JPH07215799A - ガーネット結晶の成長方法 - Google Patents
ガーネット結晶の成長方法Info
- Publication number
- JPH07215799A JPH07215799A JP3192994A JP3192994A JPH07215799A JP H07215799 A JPH07215799 A JP H07215799A JP 3192994 A JP3192994 A JP 3192994A JP 3192994 A JP3192994 A JP 3192994A JP H07215799 A JPH07215799 A JP H07215799A
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- Japan
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- garnet
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガーネット結晶を液相エピタキシャルにより
成長する場合の単結晶育成に有効な低コスト，再現性良
好なガーネット結晶の成長方法を提供する。 【構成】 白金系材料により形成した坩堝４および基板
保持体６を有し、非磁性ガーネット基板17はレーザ加工
によって融液に浸漬されるガーネット成膜面17aと、融
液に浸漬されない取っ手部17bとに形成され、取っ手部1
7bに基板保持体６のホルダー部6aを装着してなる液相エ
ピタキシャル装置により、ガーネット結晶を成長させる
ようにする。
成長する場合の単結晶育成に有効な低コスト，再現性良
好なガーネット結晶の成長方法を提供する。 【構成】 白金系材料により形成した坩堝４および基板
保持体６を有し、非磁性ガーネット基板17はレーザ加工
によって融液に浸漬されるガーネット成膜面17aと、融
液に浸漬されない取っ手部17bとに形成され、取っ手部1
7bに基板保持体６のホルダー部6aを装着してなる液相エ
ピタキシャル装置により、ガーネット結晶を成長させる
ようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液相エピタキシャル法
により、磁気バルブ素子用あるいは磁気光学素子用液相
エピタキシャルガーネット結晶を成長する方法に関す
る。
により、磁気バルブ素子用あるいは磁気光学素子用液相
エピタキシャルガーネット結晶を成長する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術および課題】光通信や光計測の種々の分野
において、酸化物エピタキシャル膜が利用されている。
また、従来のフローティング法（ＦＺ法）や、フラック
ス法に比べて、量産性の良い液相エピタキシャル法（Ｌ
ＰＥ法）を用いてBi置換ガーネットが作られており、光
アイソレータや光磁気センサへのガーネットの応用が盛
んになっている。
において、酸化物エピタキシャル膜が利用されている。
また、従来のフローティング法（ＦＺ法）や、フラック
ス法に比べて、量産性の良い液相エピタキシャル法（Ｌ
ＰＥ法）を用いてBi置換ガーネットが作られており、光
アイソレータや光磁気センサへのガーネットの応用が盛
んになっている。
【０００３】一般に光アイソレータ用の結晶としては、
ファラデー回転角θの絶対値｜θ｜＝45degのものが、
また、使用波長1.3μmないし1.55μm帯では厚みは数百
μmないし１mm程度のガーネット結晶が必要である。ま
た、光磁界センサ用としては、必要な感度にもよるが、
数十μmないし１mm程度必要である。
ファラデー回転角θの絶対値｜θ｜＝45degのものが、
また、使用波長1.3μmないし1.55μm帯では厚みは数百
μmないし１mm程度のガーネット結晶が必要である。ま
た、光磁界センサ用としては、必要な感度にもよるが、
数十μmないし１mm程度必要である。
【０００４】図３は、従来のガーネット結晶のＬＰＥ成
長装置の模式断面図、図４は、その要部の基板保持体を
基板を装着して示す斜視図である。
長装置の模式断面図、図４は、その要部の基板保持体を
基板を装着して示す斜視図である。
【０００５】ＬＰＥ成長装置は、図３に示すように、断
熱構造体１と電気炉ヒータ２、および引上げ機構３を主
体に構成され、４は坩堝、５は育成材料の融液（以下メ
ルトという）である。また、図４において６は基板保持
体であり、図３の引上げ機構３の先端に装着され、基板
７を図のように保持する。
熱構造体１と電気炉ヒータ２、および引上げ機構３を主
