JPH0748425B2 - マイクロ波素子 - Google Patents
マイクロ波素子Info
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- JPH0748425B2 JPH0748425B2 JP1229529A JP22952989A JPH0748425B2 JP H0748425 B2 JPH0748425 B2 JP H0748425B2 JP 1229529 A JP1229529 A JP 1229529A JP 22952989 A JP22952989 A JP 22952989A JP H0748425 B2 JPH0748425 B2 JP H0748425B2
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- lattice constant
- microwave
- garnet
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は酸化物ガーネット単結晶を用いたマイクロ波素
子に関するものである。
子に関するものである。
（従来の技術とその問題点） 従来、マイクロ波素子用の磁性材料としてはフラックス
法で育成されたYIG結晶が使われていたが、フラックス
法で作られたマイクロ波素子は製造コストが高いという
不利があるためにこれについては半導体工業で開発され
たウエーハプロセス技術が応用できる液相エピタキシャ
ル法で育成したYIG結晶を使用することが提案されてい
る。
法で育成されたYIG結晶が使われていたが、フラックス
法で作られたマイクロ波素子は製造コストが高いという
不利があるためにこれについては半導体工業で開発され
たウエーハプロセス技術が応用できる液相エピタキシャ
ル法で育成したYIG結晶を使用することが提案されてい
る。
しかし、このYIG結晶は格子定数が12.376Åであり、一
方基板として用いる単結晶の格子定数はガドリニウム・
ガリウム・ガーネット（以下GGGと略記する）が12.383
Å、一部をCa、MgまたはZrで置換したGGGが12.45Å、1
2.496Å、サマリム・ガリウム・ガーネット（以下SGGと
略記する）が12.438Å、ネオジム・ガリウム・ガーネッ
ト（以下NGGと略記する）が12.508Åで、いずれの場合
もYIG結晶の格子定数とは合致しない。このため、この
ような基板単結晶上に育成したYIG結晶のエピタキシャ
ル膜と基板結晶の格子定数のミスマッチが増大し、この
ミスマッチに基づいて歪が増大し、極端な場合にはエピ
タキシャル膜に割れが発生するという不利が生ずる。ま
た、YIGを用いたマイクロ波素子は吸収スペクトルの半
値幅（△Ｈ）が大きくなり、共振周波数の温度依存性
（TCF）が大きくなるという問題があった。
方基板として用いる単結晶の格子定数はガドリニウム・
ガリウム・ガーネット（以下GGGと略記する）が12.383
Å、一部をCa、MgまたはZrで置換したGGGが12.45Å、1
2.496Å、サマリム・ガリウム・ガーネット（以下SGGと
略記する）が12.438Å、ネオジム・ガリウム・ガーネッ
ト（以下NGGと略記する）が12.508Åで、いずれの場合
もYIG結晶の格子定数とは合致しない。このため、この
ような基板単結晶上に育成したYIG結晶のエピタキシャ
ル膜と基板結晶の格子定数のミスマッチが増大し、この
ミスマッチに基づいて歪が増大し、極端な場合にはエピ
タキシャル膜に割れが発生するという不利が生ずる。ま
た、YIGを用いたマイクロ波素子は吸収スペクトルの半
値幅（△Ｈ）が大きくなり、共振周波数の温度依存性
（TCF）が大きくなるという問題があった。
（発明の構成） 本発明はこのような不利を解決した高品質のマイクロ波
素子用材料として有用とされる酸化物ガーネット単結晶
を用いたマイク波素子に関するもので、これは基体単結
晶の上にこの基体単結晶と格子定数が合致する組成式
（Ｙ１−ｘＭｘ）ａFe８−ａO12または（Ｙ
１−ｘＭｘ）ａ（Fe１−ｙＮｙ）８−ａO12（ここにＭ
はLa、Bi、Gd、Luから、またＮはAl、Ga、In、Scから選
