のキシレン溶液の濃
度を測定する。
[Yttrium butoxide solution Y (OB
u) Measurement of Molar Concentration of 3 ] In this molar concentration measuring process, first, four alumina crucibles (No. 1, 2, 3, 4) are washed and baked in a furnace at 600 ° C. for 3 hours. Next, add 5cc quantitative pipettes to each crucible for 5cc
By injecting a solution of Y (OBu) 3 in xylene, followed by putting dehydrated xylene into each crucible with each pipette,
Put all the Y (OBu) 3 solution on the inner wall of the pipette into the crucible. After that, 15 cc of water was poured into each crucible to hydrolyze, and the crucible containing this sample was dried in a dryer for drying the sample. After drying, the crucible was placed in an oven at 800 ° C and calcined for 3 hours. Then, the average weight of the sample is measured. In this way, the concentration of the xylene solution of Y (OBu) 3 is measured by oxidizing the sample into the form of Y 2 O 3 and measuring the weight.

【0028】〔加水分解〕 の製造過程で生成されたFe(OEt)3と、の製造
過程で入手されたY(OBu)3とを混合して加水分解す
ることで、5Fe(OH)33Y(OH)3の混合超微粒子
の2次粒子を生成する。図4に、この混合・加水分解処
理に用いる反応容器の装置構成を図示する。化学式は次
の通りである。
[Hydrolysis] 5Fe (OH) 3 3Y is obtained by mixing and hydrolyzing Fe (OEt) 3 produced in the production process of Y and O (OBu) 3 obtained in the production process of Secondary particles of mixed ultrafine particles of (OH) 3 are produced. FIG. 4 illustrates a device configuration of a reaction container used for this mixing / hydrolysis treatment. The chemical formula is as follows.

【0029】 5Fe(OEt)3+3Y(OBu)3+24H2 O →5Fe(OH)33Y(OH)3(超微粒子)+15EtO
H+9BuOH この混合・加水分解処理は、具体的には、先ず最初に、
FeとYのモル比が5:3になるようにと、Fe(OE
t)3とY(OBu)3とを混合する。例えば、Fe(OE
t)3溶液の濃度が0.306mol/lit、Y(OBu)3溶液の濃
度が0.4386mol/lit の場合には、FeとYのモル比が
5:3になるべく、340cc のFe(OEt)3と、142.4c
c のY(OBu)3溶液とを混合するのである。
5Fe (OEt) 3 + 3Y (OBu) 3 + 24H 2 O → 5Fe (OH) 3 3Y (OH) 3 (ultrafine particles) + 15EtO
H + 9BuOH This mixing / hydrolysis treatment is, first of all,
The molar ratio of Fe and Y should be 5: 3 so that Fe (OE
t) 3 and Y (OBu) 3 are mixed. For example, Fe (OE
t) 3 solution has a concentration of 0.306 mol / lit and Y (OBu) 3 solution has a concentration of 0.4386 mol / lit, the molar ratio of Fe to Y should be 5: 3 so that 340 cc of Fe (OEt) 3 is obtained. And 142.4c
It is mixed with the Y (OBu) 3 solution of c.

【0030】次に、この混合液を図4に示すような四口
フラスコ1からなる反応容器に入れて、窒素ガスを流し
ながらマントルヒーター5で加熱していき沸騰点で還流
を行う。続いて、この状態でもって、くの字ガラス管1
2に溜められている加水分解用の水をヒートガン11に
よる熱風で加熱することで水蒸気を発生させて、混合液
の中に吹き込んでいくことで加水分解を行う。この加水
分解により、アモルファス状態にある5Fe(OH)3
Y(OH)3(アモルファス水酸化物)の2次粒子が生成
されることになる。
Next, this mixed solution is placed in a reaction vessel composed of a four-necked flask 1 as shown in FIG. 4, and is heated by a mantle heater 5 while flowing nitrogen gas and refluxed at a boiling point. Then, in this state, the doglegged glass tube 1
The water for hydrolysis stored in 2 is heated with hot air from the heat gun 11 to generate water vapor, which is then blown into the mixed solution to perform hydrolysis. By this hydrolysis, 5Fe (OH) 3 3 in an amorphous state
Secondary particles of Y (OH) 3 (amorphous hydroxide) will be generated.

