JPH11174396A

JPH11174396A - 磁気光学素子及び磁気光学デバイス

Info

Publication number: JPH11174396A
Application number: JP34662097A
Authority: JP
Inventors: Tadao Katsuragawa; 忠雄桂川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-07-02
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: JP3753853B2

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて大きな磁気光学効果を得ることがで
き、各種方面に応用する上で有利な磁気光学素子を提供
する。【解決手段】磁気光学素子１が光を回折させるグレー
ティング構造３と、このグレーティング構造３上に形成
された透明磁性膜４とを備えることで、光を入射させた
場合に透明磁性膜４はグレーティング構造３に基づく回
折によって偏光面回転の増大を生じさせる。これによ
り、極めて大きな磁気光学効果を得ることができ、各種
分野への応用に有利となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大きな磁気光学効
果を生じさせることができ、各種分野に有用に応用し得
る磁気光学素子及び磁気光学デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁性体を磁化し、磁化方向に平行に直線
偏光を入射させると、その直線偏光は磁性体を通過する
ことにより光の偏光面が回転されることはファラデー効
果として知られている。このようなファラデー効果を有
する材料を用いて磁気記録媒体（磁気光学素子）などが
作られている。

【０００３】例えば、特開昭５６−１５１２５号公報に
よればイットリウム及び希土類鉄ガーネットとその誘電
体を用いた磁気記録媒体、特開昭６１−８９６０５号公
報によれば六方晶フェライトを用いた磁気記録媒体、特
開昭６２−１１９７５８号公報によればイットリウム鉄
ガーネット粒子を用いた塗布型磁気記録媒体、特開平４
−１３２０２９号公報によれば希土類鉄ガーネット微粒
子を用いた塗布型磁気記録媒体等が開示されている。こ
れらの磁気記録媒体は、磁性体或は磁性体微粒子を基体
上に薄膜状に記録層として形成した構造を有している。
このような磁気記録媒体によれば、記録・消去・読出し
を良好に行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの公
報類に開示された従来の磁気記録媒体による場合、記録
・消去・読出しなるメモリ的な使用に限られてしまい、
ディスプレイ等の他の用途への応用・転用には不向きな
ものである。また、メモリ的な使用に関しても、必ずし
も十分大きな磁気光学効果が得られるわけではなく、読
出し等のＳ／Ｎがよいとは限らない。

【０００５】そこで、本発明は、極めて大きな磁気光学
効果を得ることができ、各種分野への応用に有用な磁気
光学素子を提供することを目的とする。また、本発明
は、透過型・反射型を問わずディスプレイ等に応用し得
る他、位相板、ビームスプリッタ、光シャッタ等に応用
し得る磁気光学素子及び磁気光学デバイスを提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、コントラストの向上
や多色表示でき、薄型化を図れるディスプレイ化が可能
な磁気光学素子及び磁気光学デバイスを提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の磁
気光学素子は、光を回折させるグレーティング構造と、
このグレーティング構造上に形成された透明磁性膜とを
備える。従って、グレーティング構造上に透明磁性膜を
設けることにより、光を入射させた場合に回折によって
偏光面回転の増大が生ずることで、極めて大きな磁気光
学効果が得られる。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の磁
気光学素子の透明磁性膜が、平均粒子径が２００Å以下
のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はこれらの合金の微粒子を含む。
従って、元々磁気光学効果の大きい材料を微粒子にして
用いるので、透明磁性膜を薄くすることができ、光透過
率が向上してコントラストの増大に寄与し得る上に、磁
気光学効果の増大にも寄与し、ディスプレイ等への適用
により適するものとなる。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の磁気光学素子のグレーティング構造が、そのピッチ
及び溝深さの異なる複数種類を有する。従って、磁気光
学効果を増大させ得る適用波長域が広がることになり、
多色表示のディスプレイ等への適用に適したものとな
る。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の磁気光学素子が、さらに透明磁性膜の外周に配
設されてこの透明磁性膜に磁界を印加する空芯構造のコ
イルを備える。従って、透明磁性膜に効率よく磁界を印
加し得る上に、コイルが同一平面上に配設されているの
で、磁界印加手段を含めて素子の薄型化を図ることがで
きる。この場合、空芯構造であり、磁芯を作製する必要
がないので、作製が容易な上に、透明磁性膜に対する記
録と消去とをコイルに流す電流の向きを変えるだけで簡
単に行える。