択される少なくとも１つの元素、ｘは０＜ｘ＜0.90、ｙ
は0.10≦ｙ≦0.20、ａは3.1≧ａ≧3.0）で示される磁性
膜結晶をエピタキシャル成長させてなる酸化物ガーネッ
ト単結晶を用いてなることを特徴とするものである。
素子用材料として有用とされる酸化物ガーネット単結晶
を用いたマイク波素子に関するもので、これは基体単結
晶の上にこの基体単結晶と格子定数が合致する組成式
（Ｙ１−ｘＭｘ）ａFe８−ａO12または（Ｙ
１−ｘＭｘ）ａ（Fe１−ｙＮｙ）８−ａO12（ここにＭ
はLa、Bi、Gd、Luから、またＮはAl、Ga、In、Scから選
択される少なくとも１つの元素、ｘは０＜ｘ＜0.90、ｙ
は0.10≦ｙ≦0.20、ａは3.1≧ａ≧3.0）で示される磁性
膜結晶をエピタキシャル成長させてなる酸化物ガーネッ
ト単結晶を用いてなることを特徴とするものである。
すなわち、本発明者らは共振周波数の温度依存性と基板
結晶とエピタキシャル成長層との格子定数のミスマッチ
がなく、育成される膜にピットを生じさせないマイクロ
波素子材料の開発について種々検討した結果、基板材料
として格子定数が一定である公知の基板単結晶を使用
し、これにエピタキシャル成長させるべき磁性膜結晶は
この基板単結晶の格子定数に±0.003Åの範囲で合致す
るものとするということから、公知のYIG結晶の｛Ｃ｝
サイトを占めているイットリウム（Ｙ）をＹとイオン半
径が異なり、かつマイクロ波吸収スペクトル線幅を大き
くしない元素であるランタン（La）、ビスマス（Bi）、
ガドリニウム（Gd）、ルテチウム（Lu）で置換したも
の、およびさらにFeの一部をAl、Ga、In、Scで置換した
もの、したがって組成式（Ｙ１−ｘＭｘ）ａFe８−ａO
12または（Ｙ１−ｘＭｘ）ａ（Fe１−ｙＮｙ）８−ａO
12（ここにＭはLa、Bi、Gd、Luから、またＮはAl、Ga、
In、Scら選択される少なくとも１つの元素、ｘは０＜ｘ
＜0.90、ｙは0.10≦ｙ≦0.20、ａは3.1≧ａ≧3.0）で示
される酸化物ガーネット単結晶を用いてなるマイクロ波
素子とすればよいということを見出し、前記した基板単
結晶の上にこのYIG結晶のＹを部分的にLa、Bi、Gd、Lu
で置換して、またさらにFeを部分的にAl、Ga、In、Scで
置換してこの基板単結晶の格子定数に合致する格子定数
をもつようにした磁性膜結晶をエピタキシャル成長させ
たところ、このものは格子定数のミスマッチが防止され
るので、クラック、ビットが生じ難く、特にこれらより
なるマイクロ波素子はマイクロ波吸収スペクトルの半値
幅（△Ｈ）が小さく、また共振周波数の温度依存性（TC
F）が小さくなるというすぐれた特性を示すということ
を確認し、ここに使用する基板単結晶、エピタキシャル
膜の組成、この製造方法について研究を進めて本発明を
完成させた。
結晶とエピタキシャル成長層との格子定数のミスマッチ
がなく、育成される膜にピットを生じさせないマイクロ
波素子材料の開発について種々検討した結果、基板材料
として格子定数が一定である公知の基板単結晶を使用
し、これにエピタキシャル成長させるべき磁性膜結晶は
この基板単結晶の格子定数に±0.003Åの範囲で合致す
るものとするということから、公知のYIG結晶の｛Ｃ｝
サイトを占めているイットリウム（Ｙ）をＹとイオン半
径が異なり、かつマイクロ波吸収スペクトル線幅を大き
くしない元素であるランタン（La）、ビスマス（Bi）、
ガドリニウム（Gd）、ルテチウム（Lu）で置換したも
の、およびさらにFeの一部をAl、Ga、In、Scで置換した
もの、したがって組成式（Ｙ１−ｘＭｘ）ａFe８−ａO
12または（Ｙ１−ｘＭｘ）ａ（Fe１−ｙＮｙ）８−ａO
12（ここにＭはLa、Bi、Gd、Luから、またＮはAl、Ga、
In、Scら選択される少なくとも１つの元素、ｘは０＜ｘ
＜0.90、ｙは0.10≦ｙ≦0.20、ａは3.1≧ａ≧3.0）で示
される酸化物ガーネット単結晶を用いてなるマイクロ波
素子とすればよいということを見出し、前記した基板単
結晶の上にこのYIG結晶のＹを部分的にLa、Bi、Gd、Lu