【0031】ここで、単なる水を加える加水分解では、
生成されることになるアモルファス水酸化物の1次粒子
の粒径が大きなものとなるのに対して、水蒸気を加える
加水分解では、後述するように、300 Å程度とかなり小
さなものとなることが確認された。これから、水蒸気を
用いる加水分解により、より粒径の小さな超微粒子膜を
持つ磁性超微粒子膜機能素子の製造が可能になる。
Here, in the hydrolysis in which water is simply added,
The particle size of the primary particles of amorphous hydroxide that will be produced becomes large, whereas hydrolysis by adding water vapor will result in a fairly small particle size of around 300 Å, as will be described later. confirmed. From this, it becomes possible to manufacture a magnetic ultrafine particle film functional element having an ultrafine particle film having a smaller particle size by hydrolysis using water vapor.

【0032】〔5Fe(OH)33Y(OH)3の2次粒
子の分離〕 の製造過程で製造された加水分解物の中に含まれる5
Fe(OH)33Y(OH)3の2次粒子を分離する。この
分離処理は、生成された加水分解物を回転速度9000rpm
で10分間遠心分離を行うことで実行する。なお、超微粒
子がこの程度の遠心分離で沈澱するのは、実際には2次
粒子として生成されていることにその理由がある。
[5 Fe (OH) 3 3Y (OH) 3 Separation of Secondary Particles] 5 contained in the hydrolyzate produced in the production process
Secondary particles of Fe (OH) 3 3Y (OH) 3 are separated. In this separation process, the produced hydrolyzate is rotated at a rotation speed of 9000 rpm.
Perform by centrifuging for 10 minutes. The reason why the ultrafine particles precipitate by this degree of centrifugation is that they are actually produced as secondary particles.

【0033】〔1次粒子への粉砕〕 の製造過程で生成された5Fe(OH)33Y(OH)3
の2次粒子を1次粒子へと粉砕する。この粉砕処理は、
先ず最初に、pH11のNaOH水溶液の中に、の製造
過程で生成されたアモルファス水酸化物超微粒子の2次
粒子を溶かして良く混合することで表面処理(これによ
り、後工程で行うオレイン酸分子の付着が容易となる)
を行い、次に、この表面処理を施した粉末5grをケロシ
ン溶媒100cc に注入し、更に界面活性剤としてオレイン
酸を0.7cc を加えて、高速ボールミル又はサンドミルの
中に入れて粉砕することで実行する。
5Fe (OH) 3 3Y (OH) 3 produced in the manufacturing process of [pulverization into primary particles]
The secondary particles of are pulverized into primary particles. This crushing process
First of all, the surface treatment is performed by dissolving the secondary particles of the amorphous hydroxide ultrafine particles generated in the manufacturing process in a NaOH aqueous solution having a pH of 11 and mixing them well (so that the oleic acid molecule to be used in the subsequent step is Can be easily attached)
Then, inject 5 gr of this surface-treated powder into 100 cc of kerosene solvent, add 0.7 cc of oleic acid as a surfactant, and put it in a high-speed ball mill or sand mill to crush it. To do.

【0034】この処理によって、アモルファス水酸化物
の2次粒子が粉砕されて、本来の1次粒子となる。一
方、アモルファス水酸化物超微粒子の粒径は広く分布し
ており、1000Å以上の粒子も混在しているが、この処理
によって粒径の大きな粒子は沈澱してしまうことから、
このコロイド溶液は、粒径が300 Å以下のアモルファス
水酸化物超微粒子のみを含む溶液となる。
By this treatment, the secondary particles of the amorphous hydroxide are crushed to become the original primary particles. On the other hand, the particle size of amorphous hydroxide ultrafine particles is widely distributed, and particles of 1000 Å or more are also mixed, but since this treatment causes precipitation of large particles,
This colloidal solution is a solution containing only ultrafine amorphous hydroxide particles having a particle size of 300 Å or less.