体に構成され、４は坩堝、５は育成材料の融液（以下メ
ルトという）である。また、図４において６は基板保持
体であり、図３の引上げ機構３の先端に装着され、基板
７を図のように保持する。
【０００６】ＬＰＥ成長装置では、坩堝４にメルトを保
持しその温度を飽和温度以上とすることにより融液の均
一化をはかり、しかるのち、融液を飽和温度以下の適当
な過冷却温度に降温させ、その温度に保持しつつメルト
に基板７を浸してエピタキシャル成長を行う過程を繰り
返すものである。
持しその温度を飽和温度以上とすることにより融液の均
一化をはかり、しかるのち、融液を飽和温度以下の適当
な過冷却温度に降温させ、その温度に保持しつつメルト
に基板７を浸してエピタキシャル成長を行う過程を繰り
返すものである。
【０００７】従来、坩堝４の形成材料としては白金が、
また基板保持体６としては白金、または白金95％、金５
％の合金（以下白金系合金と呼ぶ）が用いられており
（例えば特開昭61-151090号公報、同63-117998号公
報）、また、結晶成長所用時間は成長する結晶の厚さに
もよるが、数時間ないし十数時間程度を要している。
また基板保持体６としては白金、または白金95％、金５
％の合金（以下白金系合金と呼ぶ）が用いられており
（例えば特開昭61-151090号公報、同63-117998号公
報）、また、結晶成長所用時間は成長する結晶の厚さに
もよるが、数時間ないし十数時間程度を要している。
【０００８】しかしながら、前述のような従来の基板保
持体６と基板７を使用すると、メルト５に浸漬され接触
するホルダー部Ａ部分が反応を起こし少しずつ溶解し、
溶けた白金は結晶成長過程でガーネット結晶中に取込ま
れ、その結晶により形成した光学素子等は光吸収ロスを
増大させる原因となる。
持体６と基板７を使用すると、メルト５に浸漬され接触
するホルダー部Ａ部分が反応を起こし少しずつ溶解し、
溶けた白金は結晶成長過程でガーネット結晶中に取込ま
れ、その結晶により形成した光学素子等は光吸収ロスを
増大させる原因となる。
【０００９】さらに、結晶成長時間が数時間ないし数十
時間となるため、例えばメルト５にPbＯ-Ｂ2Ｏ3-Bi2Ｏ3
系溶剤を使用して波長1.3μm用の光アイソレータ用の結
晶（ＲBi）3Fe5Ｏ12をCa-Mg-Zr置換型ＧＧＧ（ガドリニ
ウム ガリウム ガーネット）基板に300μm成長させる
場合、通常の基板保持体６では、そのホルダー部Ａ部分
が溶解し、次第に細くなって２，３回の使用にしか耐え
られない。また、ガーネット結晶の膜成長面に基板保持
体６のホルダー部Ａがあるため、ホルダー部Ａの周辺に
はガーネット結晶膜がうまく成長できず、ホルダー部に
メルト中のフラックスが堆積し、基板，成長膜，フラッ
クスの熱膨張に大きな差が出る為、常温に冷却した際ワ
レの原因となり、使用できるガーネット結晶の量が少な
くなるという問題がある。
時間となるため、例えばメルト５にPbＯ-Ｂ2Ｏ3-Bi2Ｏ3
系溶剤を使用して波長1.3μm用の光アイソレータ用の結
晶（ＲBi）3Fe5Ｏ12をCa-Mg-Zr置換型ＧＧＧ（ガドリニ
ウム ガリウム ガーネット）基板に300μm成長させる
場合、通常の基板保持体６では、そのホルダー部Ａ部分
が溶解し、次第に細くなって２，３回の使用にしか耐え
られない。また、ガーネット結晶の膜成長面に基板保持
体６のホルダー部Ａがあるため、ホルダー部Ａの周辺に
はガーネット結晶膜がうまく成長できず、ホルダー部に
メルト中のフラックスが堆積し、基板，成長膜，フラッ
クスの熱膨張に大きな差が出る為、常温に冷却した際ワ
レの原因となり、使用できるガーネット結晶の量が少な
くなるという問題がある。
【００１０】本発明の目的は、上記のような欠点を解決
し、ガーネット結晶を液相エピタキシャルにより成長す
る場合の単結晶育成に有効な低コスト，再現性良好なガ
ーネット結晶の成長方法を提供するものである。
し、ガーネット結晶を液相エピタキシャルにより成長す
る場合の単結晶育成に有効な低コスト，再現性良好なガ
ーネット結晶の成長方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するためになされたもので、本発明のガーネッ
ト結晶の成長方法は、白金系材料により形成した坩堝４
および基板保持体６を有し、非磁性ガーネット基板17は
レーザ加工によって融液に浸漬されるガーネット成膜面
17aと、融液に浸漬されない取っ手部17bとに形成され、
取っ手部17bに基板保持体６のホルダー部6aを装着して
なる液相エピタキシャル装置により、ガーネット結晶を
