JPH10167894A - ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造法 - Google Patents
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造法Info
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- JPH10167894A JPH10167894A JP33112396A JP33112396A JPH10167894A JP H10167894 A JPH10167894 A JP H10167894A JP 33112396 A JP33112396 A JP 33112396A JP 33112396 A JP33112396 A JP 33112396A JP H10167894 A JPH10167894 A JP H10167894A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶をエ
ピタキシャル成長で繰り返し製造する際に、融液を長期
間交換することなく、使用する白金の腐蝕状態を制御
し、さらに結晶育成中の基板の割れを抑制する 【解決手段】 融液内に坩堝材料を投入、もしくはあら
かじめ投入された該坩堝材料を融液から引き上げること
で該融液の液面移動を行う。 【効果】 白金の腐蝕状態が制御され、さらに結晶育成
中の基板の割れを抑制する事ができる。
ピタキシャル成長で繰り返し製造する際に、融液を長期
間交換することなく、使用する白金の腐蝕状態を制御
し、さらに結晶育成中の基板の割れを抑制する 【解決手段】 融液内に坩堝材料を投入、もしくはあら
かじめ投入された該坩堝材料を融液から引き上げること
で該融液の液面移動を行う。 【効果】 白金の腐蝕状態が制御され、さらに結晶育成
中の基板の割れを抑制する事ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータ用のフ
ァラデー回転子に用いられるビスマス置換希土類鉄ガー
ネット単結晶膜の製造法に関する。更に詳しくは、ビス
マス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造コストに大
きく関連するビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜
育成用の白金ルツボの使用法に関する。
ァラデー回転子に用いられるビスマス置換希土類鉄ガー
ネット単結晶膜の製造法に関する。更に詳しくは、ビス
マス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造コストに大
きく関連するビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜
育成用の白金ルツボの使用法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバ通信や光計測の発展は
めざましいものがある。この光ファイバ通信や光計測で
は多くの場合、信号源として小型で、低電圧駆動が可能
な半導体レーザが使用される。しかし半導体レーザは、
光ファイバ端面などから反射し、再び半導体レーザ自身
に戻ってくる所謂反射戻り光があると、発振が不安定に
なるという重大な欠点がある。そのため、半導体レーザ
に、光アイソレータを設けて、反射戻り光を遮断し、半
導体レーザの発振を安定化させることが行われている。
めざましいものがある。この光ファイバ通信や光計測で
は多くの場合、信号源として小型で、低電圧駆動が可能
な半導体レーザが使用される。しかし半導体レーザは、
光ファイバ端面などから反射し、再び半導体レーザ自身
に戻ってくる所謂反射戻り光があると、発振が不安定に
なるという重大な欠点がある。そのため、半導体レーザ
に、光アイソレータを設けて、反射戻り光を遮断し、半
導体レーザの発振を安定化させることが行われている。
【０００３】光アイソレータは通常、偏光子、検光子、
ファラデー回転子およびファラデー回転子を磁気的に飽
和させるための永久磁石からなる。光アイソレータの反
射戻り光を遮断する機能は、ファラデー回転子のファラ
デー効果を利用したものであるが、このファラデー回転
子には、主に、液相エピタキシャル（以下「LPE 」と記
す）法で育成される厚さが数十μｍから 400μｍ程度の
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜（以下「BIG
」と記す）が用いられる。このBIG としては、例えば