【0035】〔ケロシンへの分散〕 の製造過程で生成されたアモルファス水酸化物超微粒
子を、磁性流体用溶媒のケロシンに分散させる。この分
散処理は、先ず最初に、図5に示すように、の製造過
程で生成された混合液を三角フラスコ13に入れてホモ
ジナイザー14で激しく攪拌しつつヒートバス16で加
熱し、この攪拌加熱状態にあるときに、28%アンモニア
水2ccを水で適当に薄めて注入する。これによって混合
液中のオレイン酸がアンモニアと反応してオレイン酸ア
ンモニウムの形で溶解するが、ヒートバス16で78度C
以上に加熱するとオレイン酸アンモニウムが分解してア
ンモニアガスが出ていくため、遊離したオレイン酸分子
がアモルファス水酸化物超微粒子の表面に吸着すること
となる。
[Dispersion in Kerosene] The amorphous hydroxide ultrafine particles produced in the manufacturing process of [1] are dispersed in kerosene which is a solvent for magnetic fluid. In this dispersion treatment, as shown in FIG. 5, first, the mixed liquid produced in the manufacturing process is put in an Erlenmeyer flask 13 and vigorously stirred by a homogenizer 14 while being heated by a heat bath 16 to be in this stirring and heating state. At a certain time, 2 cc of 28% ammonia water is appropriately diluted with water and injected. This causes oleic acid in the mixture to react with ammonia and dissolve in the form of ammonium oleate.
When heated to the above temperature, ammonium oleate is decomposed and ammonia gas is released, so that the released oleic acid molecules are adsorbed on the surface of the amorphous hydroxide ultrafine particles.

【0036】この後、静置すると下層の水の層と上層の
ケロシンにアモルファス水酸化物超微粒子が分散した層
に分かれるから、ピペットで下層の水の層を採るなり、
デカンテーションでケロシンの層だけを抽出するなりし
て二層を分ける。そして、エバポレータで溶媒のケロシ
ンを蒸発させて濃縮していくことで、ケロシン溶媒・ア
モルファス水酸化物超微粒子のコロイド溶液を生成す
る。
After that, when left standing, it is divided into a lower water layer and a layer in which amorphous hydroxide ultrafine particles are dispersed in the upper kerosene, so the lower water layer should be taken with a pipette.
Extract only the kerosene layer by decantation and divide the two layers. Then, the solvent kerosene is evaporated and concentrated by an evaporator to produce a colloidal solution of kerosene solvent / amorphous hydroxide ultrafine particles.

【0037】〔基板への塗布〕 の製造過程で生成されたコロイド溶液を基板となる石
英ガラス板の表面に刷毛等を用いて塗布する。次に、こ
の試料をホットプレート上で加熱して、溶媒のケロシン
や界面活性剤を蒸発させる。続いて、この試料を温度が
300 度C程度の炉に入れて加熱することで、ホットプレ
ートによる加熱では蒸発しなかった成分を蒸発/分解さ
せて試料中から除去する。
[Coating on Substrate] The colloidal solution produced in the manufacturing process of [3] is coated on the surface of a quartz glass plate serving as a substrate using a brush or the like. Next, this sample is heated on a hot plate to evaporate the solvent kerosene and the surfactant. Then the temperature of this sample
By heating in a furnace of about 300 ° C., components not evaporated by heating with a hot plate are evaporated / decomposed and removed from the sample.

【0038】続いて、この試料を炉から取り出して再び
の製造過程で生成されたコロイド溶液を塗布し、これ
をホットプレートで加熱し、300 度C程度の炉で加熱す
ることを何回が繰り返していくことで、所望の膜厚を持
つアモルファス水酸化物超微粒子の薄膜を石英ガラス基
板上に形成する。
Subsequently, the sample was taken out of the furnace, the colloidal solution produced in the manufacturing process was applied again, this was heated on a hot plate, and then heated in a furnace at about 300 ° C. By doing so, a thin film of amorphous hydroxide ultrafine particles having a desired film thickness is formed on the quartz glass substrate.

