JPH0813719B2 - 酸化物ガーネット単結晶および磁気光学素子 - Google Patents
酸化物ガーネット単結晶および磁気光学素子Info
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- JPH0813719B2 JPH0813719B2 JP21529089A JP21529089A JPH0813719B2 JP H0813719 B2 JPH0813719 B2 JP H0813719B2 JP 21529089 A JP21529089 A JP 21529089A JP 21529089 A JP21529089 A JP 21529089A JP H0813719 B2 JPH0813719 B2 JP H0813719B2
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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、特には光アイソレ
ーターや磁界センサーとして有用とされる酸化物ガーネ
ット単結晶およびこれを用いてなる磁気光学素子に関す
るものである。
ーターや磁界センサーとして有用とされる酸化物ガーネ
ット単結晶およびこれを用いてなる磁気光学素子に関す
るものである。
［従来の技術］ 光アイソレーターなどに用いられる磁気光学素子は基
板結晶上に成長させた酸化物ガーネット単結晶を研磨
し、これに光学的反射防止膜を蒸着で形成させ、切断す
るという方法で製造されている。
板結晶上に成長させた酸化物ガーネット単結晶を研磨
し、これに光学的反射防止膜を蒸着で形成させ、切断す
るという方法で製造されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、基板結晶上に液相エピタキシャル法で成長さ
れる酸化物ガーネット単結晶はヒビ割れが発生し易い
し、このようなヒビ割れの入った酸化物ガーネット単結
晶膜を用いて作った磁気光学素子は光アイソレーターの
場合、光の挿入損失が増大し、消光比を劣化させるとい
う問題がある。
れる酸化物ガーネット単結晶はヒビ割れが発生し易い
し、このようなヒビ割れの入った酸化物ガーネット単結
晶膜を用いて作った磁気光学素子は光アイソレーターの
場合、光の挿入損失が増大し、消光比を劣化させるとい
う問題がある。
［課題を解決するための手段］ 本発明はこのような不利を解決した酸化物ガーネット
単結晶および磁気光学素子に関するもので、これは基板
結晶表面における同心円状の縞状のパターンを偏光顕微
鏡で観察した、基板結晶表面における縞状のパターンの
凹凸の差（縞状パターンの高さ）、すなわち表面のスト
リエーションが50Å以下である基板結晶上に、酸化物ガ
ーネット単結晶層を成長させてなることを特徴とする酸
化物ガーネット単結晶、およびこのようにして得た酸化
物ガーネット単結晶を研磨し、必要に応じ光学的反射防
止膜を形成し、所定の大きさに切断してなることを特徴
とする磁気光学素子に関するものである。
単結晶および磁気光学素子に関するもので、これは基板
結晶表面における同心円状の縞状のパターンを偏光顕微
鏡で観察した、基板結晶表面における縞状のパターンの
凹凸の差（縞状パターンの高さ）、すなわち表面のスト
リエーションが50Å以下である基板結晶上に、酸化物ガ
ーネット単結晶層を成長させてなることを特徴とする酸
化物ガーネット単結晶、およびこのようにして得た酸化
物ガーネット単結晶を研磨し、必要に応じ光学的反射防
止膜を形成し、所定の大きさに切断してなることを特徴
とする磁気光学素子に関するものである。
すなわち、本発明者らは酸化物ガーネット単結晶にお
けるヒビ割れ発生を防止する方法について種々検討した
結果、酸化物ガーネット単結晶膜を成長させる基板結晶