で置換して、またさらにFeを部分的にAl、Ga、In、Scで
置換してこの基板単結晶の格子定数に合致する格子定数
をもつようにした磁性膜結晶をエピタキシャル成長させ
たところ、このものは格子定数のミスマッチが防止され
るので、クラック、ビットが生じ難く、特にこれらより
なるマイクロ波素子はマイクロ波吸収スペクトルの半値
幅（△Ｈ）が小さく、また共振周波数の温度依存性（TC
F）が小さくなるというすぐれた特性を示すということ
を確認し、ここに使用する基板単結晶、エピタキシャル
膜の組成、この製造方法について研究を進めて本発明を
完成させた。
本発明の酸化物ガーネット単結晶を構成するガーネット
基板単結晶は格子定数が12.383ÅであるGGG、格子定数
が12.438ÅであるSGG、格子定数が12.508ÅであるNGG、
GGGにCa、Zrを置換して格子定数を12.45としたSOG（信
越化学工業（株）製商品名）およびGGGにCa、Zr、Mgを
置換して格子定数を12.496ÅとしたNOG（信越化学工業
（株）製商品名）が例示される。なお、これらの基板単
結晶はいずれも公知のものであるが、これらはGd2O3、S
m2O3、Nd2O3または必要に応じCaO、MgO、ZrOなどのドー
パント材をそれぞれGa2O3の所定量と共にルツボに仕込
み、高周波誘導でそれぞれの融点以上の温度に加熱して
溶融したのち、この溶液からチヨクラルスキー法で単結
晶を引上げることによって得ることができるが、このも
のはこの単結晶から切り出したウェーハを例えば熱リン
酸でエッチングしたのち格子定数を測定すると12.383〜
12.508Åを示すことが確認された。
基板単結晶は格子定数が12.383ÅであるGGG、格子定数
が12.438ÅであるSGG、格子定数が12.508ÅであるNGG、
GGGにCa、Zrを置換して格子定数を12.45としたSOG（信
越化学工業（株）製商品名）およびGGGにCa、Zr、Mgを
置換して格子定数を12.496ÅとしたNOG（信越化学工業
（株）製商品名）が例示される。なお、これらの基板単
結晶はいずれも公知のものであるが、これらはGd2O3、S
m2O3、Nd2O3または必要に応じCaO、MgO、ZrOなどのドー
パント材をそれぞれGa2O3の所定量と共にルツボに仕込
み、高周波誘導でそれぞれの融点以上の温度に加熱して
溶融したのち、この溶液からチヨクラルスキー法で単結
晶を引上げることによって得ることができるが、このも
のはこの単結晶から切り出したウェーハを例えば熱リン
酸でエッチングしたのち格子定数を測定すると12.383〜
12.508Åを示すことが確認された。
また、この基板単結晶上にLPE法でエピタキシャル成長
させる構造体は上記したように組成式が（Ｙ
１−ｘＭｘ）ａ Fe８−ａO12または（Ｙ１−ｘＭｘ）ａ
（Fe１−ｙＮｙ）８−ａO12で示され、このＭがLa、B
i、Gd、LuまたＮがAl、Ga、In、Scの少なくとも１種の
元素から選択されるもので、ｘは０＜ｘ＜0.90、ｙは0.
10≦ｙ≦0.20、ａは3.1≧ａ≧3.0の範囲の値のものとさ
れる。これは従来公知のYIG単結晶の｛Ｃ｝サイトを占
めるＹをそれとはイオン半径が異なり、かつマイクロ波
吸収スペクトル線幅を大きくしない元素であるLa、Bi、
Gd、Luで置換したもの、また場合によってはさらにFeの
一部をAl、Ga、In、Scで置換したものとし、この置換量
を調節してこのものの格子定数を上記した基板単結晶の
格子定数と±0.003Åの誤差範囲内で合致するようにす
ると、このものを基板単結晶上にエピタキシャル結晶さ
せたときに格子定数のミスマッチが防止されるのでクラ
ック、ビットが生じなくなり、特にマイクロ波素子とし
てすぐれた物性をもつ酸化物ガーネット単結晶が得られ
るという本発明者らの見出した新知見にもとづくもので
ある。
させる構造体は上記したように組成式が（Ｙ
１−ｘＭｘ）ａ Fe８−ａO12または（Ｙ１−ｘＭｘ）ａ
（Fe１−ｙＮｙ）８−ａO12で示され、このＭがLa、B
i、Gd、LuまたＮがAl、Ga、In、Scの少なくとも１種の
元素から選択されるもので、ｘは０＜ｘ＜0.90、ｙは0.