【0039】ここで、基板としては、石英ガラス板のよ
うな透明のものに限られることなく、不透明のものを用
いることもある。また、アモルファス水酸化物超微粒子
の基板上への塗布方法としては、図6(a)に示すよう
に、回転体17の上に基板を配置して、この回転体17
を回転させながら、上からアモルファス水酸化物超微粒
子のコロイド溶液を垂らすことによって、基板上にアモ
ルファス水酸化物超微粒子の均等な膜を形成する方法を
採ることも可能である。また、図6(b)に示すよう
に、高温で接着力のなくなる接着剤18を使って基板上
に円筒19を配置して、この円筒19内にアモルファス
水酸化物超微粒子のコロイド溶液を流して込んで乾燥さ
せ、この後、加熱することで円筒19を取り外していく
ことで、基板上にアモルファス水酸化物超微粒子の比較
的厚い膜を形成する方法を採ることも可能である。
Here, the substrate is not limited to a transparent substrate such as a quartz glass plate, but an opaque substrate may be used. As a method of applying the amorphous hydroxide ultrafine particles onto the substrate, as shown in FIG. 6A, the substrate is placed on the rotating body 17, and the rotating body 17
It is also possible to adopt a method in which a uniform film of amorphous hydroxide ultrafine particles is formed on the substrate by dropping a colloidal solution of amorphous hydroxide ultrafine particles from above while rotating. Further, as shown in FIG. 6B, a cylinder 19 is arranged on the substrate by using an adhesive 18 that loses its adhesive force at high temperature, and a colloidal solution of amorphous hydroxide ultrafine particles is flown into the cylinder 19. It is also possible to adopt a method of forming a relatively thick film of amorphous hydroxide ultrafine particles on the substrate by removing the cylinder 19 by heating it after incorporating, drying, and then heating.

【0040】〔仮焼〕 の製造過程でアモルファス水酸化物超微粒子膜の形成
された基板を高温で仮焼することで、このアモルファス
状態にある水酸化物粒子を強磁性を示すYIG(Fe5
3 12)粒子に変換する。この仮焼処理は、690 度C
から800 度Cの間の温度で実行する。
By calcining the substrate on which the amorphous hydroxide ultrafine particle film is formed at a high temperature in the manufacturing process of [calcination], the hydroxide particles in the amorphous state are YIG (Fe 5
Y 3 O 12 ) converted to particles. This calcination process is 690 degrees C
Run at a temperature between 1 and 800 degrees Celsius.

【0041】このようにして、ないしの製造過程を
実行することで本発明に係る磁性超微粒子膜機能素子が
製造されるのである。通常のバルクの酸化鉄と酸化イッ
トリウムとを、化学量論的にモル比が鉄とイットリウム
で5:3となるように混合し、乳鉢で粉末にして仮焼し
ても1000度C以上でないとYIGは生成されない。しか
るに、上記の製造方法により生成された基板上に塗布さ
れる5Fe(OH)33Y(OH)3のコロイド粒子は、粒
径がかなり小さいことから、これより低い温度での仮焼
でも十分可能であることが推測される。
In this way, the magnetic ultrafine particle film functional device according to the present invention is manufactured by carrying out the manufacturing process (1) or (2). Ordinary bulk iron oxide and yttrium oxide should be mixed at a stoichiometric molar ratio of iron and yttrium of 5: 3, powdered in a mortar and calcined at 1000 ° C or higher. YIG is not generated. However, since the 5Fe (OH) 3 3Y (OH) 3 colloidal particles produced on the substrate by the above manufacturing method have a considerably small particle size, calcination at a lower temperature is sufficient. Is supposed to be.

【0042】本発明者は、示差熱分析法を利用してこの
仮焼温度を決定した。この示差熱分析法は、検査試料と
標準試料とを同じ雰囲気中で加熱していって、2つの試
料の温度差を測定することによって、検査試料がいずれ
かの温度において発熱/吸熱を起こすか否かを検査する
ことで、検査試料の持つ物性を検査していくという分析
法である。本発明者は、検査試料としての製造過程で
生成された5Fe(OH)33Y(OH)3を使い、標準試
料としてアルミナ粉末を使って、この示差熱分析法を行
った。
The present inventor determined this calcination temperature by utilizing the differential thermal analysis method. In this differential thermal analysis method, the test sample and the standard sample are heated in the same atmosphere, and by measuring the temperature difference between the two samples, it is possible to determine whether the test sample is exothermic / endothermic at any temperature. This is an analysis method in which the physical properties of the inspection sample are inspected by inspecting whether or not it is. The present inventor conducted this differential thermal analysis method using 5Fe (OH) 3 3Y (OH) 3 produced in the manufacturing process as an inspection sample and using alumina powder as a standard sample.