を大きなストリエーションを有するものとすると、この
結晶上に成長される酸化物ガーネット単結晶膜において
このストリエーションがさらに拡大される結果、この酸
化物ガーネット単結晶膜にサブグレインが発生してヒビ
割れが生じるのであるが、ここに使用する基板結晶をス
トリエーションが50Å以下のように小さいものとすると
ここに成長される酸化物ガーネット単結晶膜にヒビ割れ
が発生しなくなるということを見出し、このようにして
得たヒビ割れのない酸化物ガーネット単結晶膜から磁気
光学素子を作ったところ、このものは光の挿入損失が増
大したり、消光比が減少することがなくなるということ
を確認して本発明を完成させた。
けるヒビ割れ発生を防止する方法について種々検討した
結果、酸化物ガーネット単結晶膜を成長させる基板結晶
を大きなストリエーションを有するものとすると、この
結晶上に成長される酸化物ガーネット単結晶膜において
このストリエーションがさらに拡大される結果、この酸
化物ガーネット単結晶膜にサブグレインが発生してヒビ
割れが生じるのであるが、ここに使用する基板結晶をス
トリエーションが50Å以下のように小さいものとすると
ここに成長される酸化物ガーネット単結晶膜にヒビ割れ
が発生しなくなるということを見出し、このようにして
得たヒビ割れのない酸化物ガーネット単結晶膜から磁気
光学素子を作ったところ、このものは光の挿入損失が増
大したり、消光比が減少することがなくなるということ
を確認して本発明を完成させた。
以下にこれをさらに詳述する。
［作用］ 本発明は酸化物ガーネット単結晶および磁気光学素子
に関するものであり、これは前記したように表面のスト
リエーションが50Å以下である基板結晶上に、酸化物ガ
ーネット単結晶膜を成長させてなる酸化物ガーネット単
結晶およびこれより作られた磁気光学素子に関するもの
である。
に関するものであり、これは前記したように表面のスト
リエーションが50Å以下である基板結晶上に、酸化物ガ
ーネット単結晶膜を成長させてなる酸化物ガーネット単
結晶およびこれより作られた磁気光学素子に関するもの
である。
本発明において酸化物ガーネット単結晶膜を成長させ
る基板結晶はガーネット基板単結晶で、これはガドリニ
ウム・ガリウム・ガーネット（以下GGGと略記する）、
サマリウム・ガリウム・ガーネット（以下SGGと略記す
る）、ネオジム・ガリウム・ガーネット（以下NGGと略
記する）、上記したGGGにCa,Mg,Zrで置換したGGG系のNO
G［信越化学工業（株）商品名］とすればよく、これら
はGd2O3,Sm2O3,Nd2O3またはCaO,MgO,ZrO2などの置換材
をそれぞれGa2O3の所定量と共にルツボに仕込み、高周
波誘導で各々の融点以上に加熱して溶融したのち、この
融液からチョ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。
る基板結晶はガーネット基板単結晶で、これはガドリニ
ウム・ガリウム・ガーネット（以下GGGと略記する）、
サマリウム・ガリウム・ガーネット（以下SGGと略記す
る）、ネオジム・ガリウム・ガーネット（以下NGGと略
記する）、上記したGGGにCa,Mg,Zrで置換したGGG系のNO
G［信越化学工業（株）商品名］とすればよく、これら
はGd2O3,Sm2O3,Nd2O3またはCaO,MgO,ZrO2などの置換材
をそれぞれGa2O3の所定量と共にルツボに仕込み、高周
波誘導で各々の融点以上に加熱して溶融したのち、この
融液からチョ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。
しかし、これらの基板結晶はその表面のストリエーシ
ョンが50Åを越えるものであると、ここに液相エピタキ
シャル法で成長させた酸化物ガーネット単結晶膜がヒビ
