JPH101397A - 磁気光学素子の基板用ガーネット結晶及びその製造法 - Google Patents

磁気光学素子の基板用ガーネット結晶及びその製造法

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JPH101397A
JPH101397A JP8153922A JP15392296A JPH101397A JP H101397 A JPH101397 A JP H101397A JP 8153922 A JP8153922 A JP 8153922A JP 15392296 A JP15392296 A JP 15392296A JP H101397 A JPH101397 A JP H101397A
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JP
Japan
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crystal
substrate
magneto
garnet
optical element
Prior art date
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Pending
Application number
JP8153922A
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English (en)
Inventor
Tsuguo Fukuda
承生 福田
Norio Takeda
憲夫 武田
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides
    • C30B29/22—Complex oxides
    • C30B29/28—Complex oxides with formula A3Me5O12 wherein A is a rare earth metal and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co or Al, e.g. garnets

Abstract

(57)【要約】 【目的】 格子定数の大きな新規な磁気光学素子の基板
用ガーネット結晶を得る。 【解決手段】 チョクラルスキー法で作製されてなり、
一般式：La8-(x+y)YbxGayO12 (但し、x, yはそれぞれ
1.0≦ｘ≦3.0, 2.5≦ｙ≦4.5,5.0≦(x＋y)≦6.5)で表さ
れる磁気光学素子の基板用ガーネット結晶。 【効果】 ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜に
ビスマスを多量に固溶できる良質な結晶が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータや光ス
イッチとして利用されている磁気光学素子用ビスマス置
換希土類鉄ガーネット単結晶膜を育成するためのガーネ
ット結晶に関する。詳しくは、格子定数が大きく、ビス
マス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜にビスマスを多量
に固溶できるガーネット結晶基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶
（以下「BIG 」と記す) は、近赤外領域で優れた透明性
と大きなファラデー効果を示す優れた材料である。実
際、数百マイクロメートルの厚さに育成された単結晶厚
膜が、光アイソレータや光スイッチ等のファラデー回転
子として、すでに広く実用に供されている。数百マイク
ロメートルの厚さからなる BIGの厚膜は、通常液相エピ
タキシャル法により、非磁性のガーネット基板上に育成
される。このような厚い BIG膜を育成するためには、 B
IG膜と基板の格子定数を厳密に一致させる必要がある。
膜と基板の格子定数差が大きい場合、欠陥が増加すると
か、ストレスによって基板が割れるなどの不都合が生じ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】BIG 厚膜育成用のガー
ネット基板としては、格子定数 1.2497nm の(CaGd)3(Mg
ZrGa)5O12 のSGGG基板や格子定数 1.2509nm のNd3Ga5O
12 のNGG 基板がある。しかし、BIG 膜のファラデー効
果と格子定数は、ビスマス置換量に比例して大きくなる
ことから、さらに一層格子定数が大きなガーネット基板
が望まれていた。格子定数の大きなガーネット結晶とし
てはすでに、Journal Solid StateChemistry VOL. 5(19
72)の85頁以下に、希土類酸化物と酸化ガリウム混合物
の固相反応下で、ガーネット相が出現するとの報告はな
されているが、実際ビスマス置換希土類鉄ガーネット単
結晶膜育成用の基板に必要な、１インチ以上の大きさ
で、クラックの無い良質な単結晶は報告されていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、格子定数
の大きな BIG厚膜育成用のガーネット結晶を得るため鋭
意検討を重ねた結果、本発明を完成させた。すなわち、
本発明は、チョクラルスキー法で作製されてなり、一般
式：La8-(x+y)YbxGayO12 (但し、x, yはそれぞれ 1.0
≦ｘ≦3.0, 2.5≦ｙ≦4.5,5.0≦(x＋y)≦6.5)で表され
る磁気光学素子の基板用ガーネット結晶であり、より好
ましくは、該x,y がそれぞれ 2.1≦ｘ≦2.5, 2.6≦ｙ≦
3.3, 5.0≦(x＋y)≦5.5 の範囲から選択される。