【0043】図7に、この分析結果データを図示する。
図中、横軸は絶対温度表示の加熱温度、縦軸は2つの試
料の温度差を示す熱電対(銅コンスタンタン)の熱起電
力差値を表している。ここで、上に凸のピークは検査試
料の発熱現象を意味し、下に凸のピークは検査試料の吸
熱現象を意味する。この分析結果データから、の製造
過程で生成された5Fe(OH)33Y(OH)3は、約69
0 度Cから約800 度Cの温度範囲で発熱状態にあること
を示している。これは、取りも直さず、この5Fe(O
H)33Y(OH)3が、この温度範囲で強磁性を示すYI
G粒子に変換されることを表すものである。
FIG. 7 shows this analysis result data.
In the figure, the horizontal axis represents the heating temperature in absolute temperature, and the vertical axis represents the thermoelectromotive force difference value of the thermocouple (copper constantan) indicating the temperature difference between the two samples. Here, the upward convex peak means the exothermic phenomenon of the test sample, and the downward convex peak means the endothermic phenomenon of the test sample. From this analysis result data, 5Fe (OH) 3 3Y (OH) 3 produced in the manufacturing process of
It indicates that heat is generated in the temperature range of 0 ° C to 800 ° C. This is a 5Fe (O
H) 3 3Y (OH) 3 is YI which exhibits ferromagnetism in this temperature range.
This means that the particles are converted into G particles.

【0044】これから、本発明者は、このの製造過程
で行う仮焼処理を、690 度Cから800 度Cの間の温度で
実行することにしたのである。すなわち、バルクに比べ
ると200 〜300 度Cも低い仮焼温度でも強磁性を示すY
IGへの変換が実現できることになる。なお、これ以上
の高温で仮焼を行うことも可能である。
From this, the inventor decided to carry out the calcination process performed in the manufacturing process at a temperature between 690 ° C. and 800 ° C. That is, Y which exhibits ferromagnetism even at a calcination temperature as low as 200 to 300 degrees C compared to bulk Y
Conversion to IG can be realized. Note that it is also possible to perform calcination at a higher temperature than this.

【0045】更に、本発明者は、この加焼処理により得
られるYIG粒子の平均粒径を調べるべくX線解析を行
った。図8に、この解析結果データを図示する。図中、
横軸は回折角度、縦軸は回折X線強度である。このX線
解析は、仮焼温度800 度Cで、0.1 時間の仮焼を施した
ときに得られるYIG粒子を試料として行った。この解
析結果データの示す32.22 度(0.2824rad) のピークはY
IG結晶の指数(4,2,0)に対応し、このときのピークの
半幅値は0.25度(4.36 ×10-3rad)であった。
Further, the present inventor conducted an X-ray analysis in order to investigate the average particle size of the YIG particles obtained by this baking treatment. FIG. 8 illustrates this analysis result data. In the figure,
The horizontal axis represents the diffraction angle, and the vertical axis represents the diffraction X-ray intensity. This X-ray analysis was carried out at a calcining temperature of 800 ° C. using YIG particles obtained by calcining for 0.1 hour as a sample. The peak at 32.22 degrees (0.2824rad) indicated by this analysis result data is Y
It corresponds to the index of the IG crystal (4,2,0), and the half-width value of the peak at this time was 0.25 degree (4.36 × 10 -3 rad).

【0046】X線解析における平均結晶粒径Dと、ピー
クの角度θと、ピークの半幅値β(rad) との間には、
Between the average crystal grain size D in the X-ray analysis, the peak angle θ, and the peak half width value β (rad),

【0047】[0047]

【数1】 [Equation 1]

【0048】という関係がある。ここで、Kは定数で0.
9 を表し、λはX線の波長で1.542 Åを表すものであ
る。この〔数1〕式に、ピークの角度θの値として32.2
2 度を代入するとともに、ピークの半幅値βの値として
4.36×10-3rad を代入すると、YIG粒子の平均粒径D
の値として330 Åが得られた。このように、本発明によ
り製造されることになる磁性超微粒子膜機能素子の持つ
YIG粒子の粒径は330 Å程度という超微粒子となるの
である。なお、仮焼前のアモルファス水酸化物の1次粒
子を電子顕微鏡写真で解析したところ、90Å程度のアモ
ルファス水酸化物の1次粒子の存在を確認できた。
There is a relationship of Where K is a constant and is 0.
9 represents the wavelength of X-rays, and λ represents 1.542 Å. In this [Equation 1], the value of the angle θ of the peak is 32.2.
Substituting 2 degrees, as the value of the peak half width value β
Substituting 4.36 × 10 -3 rad, the average particle size of YIG particles D
A value of 330 Å was obtained. As described above, the YIG particles of the magnetic ultrafine particle film functional element to be manufactured according to the present invention are ultrafine particles having a particle size of about 330 Å. When the primary particles of amorphous hydroxide before calcination were analyzed by an electron micrograph, the presence of primary particles of amorphous hydroxide of about 90 Å could be confirmed.

