JPH0666216B2 - Manufacturing method of bismuth substituted magnetic garnet - Google Patents

Manufacturing method of bismuth substituted magnetic garnet

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JPH0666216B2
JPH0666216B2 JP60108012A JP10801285A JPH0666216B2 JP H0666216 B2 JPH0666216 B2 JP H0666216B2 JP 60108012 A JP60108012 A JP 60108012A JP 10801285 A JP10801285 A JP 10801285A JP H0666216 B2 JPH0666216 B2 JP H0666216B2
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    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
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    • H01F10/20Ferrites
    • H01F10/24Garnets
    • H01F10/245Modifications for enhancing interaction with electromagnetic wave energy

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば光アイソレータのファラデー回転素子
に適用する磁性ガーネット、特に0.8μmの波長帯(0.8
μmの波長帯とは0.8μmの波長を中心とする0.75〜0.8
5μm程度の波長範囲を一般に指称するものであり、本
明細書においてもこの波長範囲を指称するものとする)
に関して光吸収を小さくしたビスマス(Bi)置換の磁性
ガーネットの製法に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a magnetic garnet applied to, for example, a Faraday rotation element of an optical isolator, and particularly to a wavelength band (0.8 μm) of 0.8 μm.
The wavelength range of μm is 0.75-0.8 centered on the wavelength of 0.8 μm
(A wavelength range of about 5 μm is generally referred to, and this wavelength range is also referred to in this specification).
Relates to a method for producing a bismuth (Bi) -substituted magnetic garnet with reduced light absorption.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、ビスマス置換イットリウム磁性ガーネットの
製法において、その組成を特定することによってFe2+
存在を削減ないしは減少させて特に0.8μm波長帯に対
して高い光透過率を示すようにするものである。
The present invention, in a method for producing a bismuth-substituted yttrium magnetic garnet, is to reduce or reduce the presence of Fe 2+ by specifying the composition so that a high light transmittance is exhibited particularly in the 0.8 μm wavelength band. is there.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

例えば光ディスク、光磁気ディスク等における情報の記
録或いは(及び)読み出しをはじめとして、各種用途に
半導体レーザーの利用が広まっている。
For example, semiconductor lasers are widely used for various purposes including recording and / or reading of information on optical disks and magneto-optical disks.

ところが、このように半導体レーザーを用いる場合、こ
れに戻り光があるとモードホッピングノイズが生じるな
どの不都合があることから、できるだけ、半導体レーザ
ーから発振した光が、再び半導体レーザーに戻ることが
ないように、この戻り光を遮断する光アイソレータの必
要性が高まっている。
However, when a semiconductor laser is used in this way, there is a disadvantage such as mode hopping noise when there is return light, so that the light emitted from the semiconductor laser should not return to the semiconductor laser as much as possible. In addition, there is an increasing need for an optical isolator that blocks this return light.

この光アイソレータは、第5図にその概略的構成を示す
ように、ファラデー回転素子(1)を挾んで偏光子(2)と検
光子(3)とが配置されて成る。ファラデー回転素子(1)
は、マグネット(4)によって光軸方向に磁場が与えられ
て、光源(5)例えば半導体レーザーから偏光子(2)を通じ
て入射する直線偏光をその偏光面が45°回転するように
なされる。検光子(3)はこのファラデー回転素子(1)によ
って45°回転した偏光を通過することができるようにそ
の軸方向が選ばれていて、これを通過した光が被照射面
に照射するようになされている。そして、この場合被照
射面(6)からの反射光、すなわち戻り光がある場合、こ
の戻り光は、再び検光子(3)を通過してファラデー回転
素子(1)を通過し、この時再び45°回転されて偏光子(2)
に向う。したがって、この偏光子(2)に向う戻り光は順
方向の入射光に対してその偏光面が90°回転しているこ
とになり、この偏光子(2)を通過することができず、光
源(4)に向うことができない。このように光アイソレー
タによれば、一方向すなわち順方向に関しては、光透過
性を有するがこれとは逆の方向に関しては遮断効果を奏
することができる。
This optical isolator has a polarizer (2) and an analyzer (3) arranged with a Faraday rotator (1) in between, as shown in the schematic structure of FIG. Faraday rotator (1)
The magnet (4) applies a magnetic field in the direction of the optical axis so that the plane of polarization of linearly polarized light incident from the light source (5) such as a semiconductor laser through the polarizer (2) is rotated by 45 °. The analyzer (3) has its axial direction selected so that it can pass the polarized light rotated by 45 ° by this Faraday rotator (1), so that the light passing through it irradiates the illuminated surface. Has been done. Then, in this case, when there is reflected light from the irradiated surface (6), that is, return light, this return light again passes through the analyzer (3) and the Faraday rotation element (1), and again at this time. 45 ° rotated polariser (2)
Head to. Therefore, the returning light toward this polarizer (2) has its polarization plane rotated by 90 ° with respect to the incident light in the forward direction, and cannot pass through this polarizer (2). I can't go to (4). As described above, the optical isolator has a light transmitting property in one direction, that is, the forward direction, but has a blocking effect in the opposite direction.