(HoTbBi)3Fe5O12 、(TbBi)3(FeGaAl)5O12 などがある。
ファラデー回転子およびファラデー回転子を磁気的に飽
和させるための永久磁石からなる。光アイソレータの反
射戻り光を遮断する機能は、ファラデー回転子のファラ
デー効果を利用したものであるが、このファラデー回転
子には、主に、液相エピタキシャル（以下「LPE 」と記
す）法で育成される厚さが数十μｍから 400μｍ程度の
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜（以下「BIG
」と記す）が用いられる。このBIG としては、例えば
(HoTbBi)3Fe5O12 、(TbBi)3(FeGaAl)5O12 などがある。
【０００４】LPE法による BIGの育成は、通常、以下の
ように行われる。縦形の管状炉からなる LPE炉の中央
に、貴金属製の坩堝を備え付ける。そして、酸化第二鉄
や希土類酸化物からなる希土類鉄ガーネット成分の酸化
物と、酸化鉛、酸化ホウ素、および酸化ビスマスからな
るフラックス成分を坩堝に仕込む。そして、1,000 ℃程
度の高温で、希土類鉄ガーネット成分をフラックスに溶
解させ、 BIG膜育成用の融液とする。
ように行われる。縦形の管状炉からなる LPE炉の中央
に、貴金属製の坩堝を備え付ける。そして、酸化第二鉄
や希土類酸化物からなる希土類鉄ガーネット成分の酸化
物と、酸化鉛、酸化ホウ素、および酸化ビスマスからな
るフラックス成分を坩堝に仕込む。そして、1,000 ℃程
度の高温で、希土類鉄ガーネット成分をフラックスに溶
解させ、 BIG膜育成用の融液とする。
【０００５】その後、融液温度を降下させ、BIG 組成分
が、フラックスに対して、過飽和となる状態に保つ。し
かるのちに、基板ホルダーに固定した非磁性ガーネット
基板を融液表面と接触させ、基板を回転させながら、基
板上に BIGをエピタキシャル成長させる。所定の厚さに
BIGを育成した後、基板を融液表面から数センチ引き上
げ、基板表面に付着した融液を振り落とすために、基板
を高速で回転させる。融液を十分振り落とした後に、 B
IGを徐冷しファラデー回転子として使用する BIGを得
る。
が、フラックスに対して、過飽和となる状態に保つ。し
かるのちに、基板ホルダーに固定した非磁性ガーネット
基板を融液表面と接触させ、基板を回転させながら、基
板上に BIGをエピタキシャル成長させる。所定の厚さに
BIGを育成した後、基板を融液表面から数センチ引き上
げ、基板表面に付着した融液を振り落とすために、基板
を高速で回転させる。融液を十分振り落とした後に、 B
IGを徐冷しファラデー回転子として使用する BIGを得
る。
【０００６】引き続き同じ融液を用いて BIGを育成する
場合は、融液の温度を飽和温度以上に上昇させてから、
BIGを構成する各成分を BIG育成で消費された量に見合
うだけ融液に補充し攪拌溶解する。そして融液温度を降
下させ、同様の操作で再び BIGの育成を行うでのある。
場合は、融液の温度を飽和温度以上に上昇させてから、
BIGを構成する各成分を BIG育成で消費された量に見合
うだけ融液に補充し攪拌溶解する。そして融液温度を降
下させ、同様の操作で再び BIGの育成を行うでのある。
【０００７】さて、この LPE法による単結晶作製で使用
する坩堝は、素材が貴金属であることと、ある程度の大
きさが必要となることから、極めて高額な装置である。
そのため、その坩堝をより長期にわたり使用し、また、
結晶成長を安定に行う為に、坩堝の使用法としての融液
の管理は非常に重要となる。
する坩堝は、素材が貴金属であることと、ある程度の大
きさが必要となることから、極めて高額な装置である。
そのため、その坩堝をより長期にわたり使用し、また、
結晶成長を安定に行う為に、坩堝の使用法としての融液
の管理は非常に重要となる。
【０００８】結晶育成の際、融液を溶解し、保持する坩
堝は、融液および高温下での酸化性環境に対する腐蝕耐
久性のある白金あるいは、強化白金と呼ばれるジルコニ
ア酸化物を微量分散させた白金を用いる。しかし、一般
に酸化鉛(PbO) と酸化ビスマス(Bi2O3) を含む融液で
は、白金でさえも腐蝕が生じる。白金の腐蝕は、融液表
面近傍で特に顕著に発生する。そのため、同一の液面位
置で、長時間にわたる結晶成長を行い続けると、融液面
の近傍で坩堝の内壁が腐蝕し、放置すると、坩堝に穴が
あくといった問題を生じる。
堝は、融液および高温下での酸化性環境に対する腐蝕耐
久性のある白金あるいは、強化白金と呼ばれるジルコニ
ア酸化物を微量分散させた白金を用いる。しかし、一般
に酸化鉛(PbO) と酸化ビスマス(Bi2O3) を含む融液で