10≦ｙ≦0.20、ａは3.1≧ａ≧3.0の範囲の値のものとさ
れる。これは従来公知のYIG単結晶の｛Ｃ｝サイトを占
めるＹをそれとはイオン半径が異なり、かつマイクロ波
吸収スペクトル線幅を大きくしない元素であるLa、Bi、
Gd、Luで置換したもの、また場合によってはさらにFeの
一部をAl、Ga、In、Scで置換したものとし、この置換量
を調節してこのものの格子定数を上記した基板単結晶の
格子定数と±0.003Åの誤差範囲内で合致するようにす
ると、このものを基板単結晶上にエピタキシャル結晶さ
せたときに格子定数のミスマッチが防止されるのでクラ
ック、ビットが生じなくなり、特にマイクロ波素子とし
てすぐれた物性をもつ酸化物ガーネット単結晶が得られ
るという本発明者らの見出した新知見にもとづくもので
ある。
この式（Ｙ１−ｘＭｘ）ａ Fe８−ａO12または（Ｙ
１−ｘＭｘ）ａ（Fe１−ｙＮｙ）８−ａO12で示される
単結晶は白金ルツボ中にY2O3、Fe2O3、M2O3（Ｍは前記
に同じ）またはN2O3（Ｎは前記に同じ）をフラックスと
してのPbO、B2O3と共に仕込み、1,050〜1,150℃に加熱
してこれを融解させたのち750〜950℃まで温度を下げ、
この融液からLPE法で単結晶を成長させることによって
得ることができるが、このものの格子定数はここに添加
する各成分の量を調節することによって行えばよい。
１−ｘＭｘ）ａ（Fe１−ｙＮｙ）８−ａO12で示される
単結晶は白金ルツボ中にY2O3、Fe2O3、M2O3（Ｍは前記
に同じ）またはN2O3（Ｎは前記に同じ）をフラックスと
してのPbO、B2O3と共に仕込み、1,050〜1,150℃に加熱
してこれを融解させたのち750〜950℃まで温度を下げ、
この融液からLPE法で単結晶を成長させることによって
得ることができるが、このものの格子定数はここに添加
する各成分の量を調節することによって行えばよい。
なお、このものは基板単結晶にエピタキシャル成長させ
るのであるが、これは酸化物ガーネット単結晶の各金属
成分の酸化物とフラックス成分からなる融液中に基板単
結晶を浸漬し、これを引き上げることによってこの基板
単結晶面上にこれをエピタキシャル成長させるようにす
ればよい。
るのであるが、これは酸化物ガーネット単結晶の各金属
成分の酸化物とフラックス成分からなる融液中に基板単
結晶を浸漬し、これを引き上げることによってこの基板
単結晶面上にこれをエピタキシャル成長させるようにす
ればよい。
つぎに本発明の各基板単結晶と±0.003Å〜±0.01Åの
範囲で合致する酸化物ガーネット単結晶を第１表、第２
表に示す。
範囲で合致する酸化物ガーネット単結晶を第１表、第２
表に示す。
上記したような方法で得られる本発明のマイクロ波素子
に使用される酸化物ガーネット単結晶は、基板単結晶と
エピタキシャル成長層との格子定数のミスマッチもな
く、さらには育成されたエピタキシャル膜にビットを生
じることもないので、これを用いたマイクロ波素子はマ
イクロ波吸収スペクトルの半値幅（△Ｈ）が2.0Oe以下
と小さく、すぐれた特性をもつものとなり、また共振周
波数の温度依存性（TCF）もなく、このものは例えば周
波数100MHzから数10GHzのマイクロ波帯で使用されるマ
イクロ波素子、例えばアイソレーター、サーキュレータ
ーとして有用とされる。
に使用される酸化物ガーネット単結晶は、基板単結晶と
エピタキシャル成長層との格子定数のミスマッチもな
く、さらには育成されたエピタキシャル膜にビットを生
じることもないので、これを用いたマイクロ波素子はマ
イクロ波吸収スペクトルの半値幅（△Ｈ）が2.0Oe以下
と小さく、すぐれた特性をもつものとなり、また共振周
波数の温度依存性（TCF）もなく、このものは例えば周
波数100MHzから数10GHzのマイクロ波帯で使用されるマ
イクロ波素子、例えばアイソレーター、サーキュレータ
ーとして有用とされる。
つぎに本発明の実施例をあげるが、例中におけるマイク
ロ波吸収スペクトルの測定は次記によって行なったもの
である。
ロ波吸収スペクトルの測定は次記によって行なったもの
である。
［マイクロ波吸収スペクトル］ 得られたエピタキシャルウェーハから試料として2.6×
2.6mmの小片を切出し、これを強磁性共鳴装置によりマ
イクロ波吸収スペクトルを測定し、その半値幅（△Ｈ）
を求めた。
2.6mmの小片を切出し、これを強磁性共鳴装置によりマ
イクロ波吸収スペクトルを測定し、その半値幅（△Ｈ）
を求めた。
実施例１ 基板としてGGG単結晶ウェーハを用い、第３表に示すエ
ピタキシャル膜を形成させる金属成分の酸化物の所定量
をフラックス成分としてのPbO、B2O3と共に白金ルツボ
に仕込み、1,100℃に加熱してこれを溶融させ、この融