このように光アイソレータは、逆方向の光を遮断する機
能を有するものであるが、順方向の光損失を小さくする
上でファラデー回転素子自体の光透過率はできるだけ大
きいことが望まれる。この光透過率を大きくするには、
ファラデー回転素子の厚さtは、できるだけ小さいこと
が望まれるが、この厚さtは、所要の回転角、上述の例
では45°の回転角を得るために、或る厚さを必要とす
る。45°回転する間の順方向損失L(dB)は、 (但し、αは光吸収係数、Fはファラデー回転能)で与
えられるので、Lを小さくするには、光吸収係数αが小
さいものが必要となる。
As described above, the optical isolator has a function of blocking light in the reverse direction, but in order to reduce the light loss in the forward direction, it is desired that the Faraday rotator itself has as high a light transmittance as possible. To increase this light transmittance,
The thickness t of the Faraday rotator is desired to be as small as possible, but this thickness t requires a certain thickness to obtain the required rotation angle, in the above example 45 °. . The forward loss L (dB) during 45 ° rotation is (However, α is given by the light absorption coefficient and F is the Faraday rotation ability.) Therefore, in order to make L small, one having a small light absorption coefficient α is required.

この光吸収係数αは、波長に依存するものであり、1.3
μm波長帯で代表されるような長波長帯については、VI
G(イットリウム・鉄・ガーネット)によるファラデー
回転素子によって可成り満足するものが得られている。
This light absorption coefficient α depends on the wavelength and is 1.3
For long wavelength bands such as the μm wavelength band, see VI
The Faraday rotator made of G (yttrium, iron, garnet) has been quite satisfactory.

ところが、上述したような光ディスク、或いは光磁気デ
ィスク等の光源としては、AlGaAs系半導体レーザーのよ
うな0.8μm波長帯の半導体レーザーが用いられんとす
る方向にあり、この0.8μm波長帯についてのファラデ
ー回転素子の開発が望まれている。
However, as a light source for the above-mentioned optical disk or magneto-optical disk, a semiconductor laser in the 0.8 μm wavelength band such as AlGaAs semiconductor laser is in the direction of not being used, and the Faraday rotation about the 0.8 μm wavelength band is used. Development of elements is desired.

一方、このようなファラデー回転素子に用いる磁性ガー
ネット、すなわち希土類鉄ガーネットを育成する方法と
しては、液晶エピタキシーによって結晶膜を得るという
方法、すなわち原料融液中に例えばGGG(ガドリニウム
・ガリウム・ガーネット)基板を浸漬し、この基板を引
上げることによってこの基板上に磁性ガーネット膜を育
成するという方法が量産性にすぐれているものである
が、この場合、この液晶エピタキシーの融液には、フラ
ックスが添加される。このフラックスとしては、通常Pb
Oが用いられる。ところが、このPbOをフラックスとして
用いた場合、その育成された結晶膜中にPb2+の一部が混
入することは避けられないものであり、これによって光
の吸収損失を低めることが難しくなる。尚、PbOフラク
ックスによる場合においても、その結晶膜の育成温度を
コントロールすることによって光吸収を下げることがで
きるという報告もなされている(ジャーナル オブ ア
プライド フィジックス(Journal of Applied Physic
s)Vol.45 P2867〜2873 July 1974)ところであるが、
これについても、0.8μm波長帯では有効なものではな
い。
On the other hand, as a method of growing a magnetic garnet used for such a Faraday rotation element, that is, a rare earth iron garnet, a method of obtaining a crystal film by liquid crystal epitaxy, that is, a GGG (gadolinium gallium garnet) substrate in a raw material melt is used. The method of growing a magnetic garnet film on this substrate by immersing it in the substrate and then pulling up this substrate is excellent in mass productivity. In this case, flux is added to the melt of this liquid crystal epitaxy. To be done. This flux is usually Pb
O is used. However, when this PbO is used as a flux, it is unavoidable that a part of Pb 2+ is mixed in the grown crystal film, which makes it difficult to reduce the absorption loss of light. Even in the case of PbO flax, it has been reported that the light absorption can be lowered by controlling the growth temperature of the crystal film (Journal of Applied Physic.
s) Vol.45 P2867 ~ 2873 July 1974) By the way,
Again, this is not effective in the 0.8 μm wavelength band.