は、白金でさえも腐蝕が生じる。白金の腐蝕は、融液表
面近傍で特に顕著に発生する。そのため、同一の液面位
置で、長時間にわたる結晶成長を行い続けると、融液面
の近傍で坩堝の内壁が腐蝕し、放置すると、坩堝に穴が
あくといった問題を生じる。
【０００９】従って、従来は融液の交換頻度を高め、仕
込みの度に融液の容量を変えて、結晶の育成を行う事
で、坩堝に穴が開く事を防ぐことが行われていた。しか
し、この方法では、高価な融液が無駄になるのみなら
ず、融液の交換の度に坩堝洗浄、融液の化学処理といっ
たコストが発生する。更には、融液の交換の度に炉の停
止が必要となり、炉の稼働率が落ち製造コストを引き上
げる。融液を無駄無く利用し、炉の稼働率を落とさない
ためには、長期にわたり融液を交換すること無く製造を
続ける事が必要である。
込みの度に融液の容量を変えて、結晶の育成を行う事
で、坩堝に穴が開く事を防ぐことが行われていた。しか
し、この方法では、高価な融液が無駄になるのみなら
ず、融液の交換の度に坩堝洗浄、融液の化学処理といっ
たコストが発生する。更には、融液の交換の度に炉の停
止が必要となり、炉の稼働率が落ち製造コストを引き上
げる。融液を無駄無く利用し、炉の稼働率を落とさない
ためには、長期にわたり融液を交換すること無く製造を
続ける事が必要である。
【００１０】すでに、本発明者らは、長期にわたり、融
液を交換すること無く LPE法によるBIGの製造を継続す
るための手法を鋭意検討した結果、融液量の増減、すな
わち融液成分を適宜補充するか、又は融液を汲み出すこ
とによって腐蝕が大きい融液の液面を移動させること
で、融液を交換することなく貴金属製の高価な坩堝を長
期間使用できることを見いだした (特願平7-340668) 。
融液を汲みだす方法では、くみ出し量の調整が困難であ
るとか、高温の液体を扱うことの危険性を伴うので、工
業的に液面調整を行うに際しては融液成分の追加による
液面上昇が採用している。
液を交換すること無く LPE法によるBIGの製造を継続す
るための手法を鋭意検討した結果、融液量の増減、すな
わち融液成分を適宜補充するか、又は融液を汲み出すこ
とによって腐蝕が大きい融液の液面を移動させること
で、融液を交換することなく貴金属製の高価な坩堝を長
期間使用できることを見いだした (特願平7-340668) 。
融液を汲みだす方法では、くみ出し量の調整が困難であ
るとか、高温の液体を扱うことの危険性を伴うので、工
業的に液面調整を行うに際しては融液成分の追加による
液面上昇が採用している。
【００１１】
【従来技術の課題】融液成分を添加して液面を上昇させ
る操作（以下「メルトアップ法」と記す）を行うこと
で、実際坩堝の使用期間が飛躍的に伸びた。しかしなが
ら、メルトアップ法を採用して長期に BIGを繰り返し製
造すると、結晶育成中に基板の周辺の一部が割れると
か、あるいは完全に基板が割れてばらばらになるといっ
た事故の頻度が高くなる、という極めて重大な問題が発
生することが判った。基板周辺の一部が割れた場合であ
っても、基板はホルダーの爪に固定されているため結晶
育成は最後まで行われるが、割れた破片の影響のため
か、結晶欠陥が多くなるという問題が発生する。
る操作（以下「メルトアップ法」と記す）を行うこと
で、実際坩堝の使用期間が飛躍的に伸びた。しかしなが
ら、メルトアップ法を採用して長期に BIGを繰り返し製
造すると、結晶育成中に基板の周辺の一部が割れると
か、あるいは完全に基板が割れてばらばらになるといっ
た事故の頻度が高くなる、という極めて重大な問題が発
生することが判った。基板周辺の一部が割れた場合であ
っても、基板はホルダーの爪に固定されているため結晶
育成は最後まで行われるが、割れた破片の影響のため
か、結晶欠陥が多くなるという問題が発生する。
【００１２】上記の問題の原因は不明であるが、本発明
者らは、融液液面をアップするために補充する融液成分
と、坩堝内の融液とが均一に混合していないことが一因
ではないかと推察される。BIG 製造を開始する場合、ま
ず、多量の融液成分を粉末状態で坩堝に仕込み溶解さ
せ、その後融液温度を 1,000℃程度の高温で長時間、具
体的には半日から１日程度攪拌する。そして、さらに一
週間程度そのままの状態で保持し、そののち融液温度を
結晶育成温度まで降下させて BIG育成を行う。ここで、
融液の長時間攪拌と一週間程度の放置を怠ると、 BIG育
成時の基板の割れ頻度が高まるなどの問題が起きる。こ
こで、融液の長時間攪拌と数日間の放置は、多種類の融
液成分がよりミクロに均一混合するために必要な時間を
意味すると考えられる。
者らは、融液液面をアップするために補充する融液成分
と、坩堝内の融液とが均一に混合していないことが一因