割れを起し、これから作られた磁気光学素子が光の挿入
損失が増大し、消光比が低下するようなものとなるの
で、表面のストリエーションが50Å以下のものとする必
要がある。したがって、この基板結晶については上記し
たチョクラルスキー法において単結晶として引上げる時
の成長速度を5mm/時以下とし、また固液界面の形状をで
きるだけ平坦なものとする回転数を選択することによっ
てそのストリエーションが50Å以下のものとすることが
できる。
ョンが50Åを越えるものであると、ここに液相エピタキ
シャル法で成長させた酸化物ガーネット単結晶膜がヒビ
割れを起し、これから作られた磁気光学素子が光の挿入
損失が増大し、消光比が低下するようなものとなるの
で、表面のストリエーションが50Å以下のものとする必
要がある。したがって、この基板結晶については上記し
たチョクラルスキー法において単結晶として引上げる時
の成長速度を5mm/時以下とし、また固液界面の形状をで
きるだけ平坦なものとする回転数を選択することによっ
てそのストリエーションが50Å以下のものとすることが
できる。
また、この基板結晶上に成長させる酸化物ガーネット
単結晶はこれが磁気光学素子とされるものであるという
ことから、式A3(FeB)5O12で示され、このＡがBi,Pb,Ca,
希土類元素から選択される少なくとも１つの元素、Ｂが
鉄以外の遷移金属元素,Al,Ga,Sc,In,Ge,Siから選択され
る少なくとも１つの元素であるものとすることがよい
が、これらの元素の選択とその比率はその格子定数が上
記した基板結晶の格子定数と合致するようにすることが
必要であるし、これはまたその磁性特性としてのファラ
デー回転係数が大きくなるようにすることが必要であ
る。
単結晶はこれが磁気光学素子とされるものであるという
ことから、式A3(FeB)5O12で示され、このＡがBi,Pb,Ca,
希土類元素から選択される少なくとも１つの元素、Ｂが
鉄以外の遷移金属元素,Al,Ga,Sc,In,Ge,Siから選択され
る少なくとも１つの元素であるものとすることがよい
が、これらの元素の選択とその比率はその格子定数が上
記した基板結晶の格子定数と合致するようにすることが
必要であるし、これはまたその磁性特性としてのファラ
デー回転係数が大きくなるようにすることが必要であ
る。
この酸化物ガーネット単結晶の製造はその成分元素の
酸化物であるＡ酸化物，Fe2O3,B酸化物（A,Bは前記のと
おり）の成分比に応じて所定量をフラックス成分として
のPbO,B2O3などの所定量と共にルツボに仕込み、各成分
の融点以上である1,100〜1,200℃に加熱し融解して融液
としたのち、これを過冷却温度の750〜950℃に保ちなが
ら上記した基板結晶上に液相エピタキシャル法で酸化物
ガーネット単結晶膜を成長させるようにすればよい。
酸化物であるＡ酸化物，Fe2O3,B酸化物（A,Bは前記のと
おり）の成分比に応じて所定量をフラックス成分として
のPbO,B2O3などの所定量と共にルツボに仕込み、各成分
の融点以上である1,100〜1,200℃に加熱し融解して融液
としたのち、これを過冷却温度の750〜950℃に保ちなが
ら上記した基板結晶上に液相エピタキシャル法で酸化物
ガーネット単結晶膜を成長させるようにすればよい。
このようにして得られた酸化物ガーネット単結晶膜は
その格子定数が基板結晶の格子定数と合致するようにな
されているし、この基板結晶のストリエーションが50Å
以下とされているので、ヒビ割れが発生しないという有
利性が与えられる。
その格子定数が基板結晶の格子定数と合致するようにな
されているし、この基板結晶のストリエーションが50Å
以下とされているので、ヒビ割れが発生しないという有
利性が与えられる。
なお、この酸化物ガーネット単結晶膜からファラデー