そこでPb2+が混入することのないように、Bi2O3のみを
フラックスとする融液を用いて液晶エピタキシーによっ
てBi置換の磁性ガーネット膜、すなわち希土類の一部を
Biで置換した磁性ガーネット膜を育成することが考えら
れる(ジャーナル オブ エレクトロ ケミカル ソサ
イアテイ(Journal of Electrochemical Society)Vol.
123 P1248〜1249 1976)。
Therefore, in order to prevent Pb 2+ from being mixed in, a Bi-substituted magnetic garnet film, that is, a part of the rare earth element, was removed by liquid crystal epitaxy using a melt containing only Bi 2 O 3 as a flux.
It is possible to grow a magnetic garnet film substituted with Bi (Journal of Electrochemical Society) Vol.
123 P1248 to 1249 1976).

ところが、実際上、このような方法によってBi置換の磁
性ガーネットを育成しても、光吸収の低下は充分得られ
ない。これは、本来Bi置換の磁性ガーネットの組成は、
例えば、 (▲Tm3+ 2.3▼ ▲Bi3+ 0.7▼)(▲Fe3+ 4.0▼ ▲Ga3+
1.0▼)O12……(2) であるべきものが、実際には、 ▲Tm3+ 2.3▼ ▲Bi3+ 0.7▼ ▲Fe2+ 2δ+δ′
▲Fe3+ 4.0−2δ−δ′▼ ▲Ga3+ 1.0▼ ▲P
4+ δ′▼ ▲O2- 12-δ……(3) で示されるようなPt4+および酸素空席δの発生によって
2価のFeイオンが発生してこれにより光吸収が生じるも
のと思われる。δ′はPtの混入量(原子数)でこのPtの
混入は、液晶エピタキシーに際して用いられるるつぼが
Ptであることにより、このるつぼのPtが融液中に拡散し
て生じるものである。
However, in reality, even if the Bi-substituted magnetic garnet is grown by such a method, the light absorption cannot be sufficiently reduced. This is because the composition of Bi-substituted magnetic garnet is
For example, (▲ Tm 3+ 2.3 ▼ ▲ Bi 3+ 0.7 ▼) (▲ Fe 3+ 4.0 ▼ ▲ Ga 3+
1.0 ▼) O 12 …… (2) is actually ▲ Tm 3+ 2.3 ▼ ▲ Bi 3+ 0.7 ▼ ▲ Fe 2+ 2δ + δ ′
▲ Fe 3+ 4.0-2 δ-δ ' ▼ ▲ Ga 3+ 1.0 ▼ ▲ P
t 4+ δ ′ ▼ ▲ O 2-12 ・ ・ It is considered that divalent Fe ions are generated by the generation of Pt 4+ and oxygen vacancy δ as shown in (3), which causes optical absorption. Be done. δ'is the amount of Pt mixed (the number of atoms). This Pt mixing is caused by the crucible used for liquid crystal epitaxy.
By being Pt, the Pt of this crucible is generated by diffusing in the melt.