ではないかと推察される。BIG 製造を開始する場合、ま
ず、多量の融液成分を粉末状態で坩堝に仕込み溶解さ
せ、その後融液温度を 1,000℃程度の高温で長時間、具
体的には半日から１日程度攪拌する。そして、さらに一
週間程度そのままの状態で保持し、そののち融液温度を
結晶育成温度まで降下させて BIG育成を行う。ここで、
融液の長時間攪拌と一週間程度の放置を怠ると、 BIG育
成時の基板の割れ頻度が高まるなどの問題が起きる。こ
こで、融液の長時間攪拌と数日間の放置は、多種類の融
液成分がよりミクロに均一混合するために必要な時間を
意味すると考えられる。
【００１３】融液の長時間攪拌と数日間の放置を怠った
場合の育成時の基板の割れ、という現象は、メルトアッ
プ法で長期に BIGを繰り返し製造する際に見られる現象
と一致する。このことから、融液液面をアップするため
に補充する融液成分と、坩堝内の融液との混合が、不十
分と推論される。メルトアップ法の欠陥を改善する手段
として、液面アップを行った後、長時間の攪拌と融液を
長期間高温で放置する方法が考えられる。しかし、その
間、結晶育成がストップするので生産性が著しく低下す
るので、実際的ではない。
場合の育成時の基板の割れ、という現象は、メルトアッ
プ法で長期に BIGを繰り返し製造する際に見られる現象
と一致する。このことから、融液液面をアップするため
に補充する融液成分と、坩堝内の融液との混合が、不十
分と推論される。メルトアップ法の欠陥を改善する手段
として、液面アップを行った後、長時間の攪拌と融液を
長期間高温で放置する方法が考えられる。しかし、その
間、結晶育成がストップするので生産性が著しく低下す
るので、実際的ではない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、融液表面
を逐次上昇させることで、高価な坩堝を長期間して融液
の交換頻度をできるだけ少なくし、かつ、製膜中の基板
割れを無くする、新しい BIG製造法を鋭意検討した結
果、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、坩堝内
の融液の液表面を逐次移動せしめて該坩堝の腐食領域を
移動することにより、該坩堝の腐食溶解量を調整し、該
坩堝の穴あきを防ぎ、長期にわたって、安定した結晶成
長を行うことを可能とするビスマス置換希土類鉄ガーネ
ット単結晶の製造において、融液内に坩堝材料を投入す
るか又はあらかじめ投入した該坩堝材料を融液から引き
上げることで該融液の液面移動を行うビスマス置換希土
類鉄ガーネット単結晶膜の製造法である。
を逐次上昇させることで、高価な坩堝を長期間して融液
の交換頻度をできるだけ少なくし、かつ、製膜中の基板
割れを無くする、新しい BIG製造法を鋭意検討した結
果、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、坩堝内
の融液の液表面を逐次移動せしめて該坩堝の腐食領域を
移動することにより、該坩堝の腐食溶解量を調整し、該
坩堝の穴あきを防ぎ、長期にわたって、安定した結晶成
長を行うことを可能とするビスマス置換希土類鉄ガーネ
ット単結晶の製造において、融液内に坩堝材料を投入す
るか又はあらかじめ投入した該坩堝材料を融液から引き
上げることで該融液の液面移動を行うビスマス置換希土
類鉄ガーネット単結晶膜の製造法である。
【００１５】本発明において、融液の液面移動に用いる
融液内に投入するか又は融液から引き上げる坩堝材料
(以下「液面移動材」と記す) の形状に特に制限は無い
が、高価な材料であることを考慮し、できるだけ少ない
材料費で効率良く液面を上昇するため、中空の形状にす
ることが好ましい。すなわち、液面移動材を中空にして
体積を増すことが望ましい。液面移動材を中空構造にす
る場合、比重を計算し、かつ融液から受ける力を考慮し
て変形しないだけの材料の厚さを確保する必要がある。
また、重さを増すため、内部に高融点のセラミックな
ど、別の素材を入れておくことが好ましい。
融液内に投入するか又は融液から引き上げる坩堝材料
(以下「液面移動材」と記す) の形状に特に制限は無い
が、高価な材料であることを考慮し、できるだけ少ない
材料費で効率良く液面を上昇するため、中空の形状にす
ることが好ましい。すなわち、液面移動材を中空にして
体積を増すことが望ましい。液面移動材を中空構造にす
る場合、比重を計算し、かつ融液から受ける力を考慮し
て変形しないだけの材料の厚さを確保する必要がある。
また、重さを増すため、内部に高融点のセラミックな
ど、別の素材を入れておくことが好ましい。
【００１６】本発明を本発明を実施するに際して、液面