回転素子のような磁気光学素子が作るには、その表面を
研磨、ポリッシュしてこれが44.5〜45.5°のファラデー
回転角を示すようにしたのち、光学的反射防止膜を形成
し、ついで所定の寸法に切断すればよいが、このように
して得られた磁気光学素子はこの酸化物ガーネット単結
晶膜がヒビ割れを有していないものであることから入射
光に対する光の挿入損失が増大することがなく、さらに
は消光比が劣化することもないという有利性が与えられ
る。
回転素子のような磁気光学素子が作るには、その表面を
研磨、ポリッシュしてこれが44.5〜45.5°のファラデー
回転角を示すようにしたのち、光学的反射防止膜を形成
し、ついで所定の寸法に切断すればよいが、このように
して得られた磁気光学素子はこの酸化物ガーネット単結
晶膜がヒビ割れを有していないものであることから入射
光に対する光の挿入損失が増大することがなく、さらに
は消光比が劣化することもないという有利性が与えられ
る。
［実施例］ つぎに本発明の実施例、比較例をあげるが、例中にお
ける基板結晶のストリエーションはランクテーラー・ホ
ブソン社製のタリステップを用いた測定結果を示したも
のであり、光の挿入損失は第１図に示した装置を用いて
行なったもので、これは試料を２つの電磁石の間に挿入
し、これにLD光源からの光を偏光子を経て照射し、試料
を通過した光を検光子を経て光検出器で測定するように
したものである。
ける基板結晶のストリエーションはランクテーラー・ホ
ブソン社製のタリステップを用いた測定結果を示したも
のであり、光の挿入損失は第１図に示した装置を用いて
行なったもので、これは試料を２つの電磁石の間に挿入
し、これにLD光源からの光を偏光子を経て照射し、試料
を通過した光を検光子を経て光検出器で測定するように
したものである。
実施例１ 直径1.5インチ、厚さ500μｍで表面のストリエーショ
ンが30ÅのNOG（前出）基板を用い、この基板結晶上に
エピタキシャル膜を成長させる成分として所定量のBi2O
3,Tb2O3,Fe2O3およびGa2O3をフラックス成分としてのPb
O,B2O3の所定量と共に白金ルツボに仕込み、1,100℃に
加熱し融解して融液を作り、この融液から液相エピタキ
シャル法でこのNOG基板結晶上に式(BiTb)3(FeGa)5O12で
示される酸化物ガーネット単結晶膜を成長させ、この成
長膜を偏光子付きの赤外線カメラで観察したところ、こ
の膜中にヒビ割れは全く認められなかった。
ンが30ÅのNOG（前出）基板を用い、この基板結晶上に
エピタキシャル膜を成長させる成分として所定量のBi2O
3,Tb2O3,Fe2O3およびGa2O3をフラックス成分としてのPb
O,B2O3の所定量と共に白金ルツボに仕込み、1,100℃に
加熱し融解して融液を作り、この融液から液相エピタキ
シャル法でこのNOG基板結晶上に式(BiTb)3(FeGa)5O12で
示される酸化物ガーネット単結晶膜を成長させ、この成
長膜を偏光子付きの赤外線カメラで観察したところ、こ
の膜中にヒビ割れは全く認められなかった。
つぎにこの酸化物ガーネット単結晶膜を45°のファラ
デー回転角を示すまで表面研磨加工したのち、これに光
学的反射防止膜を0.65μｍの厚さに蒸着し、2.9×2.9×
0.881mm角に切断してファラデー回転素子を作り、この
ものの消光比と光の挿入損失を波長1.3μｍの光を用い
て測定したところ、これは消光比43dB、光の挿入損失0.
03dBという値を示した。
デー回転角を示すまで表面研磨加工したのち、これに光
学的反射防止膜を0.65μｍの厚さに蒸着し、2.9×2.9×
0.881mm角に切断してファラデー回転素子を作り、この
ものの消光比と光の挿入損失を波長1.3μｍの光を用い
て測定したところ、これは消光比43dB、光の挿入損失0.