尚、液晶エピタキシーによって磁気異方性を有するガー
ネット膜を得る方法として、フラックスにCaCO3を添加
したものの報告(マティリアル リサーチ ブルテン
(Material Research Bulltein)Vol.11,PP337〜246,19
76)があるが、この場合、そのフラックスはBi2O3単独
のものではなく、Bi2O3と共に、CeO2/K2O,或いはSiO2
/Na2O等が添加されるものであり、しかも光吸収につい
ての究明はなされていない。
In addition, as a method for obtaining a garnet film having magnetic anisotropy by liquid crystal epitaxy, a report of adding CaCO 3 to flux (Material Research Bulltein Vol. 11, PP337 to 246, 19)
76), but in this case, the flux is not Bi 2 O 3 alone, but Bi 2 O 3 together with CeO 2 / K 2 O, or SiO 2
/ Na 2 O, etc. are added, and the light absorption has not been clarified.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

前述したように従来方法によって得られるBi置換磁性ガ
ーネットによっても、0.8μm波長帯に関して光吸収が
充分小さいものが得られていないことに問題がある。
As described above, there is a problem in that Bi-substituted magnetic garnet obtained by the conventional method has not sufficiently obtained light absorption in the 0.8 μm wavelength band.

本発明は、このような問題点を解消するものであり、0.
8μm波長帯において高い透過率を有し、例えば光ディ
スク、光磁気ディスクの記録・再生装置において、この
光源として0.8μm波長帯の半導体レーザーを用いた場
合の戻り光防止の光アイソレータのファラデー回転素子
として用いて好適ならしめたBi置換磁性ガーネットの製
法を提供するものである。
The present invention solves such problems, and
It has a high transmittance in the 8 μm wavelength band and is used as a Faraday rotator element of an optical isolator for preventing return light when a semiconductor laser in the 0.8 μm wavelength band is used as a light source in a recording / reproducing device for optical disks, magneto-optical disks, etc. The present invention provides a method for producing a Bi-substituted magnetic garnet that is suitable for use.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明においては、ビスマス置換磁性ガーネットを、光
吸収の小さいガーネット基板上にBi2O3とガーネット構
成元素のみよりなる融液から液晶エピタキシャル(以下
LPEという)によって次に述べる特定組成の磁性ガーネ
ットを育成する。
In the present invention, a bismuth-substituted iron garnet, crystal epitaxial (hereinafter the light absorbing small garnet substrate from Bi 2 O 3 and the garnet structure element only consists of melt
LPE) is used to grow a magnetic garnet having the following specific composition.

すなわち、本発明においては、 Y3-x- δ1BixMI δ1Fe5-y- δ2−δ3MII δ2MIII yPt
δ3O12-δ4 の組成を有し、xを、0.5x2.0に選定し、yを、0
y2に選定し、δ+δを、0.8μm波長帯の光
吸収が極小となる値を中心に、その±15%の範囲に選定
する。この±15%の範囲の特定は、この範囲で、0.8μ
m波長帯の光吸収がその極小値より15%増範囲内になり
顕著にこの波長帯の光吸収率を充分小さくできたことを
認めたことによる。
That is, in the present invention, Y 3-x- δ1 Bi x M I δ1 Fe 5-y- δ2-δ3 M II δ2 M III y Pt
δ3 O 12 -δ4 X is selected to be 0.5x2.0 and y is set to 0.
Select y2, and select δ 1 + δ 2 within ± 15% of the value at which the light absorption in the 0.8 μm wavelength band is minimal. The specification of this ± 15% range is 0.8μ in this range.
This is because it was confirmed that the light absorption in the m wavelength band was within the range of 15% increase from the minimum value, and that the light absorptance in this wavelength band could be remarkably reduced.

尚、ここにδは製造工程中で混入するPtの原子数、δ
は酸素空席数である。
Here, δ 3 is the number of Pt atoms mixed during the manufacturing process, δ
4 is the number of oxygen vacant seats.