【0049】次に、このように製造される磁性超微粒子
膜機能素子の応用分野について説明する。本発明により
製造される磁性超微粒子膜機能素子は、従来の磁気光学
素子と同様の分野に利用できる。
Next, the fields of application of the magnetic ultrafine particle film functional device thus manufactured will be described. The magnetic ultrafine particle film functional device manufactured by the present invention can be used in the same fields as conventional magneto-optical devices.

【0050】例えば、大きなファラデー効果と透過率の
良さを利用して、光アイソレーターとしての応用があ
る。図9に、この光アイソレーターとして用いるときの
構成例を図示する。図中の20が透明基板を持つ本発明
の磁性超微粒子膜機能素子であり、この磁性超微粒子膜
機能素子20は、磁石21により印加される磁場に従っ
て、偏光子22により直線偏光された透過光の偏光面を
45°回転させて光ディスク23に照射し、この光ディス
ク23からの反射光の偏光面を更に45°回転させる。こ
れにより、レーザー光源24に戻る光を偏光子22でも
って遮断できる光アイソレーターが実現できる。
For example, there is an application as an optical isolator by utilizing a large Faraday effect and good transmittance. FIG. 9 illustrates a configuration example when used as this optical isolator. Reference numeral 20 in the figure is a magnetic ultrafine particle film functional element of the present invention having a transparent substrate. The magnetic ultrafine particle film functional element 20 is transmitted light linearly polarized by a polarizer 22 according to a magnetic field applied by a magnet 21. The plane of polarization of
The optical disc 23 is rotated by 45 ° and irradiated, and the plane of polarization of the reflected light from the optical disc 23 is further rotated by 45 °. Thereby, an optical isolator capable of blocking the light returning to the laser light source 24 with the polarizer 22 can be realized.

【0051】図9では、透過型の光アイソレーターを示
したが、本発明の磁性超微粒子膜機能素子は反射型の光
アイソレーターにも応用できる。このときには、不透明
基板を持つ磁性超微粒子膜機能素子を用いることにな
る。図10に、この反射型の光アイソレーターを図示す
る。図中の記号は図9のものと同じである。この反射型
の光アイソレーターのときには、最初にYIG薄膜を通
過するときに22.5°、基板で反射されてYIG薄膜を通
過するときに22.5°、光ディスク23から戻ってYIG
薄膜を通過するときに22.5°、基板で反射されてYIG
薄膜を通過するときに22.5°の合計90°の偏光面の回転
で光遮断が実現されることから、YIG薄膜での偏光面
の回転角度は22.5°で済む。
Although a transmission type optical isolator is shown in FIG. 9, the magnetic ultrafine particle film functional element of the present invention can be applied to a reflection type optical isolator. At this time, a magnetic ultrafine particle film functional element having an opaque substrate is used. FIG. 10 illustrates this reflection type optical isolator. The symbols in the figure are the same as those in FIG. In the case of this reflection type optical isolator, it is 22.5 ° when it first passes through the YIG thin film, 22.5 ° when it is reflected by the substrate and passes through the YIG thin film, and returns from the optical disc 23 to the YIG.
22.5 ° when passing through a thin film
Since the light blocking is realized by rotating the polarization plane of 90 ° in total, which is 22.5 ° when passing through the thin film, the rotation angle of the polarization plane in the YIG thin film is 22.5 °.

【0052】このように、本発明の磁性超微粒子膜機能
素子の用いる基板としては透明であってもよいし、不透
明であってもよいのであるが、仮焼温度が約700 度Cで
あることから、これに耐えられる材料である必要があ
る。
As described above, the substrate used in the magnetic ultrafine particle film functional device of the present invention may be transparent or opaque, but the calcination temperature is about 700 ° C. Therefore, the material must be able to withstand this.