成長させるようにしたものである。
題を解決するためになされたもので、本発明のガーネッ
ト結晶の成長方法は、白金系材料により形成した坩堝４
および基板保持体６を有し、非磁性ガーネット基板17は
レーザ加工によって融液に浸漬されるガーネット成膜面
17aと、融液に浸漬されない取っ手部17bとに形成され、
取っ手部17bに基板保持体６のホルダー部6aを装着して
なる液相エピタキシャル装置により、ガーネット結晶を
成長させるようにしたものである。
【００１２】
【作用】一般に、ガーネット結晶を液相エピタキシャル
成長させる場合、メルト中のPt等をガーネット結晶中に
取込むと、ガーネット結晶中のFe3+イオンがFe2+やFe4+
となり、波長1.3μmないし1.55μmにおける光吸収ロス
を増大させる。この光吸収ロスは坩堝および、基板保持
体からメルトに溶解する白金の量を減ずることに有効で
あり、本発明によれば、基板保持体６のホルダー部6a部
分が溶解することなく、何回でも繰り返し使用でき、メ
ルトに溶解する白金の量も軽減されるので光吸収ロスが
軽減される。また、ガーネット結晶の膜成長面に基板保
持体６のホルダー部がないので、使用できるガーネット
結晶の量が多く、低コスト，再現性良好なガーネット結
晶の成長ができる。
成長させる場合、メルト中のPt等をガーネット結晶中に
取込むと、ガーネット結晶中のFe3+イオンがFe2+やFe4+
となり、波長1.3μmないし1.55μmにおける光吸収ロス
を増大させる。この光吸収ロスは坩堝および、基板保持
体からメルトに溶解する白金の量を減ずることに有効で
あり、本発明によれば、基板保持体６のホルダー部6a部
分が溶解することなく、何回でも繰り返し使用でき、メ
ルトに溶解する白金の量も軽減されるので光吸収ロスが
軽減される。また、ガーネット結晶の膜成長面に基板保
持体６のホルダー部がないので、使用できるガーネット
結晶の量が多く、低コスト，再現性良好なガーネット結
晶の成長ができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。図１は本発明の実施例の非磁性ガーネッ
ト基板を説明する図である。図２は本発明の実施例の基
板と基板保持体の関係を説明する図である。
して説明する。図１は本発明の実施例の非磁性ガーネッ
ト基板を説明する図である。図２は本発明の実施例の基
板と基板保持体の関係を説明する図である。
【００１４】本発明の実施例によるガーネット結晶の成
長方法は、白金系材料により形成した坩堝４および基板
保持体６を有し、非磁性ガーネット基板17はレーザ加工
によって融液に浸漬されるガーネット成膜面17aと、融
液に浸漬されない取っ手部17bとに形成され、取っ手部1
7bに基板保持体６のホルダー部6aを装着してなる液相エ
ピタキシャル装置により、ガーネット結晶を成長させる
ようにしたものである。
長方法は、白金系材料により形成した坩堝４および基板
保持体６を有し、非磁性ガーネット基板17はレーザ加工
によって融液に浸漬されるガーネット成膜面17aと、融
液に浸漬されない取っ手部17bとに形成され、取っ手部1
7bに基板保持体６のホルダー部6aを装着してなる液相エ
ピタキシャル装置により、ガーネット結晶を成長させる
ようにしたものである。
【００１５】ここで、基板保持体６のホルダー部6aを、
Zr添加Pt材料で構成すれば、ホルダー部6aの熱による変
形も少なくなり、非磁性ガーネット基板の取っ手部17b
とホルダー部6aとの固定が確実となる。
Zr添加Pt材料で構成すれば、ホルダー部6aの熱による変
形も少なくなり、非磁性ガーネット基板の取っ手部17b
とホルダー部6aとの固定が確実となる。
【００１６】実施例による、ガーネット結晶の成長方法
において、本発明の取っ手部17bを非磁性ガーネット基
板17にレーザ加工により形成したものと、従来の取っ手
部無しの基板７の両方を用いて、ＬＰＥ法により（ＲB
i）3Fe5Ｏ12（Ｒ：Ｙを含む希土類元素の１または２以
上の元素）磁性ガーネットを育成し、結晶性，素子チッ
プ枚数の比較実験を実施した結果を表１に示す。但し、
使用した基板サイズは２インチで、成長膜厚は450μmと
し、これを波長1.31μm用に270μmに研摩加工し、チッ
プ寸法２mm角で取り出した。
において、本発明の取っ手部17bを非磁性ガーネット基
板17にレーザ加工により形成したものと、従来の取っ手
部無しの基板７の両方を用いて、ＬＰＥ法により（ＲB
i）3Fe5Ｏ12（Ｒ：Ｙを含む希土類元素の１または２以