〔作用〕[Action]

本発明においては、Fe2+が存在しないBi置換磁性ガーネ
ットを構成するものであり、このようにすることによっ
てFe2+の存在による0.8μm波長帯における光吸収の増
加を回避する。
In the present invention, a Bi-substituted magnetic garnet in which Fe 2+ is not present is formed, and by doing so, an increase in light absorption in the 0.8 μm wavelength band due to the presence of Fe 2+ is avoided.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 Sm3Gd5O12基板上にLPEによってBi置換の磁性ガーネット
膜を育成した。このLPEは、 の組成の融液に、 で定義(この式における分子数は融液中のモル数を示
す)されるRにおいて、そのRが夫々3.0%,6.1
%,7,6%,9.1%,15.2%となるようにCaCO3を添加し
て夫々LPEによって磁性ガーネット膜を作製した。この
磁性ガーネット膜の育成面と育成後のSm3Gd5O12基板の
重量差から磁性ガーネット膜の膜厚を測定したところ基
板の片面当りの膜厚が40〜60μmであった。夫々の磁性
ガーネット膜について、電気抵抗率ρを測定した結果
は、第1図に示すようになり、Rが9%附近で極大値
をとり、ゼーベック効果で測定した各試料の導電型は同
図中に付記した通りであり、Rが9%程度より小さい
範囲でn型、R≧9%でp型であった。また、波長λ
=830nmの光に対する光吸収係数α830を測定した結果
は、第2図に示す通りであり、Ca2+添加により減少し、
が8%附近で最小を示す。このα830が最小となっ
た磁性ガーネット膜についてEPMA(エレクトロン・プロ
ーブ・マイクロ・アナリシス)による組成分析を行った
結果、この膜の組成は、 Y2.20Bi0.90Ca0.044Fe4.30Ga0.54Pt0.014012-δ Caは2価、Ptは4価、Y,Bi及びGaは3価で存在すると考
えられる。また、このように高い抵抗率を示す膜中に
は、Fe2+,Fe4+は存在しないと考えられ、すべてFe3+
存在していると考えられる。従って膜全体の電荷補償を
とるために必要な酸素空席δは、δ=0.015と推定
される。
Example 1 A Bi-substituted magnetic garnet film was grown by LPE on a Sm 3 Gd 5 O 12 substrate. This LPE is In the melt of composition, R 6 defined in (the number of molecules in this formula indicates the number of moles in the melt), the R 6 is 3.0% and 6.1, respectively.
%, 7.6%, 9.1%, 15.2% CaCO 3 was added, and magnetic garnet films were prepared by LPE. When the film thickness of the magnetic garnet film was measured from the difference in weight between the grown surface of this magnetic garnet film and the Sm 3 Gd 5 O 12 substrate after the growth, the film thickness per one surface of the substrate was 40 to 60 μm. The electrical resistivity ρ of each magnetic garnet film was measured, and the results are shown in Fig. 1. R 6 has a maximum value near 9%, and the conductivity type of each sample measured by Seebeck effect is the same. As shown in the drawing, the R 6 was n-type when R 6 was smaller than about 9%, and the p-type when R 6 ≧ 9%. Also, the wavelength λ
The result of measuring the light absorption coefficient α 830 for light of 830 nm is as shown in FIG. 2, which decreases with addition of Ca 2+ ,
R 6 shows a minimum around 8%. The composition of the magnetic garnet film with the minimum α 830 was analyzed by EPMA (electron probe micro analysis). As a result, the composition of this film was Y 2.20 Bi 0.90 Ca 0.044 Fe 4.30 Ga 0.54 Pt 0.014 0 12 - [delta] 4 Ca divalent, Pt is tetravalent, Y, Bi and Ga is believed to be present in the trivalent. In addition, it is considered that Fe 2+ and Fe 4+ do not exist in the film having such a high resistivity, and it is considered that all Fe 3+ exists. Therefore, the oxygen vacancies δ 4 required for charge compensation of the entire film are estimated to be δ 4 = 0.015.