03dBという値を示した。
実施例２〜４、比較例１〜２ 実施例１におけるNOG基板結晶について、表面のスト
リエーションが第１表に示したように18〜95Åである５
種類を準備し、このNOG基板結晶上に式(BiGdTb)3(FeGa)
5O12で示される酸化物ガーネット単結晶膜を液相エピタ
キシャル法で成長させたほかは実施例１と同様に処理し
て酸化物ガーネット単結晶を作り、このもののヒビ割れ
をしらべると共に、この酸化物ガーネット単結晶膜から
実施例１と同様の方法でファラデー回転素子を作り、そ
の光の挿入損失をしらべたところ、第１表に示したとお
りの結果が得られた。
リエーションが第１表に示したように18〜95Åである５
種類を準備し、このNOG基板結晶上に式(BiGdTb)3(FeGa)
5O12で示される酸化物ガーネット単結晶膜を液相エピタ
キシャル法で成長させたほかは実施例１と同様に処理し
て酸化物ガーネット単結晶を作り、このもののヒビ割れ
をしらべると共に、この酸化物ガーネット単結晶膜から
実施例１と同様の方法でファラデー回転素子を作り、そ
の光の挿入損失をしらべたところ、第１表に示したとお
りの結果が得られた。
［発明の効果］ 本発明は酸化物ガーネット単結晶および磁気光学素子
に関するもので、これは前記したように表面のストリエ
ーションが50Å以下である基板結晶上に、酸化物ガーネ
ット単結晶膜を成長させてなる酸化物ガーネット単結晶
およびこれより作られた磁気光学素子に関するものであ
るが、これによれば表面にヒビ割れのない酸化物ガーネ
ット単結晶膜が得られるので、これから作られた磁気光
学素子には光の挿入損失の増大がなく、消光比が劣化す
ることがないという有利性が与えられる。
に関するもので、これは前記したように表面のストリエ
ーションが50Å以下である基板結晶上に、酸化物ガーネ
ット単結晶膜を成長させてなる酸化物ガーネット単結晶
およびこれより作られた磁気光学素子に関するものであ
るが、これによれば表面にヒビ割れのない酸化物ガーネ
ット単結晶膜が得られるので、これから作られた磁気光
学素子には光の挿入損失の増大がなく、消光比が劣化す
ることがないという有利性が与えられる。
第１図は本発明における光の挿入損失を測定する装置の
縦断面要図を示したものである。
縦断面要図を示したものである。
Claims (5)
- 【請求項１】基板結晶表面における縞状のパターンの凹
凸の差としてのストリエーションが50Å以下である基板
結晶上に、酸化物ガーネット単結晶層を成長させてなる
ことを特徴とする酸化物ガーネット単結晶。 - 【請求項２】酸化物ガーネット単結晶が式A3(FeB)5O12
（ここにＡはBi、Pb、Ca、希土類元素から選択される少
なくとも１つの元素、Ｂは鉄以外の遷移金属元素、Al、
Ga、Sc、In、Ge、Siから選択される少なくとも１つの元
素）で示されるものである請求項１に記載の酸化物ガー
ネット単結晶。 - 【請求項３】基板結晶がガドリニウム・ガリウム・ガー
ネットの一部をCa、MgおよびZrで置換したものである請
求項１に記載の酸化物ガーネット単結晶。 - 【請求項４】請求項１、２または３に記載した酸化物ガ
ーネット単結晶を研磨し、必要に応じ光学的反射防止膜
を形成し、切断してなることを特徴とする磁気光学素
子。 - 【請求項５】磁気光学素子がファラデー回転素子である
請求項４に記載の磁気光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21529089A JPH0813719B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 酸化物ガーネット単結晶および磁気光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21529089A JPH0813719B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 酸化物ガーネット単結晶および磁気光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380196A JPH0380196A (ja) | 1991-04-04 |
| JPH0813719B2 true JPH0813719B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=16669873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21529089A Expired - Fee Related JPH0813719B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 酸化物ガーネット単結晶および磁気光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0813719B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6531665B2 (ja) * | 2016-02-19 | 2019-06-19 | 住友金属鉱山株式会社 | 非磁性ガーネット単結晶基板の識別方法およびＢｉ置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜用基板の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-22 JP JP21529089A patent/JPH0813719B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0380196A (ja) | 1991-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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