【0053】図示実施例について説明したが、本発明は
これに限定されるものではない。例えば、実施例では、
基板上に一様に磁性超微粒子膜を形成することで本発明
を開示したが、本発明はこれに限られることなく、様々
なパターンを持つ磁性超微粒子膜を形成するものであっ
てもよい。また、実施例では、1次粒子に粉砕した磁性
超微粒子膜を基板上に形成することで本発明を開示した
が、本発明はこれに限られることなく、2次粒子の状態
にある磁性超微粒子膜を基板上に形成するものであって
もよいのである。
Although the illustrated embodiment has been described, the present invention is not limited to this. For example, in the example,
Although the present invention has been disclosed by uniformly forming the magnetic ultrafine particle film on the substrate, the present invention is not limited to this, and the magnetic ultrafine particle film having various patterns may be formed. . Further, in the examples, the present invention is disclosed by forming a magnetic ultrafine particle film pulverized into primary particles on a substrate, but the present invention is not limited to this, and the magnetic particles in the state of secondary particles are not limited thereto. The fine particle film may be formed on the substrate.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アルコキシド法を用いて、5Fe(OH)33Y(OH)3
の超微粒子や、[5Fe(OH)3][(3−x−y)Y
(OH)3][xM(OH)3][yN(OH)3] の超微粒子を
生成し、これを有機溶媒に安定に分散させ、このコロイ
ド溶液を基板に塗布してから、基板を仮焼することで、
強磁性を示す結晶YIG超微粒子(結晶YIG化合物超
微粒子)の膜を基板に形成することで、磁性薄膜機能素
子又は磁性厚膜機能素子として動作する磁性超微粒子膜
機能素子を実現するものである。
As described above, according to the present invention,
Using the alkoxide method, 5Fe (OH) 3 3Y (OH) 3
Ultrafine particles and [5Fe (OH) 3 ] [(3-xy) Y
Ultra fine particles of (OH) 3 ] [xM (OH) 3 ] [yN (OH) 3 ] are generated, stably dispersed in an organic solvent, and the colloidal solution is applied to the substrate, and then the substrate is temporarily removed. By baking,
By forming a film of crystalline YIG ultrafine particles (crystalline YIG compound ultrafine particles) exhibiting ferromagnetism on a substrate, a magnetic ultrafine particle film functional element that operates as a magnetic thin film functional element or a magnetic thick film functional element is realized. .

【0055】これから、簡単な方法により、高価な装置
を用いることなく、しかも基板の制限を受けることな
く、磁性薄膜機能素子又は磁性厚膜機能素子を提供でき
るのである。
From this, a magnetic thin film functional element or a magnetic thick film functional element can be provided by a simple method without using an expensive device and without being restricted by the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の磁性超微粒子膜機能素子の説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a magnetic ultrafine particle film functional device of the present invention.

【図2】2次粒子の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of secondary particles.

【図3】反応容器の装置構成図である。FIG. 3 is a device configuration diagram of a reaction container.

【図4】反応容器の装置構成図である。FIG. 4 is a device configuration diagram of a reaction container.

【図5】反応容器の装置構成図である。FIG. 5 is a device configuration diagram of a reaction container.

【図6】基板への塗布方法の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a coating method on a substrate.

【図7】実験データの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of experimental data.

【図8】実験データの説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of experimental data.

【図9】本発明の磁性超微粒子膜機能素子の利用例であ
る。
FIG. 9 is an application example of the magnetic ultrafine particle film functional device of the present invention.