つまり、Ca2+の添加による効果についてみると次のよう
になる。Ca2+を添加しないときは、Pt4+と酸素空席の存
在のためにFe2+が発生し、そのためn型となり、抵抗率
ρは小さい値となり、このFe2+による光吸収のため光吸
収係数α830が大きくなると思われる(ジャーナル オ
ブ アプライド フィジックス(Journal of Applied P
hysics)Vol.41 P1211(1970))。そして、Ca2+の添加に
よって膜中に入ったCa2+の分だけFe2+が減少し、低効率
ρは増加し、光吸収係数α830は低下することになる。
そして、このCa2+が、Pt4+と酸素空席量を補うだけ膜中
に入ると、Fe2+の発生が抑えられるので、光吸収係数α
830は最小となる。しかしながらCa2+が過剰に添加され
るとこれによりFe4+が発生し、これがため、電気抵抗率
ρは再び下がり、α830が増加してくる。そして、この
実施例1において、R=8±1%とすれば、この時、
膜中のCa2+は、0.044/分子式を中心とする、つまり、
λ=830nmにおける光吸収の最小値を中心とする±13%
の範囲にとどめられる。
That is, the effect of adding Ca 2+ is as follows. When not adding Ca 2+ is, Fe 2+ is generated due to the presence of Pt 4+ and oxygen vacancies, therefore becomes n-type, resistivity ρ becomes smaller, the light because of the light absorption by the Fe 2+ The absorption coefficient α 830 is expected to increase (Journal of Applied Physics).
hysics) Vol.41 P1211 (1970)). Then, an amount corresponding Fe 2+ of Ca 2+ that has entered in the film is reduced by the addition of Ca 2+, low efficiency ρ increases, the light absorption coefficient alpha 830 will decrease.
When this Ca 2+ enters the film to compensate for Pt 4+ and oxygen vacancies, the generation of Fe 2+ is suppressed, so the light absorption coefficient α
830 is the minimum. However, when Ca 2+ is added excessively, Fe 4+ is generated, which causes the electrical resistivity ρ to decrease again and α 830 to increase. Then, in this Example 1, if R 6 = 8 ± 1%, then at this time,
Ca 2+ in the membrane is centered on 0.044 / molecular formula, that is,
± 13% centered on the minimum value of light absorption at λ = 830 nm
Can be kept within the range of.

実施例2 Sm3Gd5O12基板上にLPEによってBi置換磁性ガーネット膜
を育成した。このLPEは、 の組成の融液に、前実施例で説明したと同様の において、このRが夫々6.1%,7.6%となるようにCa
CO3を添加して夫々LPEによって磁性ガーネット膜を作製
した。これらの磁性ガーネット膜の基板片面当りの膜厚
は、前実施例1と同様の測定方法で、CaCO3が添加され
ない場合は、4.9μmで、CaCO3添加では、40〜50μmと
なった。電気抵抗率ρは、CaCO3添加されない場合で小
さく、ゼーベック効果の測定により、n型を示したが、
第3図にその電気抵抗率ρの測定結果を示したように、
CaCO3添加によりρの値は大きくなり、p型を示した。
また、波長λ=830nmにおける光吸収係数α830は、第4
図に示すように、R=6.1%で最小を示した。尚、R
=0におけるα830は、濃厚が薄いために測定されて
いない。第3図及び第4図によれば、R=6.1%より
少し小さいところで、電荷補償組成にかなり近くなって
=6.1%のEPMAの分析結果は、 Y2.18Bi0.96Ca0.034Fe4.80Pt0.021012-δ となった。この膜は、p型であるのでFe4+が存在すると
考えられるがその量は、極く微量と考えられるので、酸
素空席δの値は、0.006程度であると推定される。
Example 2 A Bi-substituted magnetic garnet film was grown on a Sm 3 Gd 5 O 12 substrate by LPE. This LPE is To the melt of the same composition as described in the previous example. In this case, the R 6 should be adjusted to 6.1% and 7.6%, respectively.
Magnetic garnet films were prepared by LPE after adding CO 3 . The film thickness of each of these magnetic garnet films per one surface of the substrate was 4.9 μm when CaCO 3 was not added, and 40 to 50 μm when CaCO 3 was added, by the same measurement method as in Example 1. The electrical resistivity ρ was small when CaCO 3 was not added, and showed n-type by the Seebeck effect measurement.
As shown in the measurement result of the electrical resistivity ρ in FIG.
The value of ρ increased with the addition of CaCO 3 and exhibited p-type.
Further, the light absorption coefficient α 830 at the wavelength λ = 830 nm is
As shown in the figure, a minimum was shown at R 6 = 6.1%. Incidentally, R
The α 830 at 6 = 0 has not been measured due to the low richness. According to FIGS. 3 and 4, where R 6 = 6.1% than a little small, charge compensation composition analysis result of the R 6 = 6.1% of EPMA considerably closer to the, Y 2.18 Bi 0.96 Ca 0.034 Fe 4.80 Pt It became 0.021 0 12- δ. Since this film is p-type, it is considered that Fe 4+ is present, but the amount thereof is considered to be extremely small, so the value of oxygen vacancy δ 4 is estimated to be about 0.006.