【０００５】また、該基板用ガーネット結晶は、ランタ
ン、イッテルビウム及びガリウムの酸化物を原子比で L
a:Yb:Ga=3:p:q(但し、p, qはそれぞれ 1.0≦ｐ≦3.0,
2.0≦ｑ≦4.5)の量比で、より好ましくはp, qはそれぞ
れ 1.5≦ｐ≦2.5, 2.5≦ｑ≦3.5 の量比で十分混合し、
得られた混合物を溶融して後、チョクラルスキー法で結
晶を得ることにより製造される。この結晶製造の雰囲気
は、不活性ガス中に酸素が容積規準で１％以上、５％以
下が好ましい。本発明の実施に際して、酸化物混合物を
溶融させる容器材質としてはイリジウムが好適である。
【０００６】そして、本発明の磁気光学素子の基板用ガ
ーネット結晶は、液相エピタキシャル法で育成されてな
り、一般式：R3-zBiz Fe5-wMw O12 (但し、z, wはそれ
ぞれ 0≦ｚ≦2.0, 0≦ｗ≦2.0 の範囲の数値を示し、Ｒ
はY, La, Ce, Pr, Nd, Sm,Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, T
m, Yb, Lu の少なくとも１種であり、ＭはIn, Sc,Ga, A
lの少なくとも１種を表す。）で表されるビスマス置換
希土類鉄ガーネット単結晶を形成するための基板として
好適に用いられる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を実施例により、具体的に説明
するが、これは本発明を限定するものではない。 実施例１ 原子比でLa:Yb:Ga=3.0:2.0:3.0になるように調整された
99.99％の純度の酸化ランタン(La2O3) 、酸化イッテル
ビウム(Yb2O3) 、酸化ガリウム(Ga2O3) の混合物 200g
を、直径38mm、高さ38mmのイリジウム坩堝に仕込み、ア
ルゴン+1.5％酸素 (体積比）雰囲気下、種結晶回転数 1
0r.p.m. 、引き上げ速度 1.3mm/hr の条件の下、チョク
ラルスキー法により結晶を育成した。尚、種結晶として
は (111)方位の Gd3Ga5O12を用いた。得られた結晶は、
ｘ線回折および元素分析により、格子定数が1.2761nm
で、結晶組成がLa2.79Yb2.30Ga2.91O12 のガーネット結
晶と認められた。
【０００８】実施例２ La:Yb:Ga=3.0:1.8:3.2（原子比）になるように調整され
た 99.99％の純度の酸化ランタン(La2O3) 、酸化イッテ
ルビウム(Yb2O3) 、酸化ガリウム(Ga2O3) の混合物 200
g を、直径38mm、高さ38mmのイリジウム坩堝に仕込んだ
他は、実施例１と全く同様の方法で結晶を育成した。得
られた結晶は、Ｘ線回折および元素分析により、格子定
数が 1.2737nm で、結晶組成が La2.63Yb2.12Ga3.25O
12のガーネット結晶と認められた。
【０００９】
【発明の効果】従来のガーネット基板の格子定数よりも
さらに大きな格子定数を有するガーネット基板が得られ
たことで、LPE 法で育成されるビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜のビスマス置換量をさらに増すことが
可能となった。その結果、光アイソレータや光スイッチ
あるいは光磁界センサに利用される磁気光学効果の大き
いファラデー回転子が得られる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チョクラルスキー法で作製されてなり、
    一般式：La8-(x+y)YbxGayO12 (但し、x, yはそれぞれ
    1.0≦ｘ≦3.0, 2.5≦ｙ≦4.5, 5.0≦(x＋y)≦6.5)で表
    される磁気光学素子の基板用ガーネット結晶。
  2. 【請求項２】 該一般式のx, yがそれぞれ 2.1≦ｘ≦2.
    5, 2.6≦ｙ≦3.3,5.0≦(x＋y)≦5.5 の範囲である請求
    項１記載の磁気光学素子の基板用ガーネット結晶。
  3. 【請求項３】 該磁気光学素子が基板用ガーネット結晶
    上に、液相エピタキシャル法で育成されてなり、一般
    式：R3-zBiz Fe5-wMw O12 (但し、z, wはそれぞれ 0≦
    ｚ≦2.0, 0≦ｗ≦2.0 の範囲の数値を示し、ＲはY, La,
    Ce, Pr, Nd,Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
    の少なくとも１種であり、ＭはIn,Sc, Ga, Alの少なく
    とも１種を表す。）で表されるビスマス置換希土類鉄ガ
    ーネット単結晶を形成するものである請求項１記載の磁
    気光学素子の基板用ガーネット結晶。
  4. 【請求項４】ランタン、イッテルビウム及びガリウムの
    酸化物を原子比でLa:Yb:Ga=3:p:q(但し、p, qはそれぞ
    れ 1.0≦ｐ≦3.0, 2.0≦ｑ≦4.5)の量比で十分混合し、
    得られた混合物を溶融して後チョクラルスキー法で結晶
    を得ることからなる磁気光学素子の基板用ガーネット結
    晶の製造法。
  5. 【請求項５】該酸化物を原子比p, qがそれぞれ 1.5≦ｐ
    ≦2.5, 2.5≦ｑ≦3.5 の範囲から選択される請求項４記
    載の磁気光学素子の基板用ガーネット結晶の製造法。
  6. 【請求項６】結晶製造の雰囲気が、不活性ガス中に酸素
    が容積規準で１％以上、５％以下の範囲である請求項４
    記載の磁気光学素子の基板用ガーネット結晶の製造法。
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