【図10】本発明の磁性超微粒子膜機能素子の利用例で
ある。
FIG. 10 is an application example of the magnetic ultrafine particle film functional device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 基板 200 磁性超微粒子膜 100 substrate 200 magnetic ultrafine particle film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明又は不透明の基板上に、強磁性を示
す超微粒子膜が形成されることを、 特徴とする磁性超微粒子膜機能素子。
1. A magnetic ultrafine particle film functional device comprising an ultrafine particle film exhibiting ferromagnetism formed on a transparent or opaque substrate.
【請求項2】 透明又は不透明の基板上に、YIG(F
5 3 12)の超微粒子膜、あるいは、YIGにBi
やGdやInや希土類元素の1つ又は複数を添加するこ
とで構成されるYIG化合物の超微粒子膜が形成される
ことを、 特徴とする磁性超微粒子膜機能素子。
2. A YIG (F) is formed on a transparent or opaque substrate.
e 5 Y 3 O 12 ) ultrafine particle film or YIG with Bi
A magnetic ultrafine particle film functional device characterized in that an ultrafine particle film of a YIG compound is formed by adding one or more of Gd, In, and a rare earth element.
【請求項3】 請求項2記載の磁性超微粒子膜機能素子
を製造するための磁性超微粒子膜機能素子の製造方法で
あって、 YIGの磁性超微粒子膜機能素子を製造する場合には、
鉄アルコキシドとイットリウムアルコキシドとを化学量
論的に混合し、一方、YIG化合物の磁性超微粒子膜機
能素子を製造する場合には、鉄アルコキシドとイットリ
ウムアルコキシドと添加物アルコキシドとを化学量論的
に混合する第1の処理過程と、 第1の処理過程で生成された混合液を加水分解すること
で、YIGの磁性超微粒子膜機能素子を製造する場合に
は、鉄水酸化物とイットリウム水酸化物との混合超微粒
子の2次粒子、一方、YIG化合物の磁性超微粒子膜機
能素子を製造する場合には、鉄水酸化物とイットリウム
水酸化物と添加物水酸化物との混合超微粒子の2次粒子
を生成する第2の処理過程と、 第2の処理過程で生成された2次粒子を抽出する第3の
処理過程と、 第3の処理過程で抽出された2次粒子を溶媒と界面活性
剤との混合液に分散させつつ粉砕することで、該溶媒に
上記混合超微粒子の1次粒子の分散されたコロイド溶液
を生成する第4の処理過程と、 第4の処理過程で生成されたコロイド溶液を基板に塗布
する第5の処理過程と、 第5の処理過程で処理された基板を仮焼する第6の処理
過程とを備えることを、 特徴とする磁性超微粒子膜機能素子の製造方法。
3. A method for producing a magnetic ultrafine particle film functional element for producing the magnetic ultrafine particle film functional element according to claim 2, wherein the magnetic ultrafine particle film functional element of YIG is produced,
When the iron alkoxide and the yttrium alkoxide are stoichiometrically mixed, while the magnetic ultrafine particle film functional device of the YIG compound is manufactured, the iron alkoxide, the yttrium alkoxide and the additive alkoxide are stoichiometrically mixed. When the magnetic ultrafine particle film functional device of YIG is manufactured by hydrolyzing the first treatment step of performing the above and the mixed solution generated in the first treatment step, iron hydroxide and yttrium hydroxide are used. In the case of producing a magnetic ultrafine particle film functional element of a YIG compound, on the other hand, in the case of manufacturing a magnetic ultrafine particle film functional element of YIG compound, 2 of mixed ultrafine particles of iron hydroxide, yttrium hydroxide and additive hydroxide are used. A second processing step for generating secondary particles, a third processing step for extracting secondary particles generated in the second processing step, and an interface between the secondary particles extracted in the third processing step and a solvent. The colloidal solution in which the primary particles of the mixed ultrafine particles are dispersed in the solvent by pulverizing while being dispersed in a mixed solution with a sexual agent is formed in the fourth processing step and the fourth processing step. Of the magnetic ultrafine particle film functional device, comprising: a fifth treatment step of applying the colloidal solution to the substrate, and a sixth treatment step of calcining the substrate treated in the fifth treatment step. Production method.
【請求項4】 請求項3記載の磁性超微粒子膜機能素子
の製造方法において、 第2の処理過程で、混合液を加熱しつつ水蒸気を加えて
加水分解を実行していくよう処理することを、 特徴とする磁性超微粒子膜機能素子の製造方法。
4. The method for producing a magnetic ultrafine particle film functional element according to claim 3, wherein in the second treatment step, the mixed solution is heated and steam is added to carry out hydrolysis. , A method of manufacturing a magnetic ultrafine particle film functional element characterized by the above.
【請求項5】 請求項3又は4記載の磁性超微粒子膜機
能素子の製造方法において、 第6の処理過程で、690 度Cから800 度Cの間の温度で
仮焼を実行していくよう処理することを、 特徴とする磁性超微粒子膜機能素子の製造方法。
5. The method for manufacturing a magnetic ultrafine particle film functional element according to claim 3 or 4, wherein calcination is performed at a temperature between 690 ° C and 800 ° C in the sixth treatment step. A method of manufacturing a magnetic ultrafine particle film functional device, which is characterized by performing a treatment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7078071B2 (en) * 2000-10-05 2006-07-18 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. Glass composite including dispersed rare earth iron garnet nanoparticles

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