液からLPE法でGGG単結晶ウェーハの＜111＞方向にエピ
タキシャル膜を厚さ50μｍに成長させて酸化物ガーネッ
ト単結晶を作ったところ、これらの格子定数は第３表に
示した値となり、基板単結晶としてのGGGのそれにほぼ
合致しており、これらのウェーハ表面を顕微鏡で観察し
たところ、これにはそのいずれにもクラック、ヒビとい
う欠陥はみられなかった。
ピタキシャル膜を形成させる金属成分の酸化物の所定量
をフラックス成分としてのPbO、B2O3と共に白金ルツボ
に仕込み、1,100℃に加熱してこれを溶融させ、この融
液からLPE法でGGG単結晶ウェーハの＜111＞方向にエピ
タキシャル膜を厚さ50μｍに成長させて酸化物ガーネッ
ト単結晶を作ったところ、これらの格子定数は第３表に
示した値となり、基板単結晶としてのGGGのそれにほぼ
合致しており、これらのウェーハ表面を顕微鏡で観察し
たところ、これにはそのいずれにもクラック、ヒビとい
う欠陥はみられなかった。
また、これらのエピタキシャルウェーハから2.6×2.6mm
の小片を切出し、これを用いた強磁性共鳴装置につい
て、マイクロ波吸収スペクトルの半値幅（△Ｈ）をもと
めたところ、これは△Ｈ＝0.60eと良好な値を示した。
の小片を切出し、これを用いた強磁性共鳴装置につい
て、マイクロ波吸収スペクトルの半値幅（△Ｈ）をもと
めたところ、これは△Ｈ＝0.60eと良好な値を示した。
実施例２ 基板としてSGG単結晶を用い、エピタキシャル膜を形成
させる成分のY2O3、Bi2O3、Fe2O3の配合比を変えて実施
例１と同様に処理してSGG単結晶ウェーハの＜111＞方向
に式（Ｙ0.74Bi0.26）3.04O12で示されるエピタキシャ
ル膜を厚さ540μｍに成長させて酸化物ガーネット単結
晶を作ったところ、このものの格子定数は12.438Åで基
板単結晶としてのSGGのそれに合致しており、このウェ
ーハ表面を顕微鏡で観察したところ、これにはクラッ
ク、ヒビという欠陥はみられなかった。
させる成分のY2O3、Bi2O3、Fe2O3の配合比を変えて実施
例１と同様に処理してSGG単結晶ウェーハの＜111＞方向
に式（Ｙ0.74Bi0.26）3.04O12で示されるエピタキシャ
ル膜を厚さ540μｍに成長させて酸化物ガーネット単結
晶を作ったところ、このものの格子定数は12.438Åで基
板単結晶としてのSGGのそれに合致しており、このウェ
ーハ表面を顕微鏡で観察したところ、これにはクラッ
ク、ヒビという欠陥はみられなかった。
また、実施例１と同様にこのエピタキシャルウェーハを
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波吸収スペクト
ルの半値幅（△Ｈ）を求めたところ、これは△Ｈ＝1.10
eと良好な値を示した。
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波吸収スペクト
ルの半値幅（△Ｈ）を求めたところ、これは△Ｈ＝1.10
eと良好な値を示した。
実施例３ 基板としてNGG単結晶ウェーハを用い、エピタキシャル
膜を形成させる成分のY2O3、Bi2O3、Fe2Oの配合比を変
えて実施例１と同様に処理してNGG単結晶ウェーハの＜1
11＞方向に（Ｙ0.44Bi0.56）3.02O12で示されるエピタ
キシャル膜を厚さ50μｍに成長させて酸化物ガーネット
単結晶を作ったところ、このものの格子定数は12.508Å
で基板単結晶としてのNGGのそれに合致しており、この
ウェーハ表面を顕微鏡で観察したところ、これにはクラ
ック、ヒビという欠陥はみられなかった。
膜を形成させる成分のY2O3、Bi2O3、Fe2Oの配合比を変
えて実施例１と同様に処理してNGG単結晶ウェーハの＜1
11＞方向に（Ｙ0.44Bi0.56）3.02O12で示されるエピタ
キシャル膜を厚さ50μｍに成長させて酸化物ガーネット
単結晶を作ったところ、このものの格子定数は12.508Å
で基板単結晶としてのNGGのそれに合致しており、この
ウェーハ表面を顕微鏡で観察したところ、これにはクラ
ック、ヒビという欠陥はみられなかった。
また実施例１と同様に、このエピタキシャルウェーハを
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波吸収スペクト
ルの半値幅（△Ｈ）を求めたところ、これは△Ｈ＝1.70
eと良好な値を示した。
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波吸収スペクト
ルの半値幅（△Ｈ）を求めたところ、これは△Ｈ＝1.70
eと良好な値を示した。
実施例４ 基板としてGGGの一部をCa、Zrで置換し、格子常数を12.