移動材による液面上昇でも液面下降でも同じ効果が得ら
れるが、液面移動材を融液から引き上げるためには特別
の引き上げジグが必要であるとか、あるいは液面移動材
にワイヤを取り付けておいてワイヤを引っ張る、など装
置面での制限や操作面での煩雑さが実用面では派生する
ものであり、あまり好ましくない。従って、以下の説明
は液面移動材を投入することで融液面を上昇させる方法
に限定したものとする。
移動材による液面上昇でも液面下降でも同じ効果が得ら
れるが、液面移動材を融液から引き上げるためには特別
の引き上げジグが必要であるとか、あるいは液面移動材
にワイヤを取り付けておいてワイヤを引っ張る、など装
置面での制限や操作面での煩雑さが実用面では派生する
ものであり、あまり好ましくない。従って、以下の説明
は液面移動材を投入することで融液面を上昇させる方法
に限定したものとする。
【００１７】本発明を本発明を実施するに際して、液面
移動材の投入の頻度に特に制限は無いが、できるだけ坩
堝の腐食を均一にするという観点から、頻繁に行うこと
が好ましい。従って、 LPE成長を終了し、次の LPE成長
を行う間に行う、融液温度を上げて、次の結晶成長に備
えて BIGに取り込まれた成分を補充する際に、同時に、
液面移動材を投入し、液面を上昇させる操作を行うこと
が好ましい。融液中に投入した液面移動材は、坩堝の底
に沈むので腐食はわずかであることから、融液交換時に
融液から回収され繰り返し使用できる。しかし、高価な
液面移動材を多数投入すると初期投資がかさむので、次
善の策として、間欠的に大きな液面移動材を投入するこ
とも可能である。
移動材の投入の頻度に特に制限は無いが、できるだけ坩
堝の腐食を均一にするという観点から、頻繁に行うこと
が好ましい。従って、 LPE成長を終了し、次の LPE成長
を行う間に行う、融液温度を上げて、次の結晶成長に備
えて BIGに取り込まれた成分を補充する際に、同時に、
液面移動材を投入し、液面を上昇させる操作を行うこと
が好ましい。融液中に投入した液面移動材は、坩堝の底
に沈むので腐食はわずかであることから、融液交換時に
融液から回収され繰り返し使用できる。しかし、高価な
液面移動材を多数投入すると初期投資がかさむので、次
善の策として、間欠的に大きな液面移動材を投入するこ
とも可能である。
【００１８】本発明を実施するとき、ファラデー回転
子、即ち、ビスマス置換磁性ガーネットの組成には特に
制限はないが、一般式 : R3-xBix Fe5-zAz O12〔但
し、Ｒは、Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, H
o, Er, Tm, Yb 及びLuからなるの群から選ばれる少なく
とも一種、Ａは、Ga, Sc, Al及びInからなる群から選ば
れる少なくとも一種であり、 0.5≦Ｘ≦2.0 、０≦Ｚ≦
1.5 である〕で示される磁性ガーネット単結晶の中から
適宜に選ぶのが好ましい。本発明を実施するとき、その
基板としては、公知の何れの基板も使用し得るが、通常
一般には、既に、SGGG基板と称して市販されている格子
定数が1.2490nm、乃至1.2515nmの非磁性ガーネット[(Gd
Ca)3(GaMgZr)5O12] の中から適宜に選べば良い。
子、即ち、ビスマス置換磁性ガーネットの組成には特に
制限はないが、一般式 : R3-xBix Fe5-zAz O12〔但
し、Ｒは、Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, H
o, Er, Tm, Yb 及びLuからなるの群から選ばれる少なく
とも一種、Ａは、Ga, Sc, Al及びInからなる群から選ば
れる少なくとも一種であり、 0.5≦Ｘ≦2.0 、０≦Ｚ≦
1.5 である〕で示される磁性ガーネット単結晶の中から
適宜に選ぶのが好ましい。本発明を実施するとき、その
基板としては、公知の何れの基板も使用し得るが、通常
一般には、既に、SGGG基板と称して市販されている格子
定数が1.2490nm、乃至1.2515nmの非磁性ガーネット[(Gd
Ca)3(GaMgZr)5O12] の中から適宜に選べば良い。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例によって、その実施態
様と効果を具体的に、かつ詳細に説明する。 実施例１ 外径 120mmφ、高さ16cm、肉厚 2.0mmの白金製の坩堝
に、酸化鉛[PbO, 4N] 4,570g、酸化ビスマス[Bi2O3, 4
N] 4,570g、酸化第２鉄[Fe2O3, 4N] 635g、酸化硼素[B2
O3, 5N] 167g 、酸化テルビウム[Tb4O7, 3N] 28.2g 、