この実施例2を実施例1と比較すると、融液中にGa2O3
があるかどうかによって酸素空席δが変化することに
なり、したがって電荷補償に必要なCaCO3量を予め決定
することはむずかしい。しかしPt4+も酸素空席も共に、
Fe2+を発生させるので、適量のCaCO3を入れることによ
って必ず電荷補償をとり、吸収を下げることができる。
Comparing this Example 2 with Example 1, Ga 2 O 3 was contained in the melt.
Oxygen vacancy δ 4 changes depending on whether or not there is, and therefore it is difficult to predetermine the amount of CaCO 3 required for charge compensation. However, both Pt 4+ and oxygen vacant seats,
Since Fe 2+ is generated, the charge can be compensated and the absorption can be reduced by adding an appropriate amount of CaCO 3 .

このように、Ca2+の添加によって光吸収係数α830を下
げることができる。すなわち、本発明による場合、Bi2O
3の単独のフラックスでLPE育成を行うものであるので、
冒頭に述べた従来におけるPbOフラックスを使用する場
合とは異なり、2価のイオンPb2+が意図せずに膜中にと
り込まれることはあり得ないので、例えば上述の実施例
におけるように、Ca2+イオンを添加しない場合には、必
ずFe2+の発生によるn型伝導を呈し、光吸収は高くなる
がCa2+により、Fe2+の発生を抑えることができるのであ
る。
Thus, the light absorption coefficient α 830 can be lowered by adding Ca 2+ . That is, according to the present invention, Bi 2 O
Since LPE is grown with the single flux of 3 ,
Unlike the case of using the conventional PbO flux described at the beginning, the divalent ion Pb 2+ cannot be unintentionally incorporated into the film, so that, for example, as in the above-described embodiment, Ca When 2+ ions are not added, n-type conduction is always caused by generation of Fe 2+ , and light absorption is high, but Ca 2+ can suppress generation of Fe 2+ .

尚、上述した例では、2価のイオンとしてCa2+のみを添
加した場合、つまり前記(1)式においてMIIを省略(δ
=0)し、MIのCa2+のみを添加した場合であるが、確実
に2価のイオンとなるM2+のCa2+,Sr2+,Ba2+,MIIのBe
2+,Mg2+を1種以上添加することによってFe2+の発生を
抑え、光吸収係数α810を小さくできる。尚、この場
合、Be2+,Mg2+(すなわちMII)はFeを置換して膜中に
とり込まれ、Ca2+,Sr2+,Ba2+はYと置換してとり込ま
れるものと思われるが、いずれもFe2+の発生を抑える効
果は同等である。
In the above-mentioned example, when only Ca 2+ is added as the divalent ion, that is, M II is omitted in the above formula (1) (δ 2
= 0), is a case of adding only Ca 2+ of M I, reliably Ca 2+ of M 2+ as a divalent ion, Sr 2+, Ba 2+, M II of Be
Generation of Fe 2+ can be suppressed and the light absorption coefficient α 810 can be reduced by adding at least one of 2+ and Mg 2+ . In this case, Be 2+ , Mg 2+ (that is, M II ) substitutes for Fe and is incorporated into the film, and Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ substitutes for Y and is incorporated. However, the effect of suppressing the generation of Fe 2+ is the same.