45ÅとしたSOG（前出）ウェーハを用い、エピタキシャ
ル膜を形成させる成分のY2O3、Bi2O3、Fe2O3の配合比を
変えて実施例１と同様に処理してSOG単結晶ウェーハの
＜111＞方向に式（Ｙ0.68Bi0.32）3.04O12で示されるエ
ピタキシャル膜を厚さ50μｍに成長させて酸化物ガーネ
ット単結晶を作ったところ、このものの格子定数は12.4
5Åで基板単結晶としてのSOGのそれに合致しており、こ
のウェーハ表面を顕微鏡で観察したところ、これにはク
ラック、ヒビという欠陥はみられなかった。
45ÅとしたSOG（前出）ウェーハを用い、エピタキシャ
ル膜を形成させる成分のY2O3、Bi2O3、Fe2O3の配合比を
変えて実施例１と同様に処理してSOG単結晶ウェーハの
＜111＞方向に式（Ｙ0.68Bi0.32）3.04O12で示されるエ
ピタキシャル膜を厚さ50μｍに成長させて酸化物ガーネ
ット単結晶を作ったところ、このものの格子定数は12.4
5Åで基板単結晶としてのSOGのそれに合致しており、こ
のウェーハ表面を顕微鏡で観察したところ、これにはク
ラック、ヒビという欠陥はみられなかった。
また実施例１と同様に、このエピタキシャルウェーハを
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波吸収スペクト
ルの半値幅（△Ｈ）を求めたところ、これは△Ｈ＝1.30
eと良好な値を示した。
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波吸収スペクト
ルの半値幅（△Ｈ）を求めたところ、これは△Ｈ＝1.30
eと良好な値を示した。
実施例５ 基板としてGGGの一部をCa、Zr、Mgで置換し、格子定数
を12.496ÅとしたNOG（前出）ウェーハを用い、第４表
に示す各エピタキシャル膜を形成させる金属成分の酸化
物の所定量とフラックス成分よりなる融液より実施例１
と同様に処理してNOG単結晶ウェーハの＜111＞方向にエ
ピタキシャル膜を厚さ50μｍに成長させて酸化物ガーネ
ット単結晶を作ったところ、これらの格子定数は第４表
に示した値となり、単結晶としてのNOGのそれにほぼ合
致しており、これらのウェーハ表面を顕微鏡で観察した
ところ、これにはそのいずれにもクラック、ヒビという
欠陥はみられなかった。
を12.496ÅとしたNOG（前出）ウェーハを用い、第４表
に示す各エピタキシャル膜を形成させる金属成分の酸化
物の所定量とフラックス成分よりなる融液より実施例１
と同様に処理してNOG単結晶ウェーハの＜111＞方向にエ
ピタキシャル膜を厚さ50μｍに成長させて酸化物ガーネ
ット単結晶を作ったところ、これらの格子定数は第４表
に示した値となり、単結晶としてのNOGのそれにほぼ合
致しており、これらのウェーハ表面を顕微鏡で観察した
ところ、これにはそのいずれにもクラック、ヒビという
欠陥はみられなかった。
また、実施例１と同様にこのエピタキシャルウェーハを
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波周波スペクト
ルの半値幅（△Ｈ）を求めたところを、これらはいずれ
も△Ｈ＝1.40eと良好な値を示した。
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波周波スペクト
ルの半値幅（△Ｈ）を求めたところを、これらはいずれ
も△Ｈ＝1.40eと良好な値を示した。
実施例６ 基板としてGGG単結晶を使用し、第５表に示した各エピ
タキシャル膜を形成する金属成分の酸化物の所定量をフ
ラックス成分としてのPbO、B2O3と共に白金ルツボに仕
込み、実施例１と同様に処理し、この融液からLPE法でG
GG単結晶の＜111＞方向にエピタキシャル膜を厚さ50μ
ｍに成長させて酸化物ガーネット単結晶を作ったとこ
ろ、これらの格子定数は第５表に示した結果となり、GG
Gのそれにほぼ合致しており、これらのウェーハの表面
を顕微鏡で観察したところ、これらにはそのいずれにも
クラック、ヒビの欠陥はみられなかった。
タキシャル膜を形成する金属成分の酸化物の所定量をフ
ラックス成分としてのPbO、B2O3と共に白金ルツボに仕
込み、実施例１と同様に処理し、この融液からLPE法でG
GG単結晶の＜111＞方向にエピタキシャル膜を厚さ50μ
ｍに成長させて酸化物ガーネット単結晶を作ったとこ
ろ、これらの格子定数は第５表に示した結果となり、GG
Gのそれにほぼ合致しており、これらのウェーハの表面
を顕微鏡で観察したところ、これらにはそのいずれにも
クラック、ヒビの欠陥はみられなかった。
また、実施例１と同様にこのエピタキシャルウェーハを
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波吸収スペクト
ルを測定し、その半値幅△Ｈを求めたところ、これらは
いずれも△Ｈ＝0.700eと良好な値を示した。
用いた強磁性共鳴装置を用いてマイクロ波吸収スペクト
ルを測定し、その半値幅△Ｈを求めたところ、これらは
いずれも△Ｈ＝0.700eと良好な値を示した。
実施例７ 実施例１〜６で作成した各酸化物ガーネット単結晶基板
を試料として、これらの膜を伝搬する静磁前進体積波
（MSFVW）を用いた高周波チューナブルフィルターを構
成した［第１図（ａ）、（ｂ）参照］。
を試料として、これらの膜を伝搬する静磁前進体積波
（MSFVW）を用いた高周波チューナブルフィルターを構
成した［第１図（ａ）、（ｂ）参照］。
MSFVW励振・検出用のアルミニウム電極は通常のフォト
リングラフィ法により作成した。第２図は実施例１の周
波数特性を示したものであるが、実施例２〜６の各試料
についても同じ結果が得られた。この高周波チューナブ
ルフィルターの中心周波数は周波可変用のコイルの電流
値の制御により0.3〜10GHzで可変ある。
リングラフィ法により作成した。第２図は実施例１の周