酸化ホルミウム[Ho2O3, 5N] 37.4g の合計10.0kgの融液
を仕込み、これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設
置し、1,000 ℃に加熱溶融して充分に攪拌して均一に混
合し、 BIG育成用、すなわち、(HoTbBi)3Fe5O12 単結晶
膜育成用融液とした。
様と効果を具体的に、かつ詳細に説明する。 実施例１ 外径 120mmφ、高さ16cm、肉厚 2.0mmの白金製の坩堝
に、酸化鉛[PbO, 4N] 4,570g、酸化ビスマス[Bi2O3, 4
N] 4,570g、酸化第２鉄[Fe2O3, 4N] 635g、酸化硼素[B2
O3, 5N] 167g 、酸化テルビウム[Tb4O7, 3N] 28.2g 、
酸化ホルミウム[Ho2O3, 5N] 37.4g の合計10.0kgの融液
を仕込み、これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設
置し、1,000 ℃に加熱溶融して充分に攪拌して均一に混
合し、 BIG育成用、すなわち、(HoTbBi)3Fe5O12 単結晶
膜育成用融液とした。
【００２０】ここに得られた融液表面に、常法にしたが
って厚さが 500μｍで格子定数が1.2497±0.0002nmの 3
インチ (111)ガーネット単結晶[(CaGd)3(MgZrGa)5O12]
基板の片面を接触させ、融液温度を 779℃に維持しなが
ら、20時間のエピタキシャル成長を行い、厚さが 389μ
ｍで組成がHo1.1Tb0.7Bi1.2Fe5O12 の1.55μｍ用BIG
（以下「G1」と記す) を製造した。この BIGのファラデ
ー回転係数は波長1.55μｍで 1,280deg/cmであることか
ら、1.55μｍにおけるファラデー回転子（回転角45度）
として必要な膜厚は 352μｍであった。
って厚さが 500μｍで格子定数が1.2497±0.0002nmの 3
インチ (111)ガーネット単結晶[(CaGd)3(MgZrGa)5O12]
基板の片面を接触させ、融液温度を 779℃に維持しなが
ら、20時間のエピタキシャル成長を行い、厚さが 389μ
ｍで組成がHo1.1Tb0.7Bi1.2Fe5O12 の1.55μｍ用BIG
（以下「G1」と記す) を製造した。この BIGのファラデ
ー回転係数は波長1.55μｍで 1,280deg/cmであることか
ら、1.55μｍにおけるファラデー回転子（回転角45度）
として必要な膜厚は 352μｍであった。
【００２１】育成されたG1を炉から取りだした後、融液
温度を 1,000℃に上昇させた。次いで、このG1に取り込
まれた Ho2O3、 Tb4O7、 Bi2O3およびFe2O3 の各成分量
(以下、結晶に取り込まれた成分の補充量を「結晶補充
量」と記す) と、アルミナ耐火物を厚さ 0.5mmの白金で
覆った円筒形（底部の直径20mm、高さ36mm）の液面移動
材を融液に沈めた。そして融液を攪拌し、同様の操作で
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜を製造した。
温度を 1,000℃に上昇させた。次いで、このG1に取り込
まれた Ho2O3、 Tb4O7、 Bi2O3およびFe2O3 の各成分量
(以下、結晶に取り込まれた成分の補充量を「結晶補充
量」と記す) と、アルミナ耐火物を厚さ 0.5mmの白金で
覆った円筒形（底部の直径20mm、高さ36mm）の液面移動
材を融液に沈めた。そして融液を攪拌し、同様の操作で
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜を製造した。
【００２２】以上の操作を繰り返すことで、合計 54 回
の結晶育成を行った。ただし、液面移動材は結晶育成 2
回に 1回の割合で投入した。結晶育成 54 回中、結晶育
成中に基板周辺の一部が割れたのは 5回、結晶育成中に
基板が完全に割れバラバラになったのは 2回であった。
以上、一連の結晶成長を終了した後、坩堝内部の融液と
液面移動材を取り除き、坩堝を酸処理洗浄して、坩堝側
面の肉厚の測定を行った。肉厚の測定結果を図１に示し
た。腐蝕により薄くなった坩堝側面の肉厚は、最低 0.4
mmであり、薄くなっている領域は、比較的均等に薄くな
っていた。
の結晶育成を行った。ただし、液面移動材は結晶育成 2
回に 1回の割合で投入した。結晶育成 54 回中、結晶育
成中に基板周辺の一部が割れたのは 5回、結晶育成中に
基板が完全に割れバラバラになったのは 2回であった。
以上、一連の結晶成長を終了した後、坩堝内部の融液と