また、上述の現象は、Feと置換するGaに変えて他の3価
のAlを使用する場合においてもCa2+の添加によって同様
の効果が期待できる。この場合、一般にCa2+の偏析係数
は融液の組成によって変るので、吸収係数の極小を与え
るCa2+量は実施例1の場合と相違してくると考えられる
が、Ca2+量の選定によって必ず極小は得られるものであ
り、この極小を与えるCa2+量の前後±15%のCa2+を添加
すれば、光吸収に顕著な減少が得られることができるこ
とが確認された。
In addition, the above-mentioned phenomenon can be expected to have the same effect by adding Ca 2+ even when other trivalent Al is used instead of Ga substituting Fe. In this case, since the segregation coefficient of Ca 2+ generally changes depending on the composition of the melt, the Ca 2+ amount that gives the minimum absorption coefficient is considered to be different from that in Example 1, but the Ca 2+ amount It was confirmed that the minimum value is always obtained by the selection, and that a remarkable decrease in light absorption can be obtained by adding ± 15% Ca 2+ before and after the Ca 2+ amount giving this minimum value.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述したように本発明によれば、るつぼからのとり込み
によるPt、及び酸素空席によるFe2+の存在の問題を解消
したことによって0.8μm波長帯に対して光吸収の小さ
いBi置換磁性ガーネットを得ることができるので、これ
を例えば光アイソレータのファラデー回転素子として用
いることによって0.8μm波長帯の半導体レーザーを用
いる場合において戻り光はこれを阻止して半導体レーザ
ーにおいて安定な動作をなさしめ、順方向の光に関して
は高い透過率、すなわち低光損失とすることができるの
で、光ディスク、光磁気ディスク等の各種情報の記録・
再生光源系に用いることができ、実用上の利益は大であ
る。
As described above, according to the present invention, a Bi-substituted magnetic garnet having a small optical absorption in the 0.8 μm wavelength band is obtained by solving the problems of Pt due to incorporation from a crucible and Fe 2+ due to oxygen vacancies. Therefore, by using this as a Faraday rotation element of an optical isolator, for example, when a semiconductor laser in the wavelength band of 0.8 μm is used, the return light blocks this and a stable operation is performed in the semiconductor laser. Since it can have a high transmittance, that is, a low light loss, the recording / recording of various information on an optical disk, a magneto-optical disk, etc.
It can be used for a reproducing light source system and has a great practical advantage.

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

第1図,第2図及び第3図,第4図は本発明の説明に供
する抵抗率ρ及び光吸収係数αの測定曲線図、第5図は
本発明によるBi置換磁気ガーネットを適用し得る光アイ
ソレータの構成図である。 (1)はファラデー回転素子、(2)は偏光子、(3)は検光
子、(4)はマグネット、(5)は光源、(6)は光の被照射面
である。
1, 2 and 3 and 4 are measurement curve diagrams of the resistivity ρ and the light absorption coefficient α used in the explanation of the present invention, and FIG. 5 can be applied to the Bi-substituted magnetic garnet according to the present invention. It is a block diagram of an optical isolator. (1) is a Faraday rotator, (2) is a polarizer, (3) is an analyzer, (4) is a magnet, (5) is a light source, and (6) is a surface to be irradiated with light.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 敏郎 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−80106(JP,A) 特開 昭57−167608(JP,A) 特開 昭60−261051(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Toshiro Yamada 6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (56) References JP-A-56-80106 (JP, A) JP-A-SHO 57-167608 (JP, A) JP-A-60-261051 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Bi2O3と磁性ガーネット構成元素のみから
なる融液を用い、 液相エピタキシャル成長によって Y3-x- δ1BixMI δ1Fe5-y- δ2−δ3MII δ2MIII yPt
δ3O12- δ4 の組成を有し、上記xは、0.5x2.0に選定され、上
記yは、0y2に選定され、上記δ+δは、0.
8μm波長帯の光吸収が極小となる値を中心に、その±1
5%の範囲に選定したビスマス置換磁性ガーネットを得
ることを特徴とするビスマス置換磁性ガーネットの製
法。
1. A Y3 -x- δ1 Bi x M I δ1 Fe 5-y- δ2-δ3 M II δ2 M III is prepared by liquid phase epitaxial growth using a melt consisting of Bi 2 O 3 and a magnetic garnet constituent element only. y Pt
δ3 O 12- δ4 The above x is selected to be 0.5x2.0, the above y is selected to be 0y2, and the above δ 1 + δ 2 is 0.
± 1 around the value where the light absorption in the 8 μm wavelength band is minimal
A method for producing a bismuth-substituted magnetic garnet, which comprises obtaining a bismuth-substituted magnetic garnet selected in a range of 5%.
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