波数特性を示したものであるが、実施例２〜６の各試料
についても同じ結果が得られた。この高周波チューナブ
ルフィルターの中心周波数は周波可変用のコイルの電流
値の制御により0.3〜10GHzで可変ある。
つぎにこれを用いて下式 にしたがってフィルターの中心周波数の温度依存性（TC
F）を60℃、20℃ならびに−20℃の周波数の測定値より
求めたところ、第３図の曲線Ａに示したとおりの結果が
得られた。なお、本実施例における外部磁場発生装置に
は、周囲の温度によらず任意の一定磁場を発生できるも
のを用いた。
F）を60℃、20℃ならびに−20℃の周波数の測定値より
求めたところ、第３図の曲線Ａに示したとおりの結果が
得られた。なお、本実施例における外部磁場発生装置に
は、周囲の温度によらず任意の一定磁場を発生できるも
のを用いた。
また、比較のために行った従来公知のYIG/GGGの基板に
ついては第３図の曲線Ｂに示した温度依存性であること
から、本発明のものが非常にすぐれたTCFを示すことが
確認された。
ついては第３図の曲線Ｂに示した温度依存性であること
から、本発明のものが非常にすぐれたTCFを示すことが
確認された。
実施例８ 実施例７における実施例１の試料を用いての高周波チュ
ーナブルフィルターを用いて第４図に示した構造の高周
波チューナブル発振器を構成し、この発振器の発振スペ
クトルを観測したところ、第５図に示した結果が得られ
たが、実施例２〜６の各試料についても同じ結果が得ら
れた。
ーナブルフィルターを用いて第４図に示した構造の高周
波チューナブル発振器を構成し、この発振器の発振スペ
クトルを観測したところ、第５図に示した結果が得られ
たが、実施例２〜６の各試料についても同じ結果が得ら
れた。
この発振器は周波数可変用コイルの電流値を制御するこ
とによって0.3〜10GHzの任意の周波数出力を示したが、
この発振器を用いて下式 にしたがってこの発振器の発振周波数の温度依存性（TC
F）を60℃、20℃ならばに−20℃の周波数の測定値より
求めたところ、実施例１における第３図の曲線Ａと同一
の結果が得られた。なお、この実施例において外部磁場
発生には周囲の温度によらず任意の一定磁場を発生でき
るものを用いた。
とによって0.3〜10GHzの任意の周波数出力を示したが、
この発振器を用いて下式 にしたがってこの発振器の発振周波数の温度依存性（TC
F）を60℃、20℃ならばに−20℃の周波数の測定値より
求めたところ、実施例１における第３図の曲線Ａと同一
の結果が得られた。なお、この実施例において外部磁場
発生には周囲の温度によらず任意の一定磁場を発生でき
るものを用いた。
また、比較のために従来公知のYIG/GGG基板を用いた場
合について同様な方法でそのTCFを求めたところ、この
ものは実施例７における第３図の曲線Ｂと同一の結果を
示したので、本発明のものが非常にすぐれたTCFを示す
ものであることが確認された。
合について同様な方法でそのTCFを求めたところ、この
ものは実施例７における第３図の曲線Ｂと同一の結果を
示したので、本発明のものが非常にすぐれたTCFを示す
ものであることが確認された。
第１図（ａ）は本発明のマイクロ波素子よりなる高周波
チューナブルフィルター部分斜視図、第１図（ｂ）は高
周波チューナブルフィルターの縦断面図、第２図は第１
図（ａ）、（ｂ）の高周波チューナブルフィルターの特
性例を示すグラフ、第３図は第１図（ａ）、（ｂ）の高
周波チューナブルフィルターおよび比較例としてのYIG/
GGGを用いたフィルターの周波数温度依存性（TCF）を示
したグラフであり、第４図は第１図（ａ）、（ｂ）のフ
ィルターを用いた高周波チューナブル発振器の縦断面
図、第５図は第４図の高周波チューナブル発振器の発振
スペクトルを示したものである。
チューナブルフィルター部分斜視図、第１図（ｂ）は高
周波チューナブルフィルターの縦断面図、第２図は第１
図（ａ）、（ｂ）の高周波チューナブルフィルターの特
性例を示すグラフ、第３図は第１図（ａ）、（ｂ）の高
周波チューナブルフィルターおよび比較例としてのYIG/
GGGを用いたフィルターの周波数温度依存性（TCF）を示
したグラフであり、第４図は第１図（ａ）、（ｂ）のフ
ィルターを用いた高周波チューナブル発振器の縦断面
図、第５図は第４図の高周波チューナブル発振器の発振
スペクトルを示したものである。
フロントページの続き (72)発明者 丹野 雅行 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−143009（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−80106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−138397（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−268115（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−4996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−18199（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】基板単結晶の上にこの基板単結晶と格子定
数が合致する組成式（Ｙ１−ｘＭｘ）ａFe８−ａO12ま
たは（Ｙ１−ｘＭｘ）ａ（Fe１−ｙＮｙ）８−ａO
12（ここにＭはLi、Bi、Gd、Luから、またＮはAl、Ga、
In、Scから選択される少なくとも１つの元素、ｘはＯ＜
ｘ＜0.90、ｙは0.10≦ｙ≦0.20、ａは3.1≧ａ≧3.0）で
示される磁性膜結晶をエピタキシャル成長させてなる酸
化物ガーネット単結晶を用いてなることを特徴とするマ