液面移動材を取り除き、坩堝を酸処理洗浄して、坩堝側
面の肉厚の測定を行った。肉厚の測定結果を図１に示し
た。腐蝕により薄くなった坩堝側面の肉厚は、最低 0.4
mmであり、薄くなっている領域は、比較的均等に薄くな
っていた。
【００２３】実施例２ 実施例１とまったく同組成の BIGを繰り返し製造した。
ただし、 BIG育成後は液面移動材は投入せず結晶補充量
のみを補充し、融液を攪拌し、同様の操作で BIGを製造
した。この製造操作を合計15回繰り返した。この時点
で、結晶補充量と、底面の直径が11cmで高さが10mmのア
ルミナを厚さ0.5mmの白金で覆った液面移動材を投入し
た。
ただし、 BIG育成後は液面移動材は投入せず結晶補充量
のみを補充し、融液を攪拌し、同様の操作で BIGを製造
した。この製造操作を合計15回繰り返した。この時点
で、結晶補充量と、底面の直径が11cmで高さが10mmのア
ルミナを厚さ0.5mmの白金で覆った液面移動材を投入し
た。
【００２４】こののち、単に結晶補充量のみの補充でさ
らに15回の結晶育成を行った。この時点で、結晶補充量
と、先に使用した液面移動材と同じ形状のものを１個融
液に投入した。こののちさらに結晶補充量のみの補充で
15回の結晶育成を行った。以上、合計45回の結晶育成を
行った。その結果、結晶育成中に基板周辺の一部が割れ
たのは３回、結晶育成中に基板が完全に割れバラバラに
なったのは２回であった。以上一連の結晶成長を終了し
た後、坩堝内部の融液を取り除き、坩堝を酸処理洗浄し
て、坩堝側面の肉厚の測定を行った。肉厚の測定結果を
図２に示した。腐蝕により薄くなった坩堝側面の肉厚
は、最低 0.4mmであった。
らに15回の結晶育成を行った。この時点で、結晶補充量
と、先に使用した液面移動材と同じ形状のものを１個融
液に投入した。こののちさらに結晶補充量のみの補充で
15回の結晶育成を行った。以上、合計45回の結晶育成を
行った。その結果、結晶育成中に基板周辺の一部が割れ
たのは３回、結晶育成中に基板が完全に割れバラバラに
なったのは２回であった。以上一連の結晶成長を終了し
た後、坩堝内部の融液を取り除き、坩堝を酸処理洗浄し
て、坩堝側面の肉厚の測定を行った。肉厚の測定結果を
図２に示した。腐蝕により薄くなった坩堝側面の肉厚
は、最低 0.4mmであった。
【００２５】比較例１ 実施例１とまったく同組成の BIGを繰り返し製造した。
ただし、BIG を炉から取りだした後、融液温度を 1,000
℃に上昇させ、結晶補充量と、所定の融液表面を上昇さ
せるために必要な融液成分、すなわち、 PbO、Bi2O3、
Ho2O3、 Tb4O7、Fe2O3 の各成分量 (以下、融液の液面
を上昇させるための補充量を「液面上昇補充量」と略称
する) を加えた合計 38gの試薬を補充し、試薬補充後に
融液を攪拌した。以上の操作を繰り返すことで、合計45
回の結晶育成を行った。その結果、結晶育成中に基板周
辺の一部が割れたのは７回、結晶育成中に完全に基板が
割れたものは５回であった。以上一連の結晶成長を終了
した後、坩堝内部の融液を取り除き、坩堝を酸処理洗浄
して、坩堝側面の肉厚の測定を行った。腐蝕により薄く
なった坩堝側面の肉厚は、最低 0.4mmであった。また、
薄くなっている領域は、比較的均等に薄くなっていた。
ただし、BIG を炉から取りだした後、融液温度を 1,000
℃に上昇させ、結晶補充量と、所定の融液表面を上昇さ
せるために必要な融液成分、すなわち、 PbO、Bi2O3、
Ho2O3、 Tb4O7、Fe2O3 の各成分量 (以下、融液の液面
を上昇させるための補充量を「液面上昇補充量」と略称
する) を加えた合計 38gの試薬を補充し、試薬補充後に
融液を攪拌した。以上の操作を繰り返すことで、合計45
回の結晶育成を行った。その結果、結晶育成中に基板周
辺の一部が割れたのは７回、結晶育成中に完全に基板が
割れたものは５回であった。以上一連の結晶成長を終了
した後、坩堝内部の融液を取り除き、坩堝を酸処理洗浄
して、坩堝側面の肉厚の測定を行った。腐蝕により薄く
なった坩堝側面の肉厚は、最低 0.4mmであった。また、
薄くなっている領域は、比較的均等に薄くなっていた。
【００２６】比較例２ 実施例１とまったく同組成のの BIGを繰り返し製造し
た。ただし、液面上昇材の投入は行わず、単に結晶補充
量のみ添加した。その結果、22回目の結晶育成時に坩堝
に穴があき、結晶育成を中止した。
た。ただし、液面上昇材の投入は行わず、単に結晶補充
量のみ添加した。その結果、22回目の結晶育成時に坩堝
に穴があき、結晶育成を中止した。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、エピタキシャル成長で