上の元素）磁性ガーネットを育成し、結晶性，素子チッ
プ枚数の比較実験を実施した結果を表１に示す。但し、
使用した基板サイズは２インチで、成長膜厚は450μmと
し、これを波長1.31μm用に270μmに研摩加工し、チッ
プ寸法２mm角で取り出した。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１より明らかなように、従来の非磁性ガ
ーネット基板に比べ、結晶性も良好で、得られるチツプ
枚数も多くなった。
ーネット基板に比べ、結晶性も良好で、得られるチツプ
枚数も多くなった。
【００１９】
【発明の効果】本発明によると、実施例で詳細に説明し
たとおり、基板保持体６のホルダー部6a部分が溶解する
ことなく、何回でも繰り返し使用でき、メルトに溶解す
る白金の量も軽減されるので、光吸収ロスが軽減され
る。また、ガーネット結晶の膜成長面に基板保持体６の
ホルダー部がない為、フラックスが堆積せず、クラッ
ク，ワレが発生しないので、使用できるガーネット結晶
の量が多く取れ、低コスト，再現性良好なガーネット結
晶を提供できる。
たとおり、基板保持体６のホルダー部6a部分が溶解する
ことなく、何回でも繰り返し使用でき、メルトに溶解す
る白金の量も軽減されるので、光吸収ロスが軽減され
る。また、ガーネット結晶の膜成長面に基板保持体６の
ホルダー部がない為、フラックスが堆積せず、クラッ
ク，ワレが発生しないので、使用できるガーネット結晶
の量が多く取れ、低コスト，再現性良好なガーネット結
晶を提供できる。
【図１】本発明の実施例の非磁性ガーネット基板を説明
する図。
する図。
【図２】本発明の実施例の基板と基板保持体の関係を説
明する図。
明する図。
【図３】従来のガーネット結晶のＬＰＥ成長装置の模式
断面図。
断面図。
【図４】従来の基板を基板保持体に装着して示す斜視
図。
図。
１ 断熱構造体 ２ 電気炉ヒータ ３ 引上げ機構 ４ 坩堝 ５ エッチング材料の融液（メルト） ６ 基板保持体 6a ホルダー部 ７，17 非磁性ガーネット基板 17a ガーネット成膜面17a 17b 取っ手部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 誠 青森県黒石市大字下目内沢字小屋敷添５番 １号 並木精密宝石株式会社青森黒石工場 内
Claims (2)
- 【請求項１】 白金系材料により形成した坩堝および基
板保持体を有し、非磁性ガーネット基板はレーザ加工等
によって融液に浸漬されるガーネット成膜面と、融液に
浸漬されない取っ手部とに形成され、前記取っ手部に基
板保持体のホルダー部を装着してなる液相エピタキシャ
ル装置により、ガーネット結晶を成長することを特徴と
するガーネット結晶の成長方法。 - 【請求項２】 白金系材料により形成した坩堝を使用し
た液相エピタキシャル装置において、前記坩堝中の融液
に浸漬するためのガーネット基板のそのホルダー装着部
分を、下面から中程まで切欠き部を形成し、ホルダーと
の引掛け部とすることを特徴とするガーネット基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3192994A JPH07215799A (ja) | 1994-02-02 | 1994-02-02 | ガーネット結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3192994A JPH07215799A (ja) | 1994-02-02 | 1994-02-02 | ガーネット結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07215799A true JPH07215799A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=12344672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3192994A Withdrawn JPH07215799A (ja) | 1994-02-02 | 1994-02-02 | ガーネット結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07215799A (ja) |
-
1994
- 1994-02-02 JP JP3192994A patent/JPH07215799A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010403 |