イクロ波素子。 - 【請求項２】基板単結晶がガドリニウム・ガリウム・ガ
ーネットであり、格子定数が12.383±0.003Åである請
求項１に記載のマイクロ波素子。 - 【請求項３】基板単結晶がネオジム・ガリウム・ガーネ
ットであり、格子定数が12.508±0.003Åである請求項
１に記載のマイクロ波素子。 - 【請求項４】基板単結晶がサマリウム・ガリウム・ガー
ネットであり、格子定数が12.438±0.003Åである請求
項１に記載のマイクロ波素子。 - 【請求項５】基板単結晶が一部をCa、Zrで置換した、ガ
ドリニウム、ガリウム、ガーネット系であり、格子定数
が12.45±0.01Åである請求項１に記載のマイクロ波素
子。 - 【請求項６】基板単結晶が一部をCa、Zr、Mgで置換し
た、ガドリニウム、ガリウム、ガーネット系であり、格
子定数が12.496±0.003Åである請求項１に記載のマイ
クロ波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1229529A JPH0748425B2 (ja) | 1988-09-30 | 1989-09-05 | マイクロ波素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-246831 | 1988-09-30 | ||
| JP24683188 | 1988-09-30 | ||
| JP1229529A JPH0748425B2 (ja) | 1988-09-30 | 1989-09-05 | マイクロ波素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02168606A JPH02168606A (ja) | 1990-06-28 |
| JPH0748425B2 true JPH0748425B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=26528853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1229529A Expired - Lifetime JPH0748425B2 (ja) | 1988-09-30 | 1989-09-05 | マイクロ波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0748425B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0782164B2 (ja) * | 1991-04-25 | 1995-09-06 | 松下電器産業株式会社 | 磁気光学素子及び磁界測定装置 |
| US5601935A (en) * | 1993-09-08 | 1997-02-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface magnetostatic wave device |
| JP6547360B2 (ja) * | 2015-03-06 | 2019-07-24 | 住友金属鉱山株式会社 | ＣａＭｇＺｒ置換型ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（ＳＧＧＧ）単結晶の育成方法およびＳＧＧＧ単結晶基板の製造方法 |
| CN112851348A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 西南科技大学 | 掺钕钇铁石榴石基陶瓷固化体的制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4263374A (en) * | 1978-06-22 | 1981-04-21 | Rockwell International Corporation | Temperature-stabilized low-loss ferrite films |
| DE2830893B2 (de) * | 1978-07-13 | 1980-07-03 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Umhüllen von elektrischen Bauelementen, insbesondere Kondensatoren, durch Wirbelsintern |
| JPS5680106A (en) * | 1979-12-06 | 1981-07-01 | Nec Corp | (110) garnet liquid phase epitaxial film |
| JPS5918199A (ja) * | 1982-07-21 | 1984-01-30 | Hitachi Ltd | ガ−ネツト膜の液相エピタキシヤル成長方法 |
| JPS62101012A (ja) * | 1985-10-26 | 1987-05-11 | Hitachi Metals Ltd | 静磁波マイクロ波素子 |
| JPH0727823B2 (ja) * | 1985-12-12 | 1995-03-29 | 住友金属鉱山株式会社 | 磁気光学素子用磁性ガ−ネツト材料 |
| JPS62268115A (ja) * | 1986-05-16 | 1987-11-20 | Fujitsu Ltd | 磁気バブルガ−ネツト結晶と基板との格子定数整合の制御方法 |
-
1989
- 1989-09-05 JP JP1229529A patent/JPH0748425B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02168606A (ja) | 1990-06-28 |
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