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の製造を繰り返
し行う際に、使用する白金の腐蝕状態を制御し、さらに
結晶育成中の基板の割れを抑制する事ができる。それに
より、長期間にわたり、融液を交換する事無く結晶の製
造を続け、融液の交換時に発生するコストや、炉の稼働
率の低下により発生するコストを削減でき、安価にビス
マス置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造する事が可能
となる。
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の製造を繰り返
し行う際に、使用する白金の腐蝕状態を制御し、さらに
結晶育成中の基板の割れを抑制する事ができる。それに
より、長期間にわたり、融液を交換する事無く結晶の製
造を続け、融液の交換時に発生するコストや、炉の稼働
率の低下により発生するコストを削減でき、安価にビス
マス置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造する事が可能
となる。
【図１】実施例１において、繰り返しビスマス置換希土
類鉄ガーネット単結晶膜を育成した後の白金坩堝の腐食
を示す模式図である。
類鉄ガーネット単結晶膜を育成した後の白金坩堝の腐食
を示す模式図である。
【図２】実施例２において、繰り返しビスマス置換希土
類鉄ガーネット単結晶膜を育成した後の白金坩堝の腐食
を示す模式図である。
類鉄ガーネット単結晶膜を育成した後の白金坩堝の腐食
を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 憲夫 東京都葛飾区新宿６丁目１番１号 三菱瓦 斯化学株式会社東京研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 坩堝内の融液の液表面を逐次移動せしめ
て該坩堝の腐食領域を移動することにより、該坩堝の腐
食溶解量を調整し、該坩堝の穴あきを防ぎ、長期にわた
って、安定した結晶成長を行うことを可能とするビスマ
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶の製造において、融液
内に坩堝材料を投入するか又はあらかじめ投入した該坩
堝材料を融液から引き上げることで該融液の液面移動を
行うビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造
法。 - 【請求項２】 投入するか又は引き上げる該坩堝材料
が、中空の構造である請求項１記載のビスマス置換希土
類鉄ガーネット単結晶膜の製造法。 - 【請求項３】 投入するか又は引き上げる該坩堝材料
が、内部に別素材を含む中空の構造である請求項１記載
のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33112396A JPH10167894A (ja) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33112396A JPH10167894A (ja) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10167894A true JPH10167894A (ja) | 1998-06-23 |
Family
ID=18240135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33112396A Pending JPH10167894A (ja) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10167894A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016222674A (ja) * | 2010-04-22 | 2016-12-28 | バイオテスト・アクチエンゲゼルシヤフト | 抗体調製物 |
-
1996
- 1996-12-11 JP JP33112396A patent/JPH10167894A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016222674A (ja) * | 2010-04-22 | 2016-12-28 | バイオテスト・アクチエンゲゼルシヤフト | 抗体調製物 |
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