【００１０】請求項５記載の発明の磁気光学素子は、膜
面に垂直な方向に磁気異方性を示す透明磁性膜と、透明
磁性膜の外周に配設されてこの透明磁性膜に磁界を印加
する空芯構造のコイルを備える。従って、膜面に垂直な
方向に磁気異方性を示す透明磁性膜に対してその周囲に
配設された空芯構造のコイルにより磁界を印加するよう
にしたので、光を入射させた場合に透明磁性膜の電子ス
ピンと光とが平行のときに最大の磁気光学効果を得るこ
とができ、コントラストが高く薄型のディスプレイ等に
応用し得る。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項４又は５記
載の磁気光学素子のコイルが、透明導電膜と透明絶縁膜
との積層構造よりなる。従って、コイル部分を含めて素
子全体の光透過率が高くなり、ディスプレイ等へ適用す
るに当り、一層の高コントラスト化を図れる。

【００１２】請求項７記載の発明の磁気光学デバイス
は、請求項１，２，３，４，５又は６記載の磁気光学素
子と、この磁気光学素子の両面を挾む一対の偏光子とを
備える。従って、コントラストの高い透過型の磁気光学
デバイスとなり、透過型のディスプレイ、光シャッタ等
に応用し得る。

【００１３】請求項８記載の発明の磁気光学テバイス
は、請求項１，２，３，４，５又は６記載の磁気光学素
子と、この磁気光学素子の一面側に配設される偏光子
と、前記磁気光学素子の他面側に配設される反射膜とを
備える。従って、コントラストの高い反射型の磁気光学
デバイスとなり、反射型のディスプレイ等に応用し得
る。特に、反射膜により光路が往復されることで磁気光
学素子における磁気光学効果が倍増され、極めてコント
ラストの高いデバイスとなる。

【００１４】請求項９記載の発明は、請求項７又は８記
載の磁気光学デバイスの磁気光学素子が、同一の透明基
板上に複数個が配設されている。従って、磁気光学デバ
イスにおいて個々の磁気光学素子を個別に点滅させるこ
とでデジタル表示のディスプレイ等に応用し得る。

【００１５】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
磁気光学デバイスにおけるグレーティング構造を有する
複数個の磁気光学素子が、その０次回折光の透過軸方向
が磁気光学素子毎に少しずつ異なる。従って、グレーテ
ィング構造によっては入射角依存性を有し、ディスプレ
イ等に応用した場合、視野角が特定の方位に制約される
が、透過軸方向が磁気光学素子毎に少しずつ異なってい
るので、視野角が広くなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図５に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の磁気
光学素子１の基本的構成例を模式的に示すもので、透明
な基板２の表面を凹凸形状とした直線状のグレーティン
グ構造３と、このグレーティング構造３の表面上に薄膜
形成された透明磁性膜４とを備えた構成とされている。
グレーティング構造３は例えば図１（ａ）に示すように
矩形状凹凸の繰返し構造であってもよいが、このような
構造に限らず、適宜形状のもの、例えば、図１（ｂ）に
示すような山形状凹凸の繰返し構造であってもよい。こ
の他、三角波形状、正弦波形状等であってもよい。

【００１７】本実施の形態では、このようなグレーティ
ング構造３上に透明磁性膜４を設けることで、透過光に
対して極めて大きな磁気光学効果を発揮させることを基
本的な特長とする。本発明者によれば、例えば、膜厚１
０００Åの単なる透明磁性膜の磁気光学効果（直線偏光
を通過させたとき、偏光面の回転が生ずる効果）は０．
１°程度で極めて小さいが、本実施の形態の如く、膜厚
１０００Åの透明磁性膜４をグレーティング構造３上に
設けると磁気光学効果が３０°程度回転することにな
り、約３００倍も増大することが見い出されたものであ
る。この場合、透明磁性膜４に＋の磁界を印加して０に
戻したとき、＋３０°回転すると、−の磁界を印加して
０に戻した場合には−３０°回転することになり、その
差は６０°となる。このような磁気光学素子１だけであ
っても例えば２枚の偏光子でサンドイッチ構造にすれ
ば、十分なコントラストが得られるが、さらに、磁気光
学素子１に対して反射膜を組合せれば、光路が往復する
ことで２倍となるので、上記の条件例で１２０°回転す
ることとなり、十分なるクロスニコルの直交配置の条件
が得られる。即ち、＋磁化部と−磁化部とで大きなコン
トラストが得られる。これが、本実施の形態における基
本的な画像発現原理である。本実施の形態のような磁気
光学素子１の構造により、何故、偏光面回転角が増大す
るかは明らかではないが、グレーティング構造３により
回折が生じることが必須条件である。また、極めて大き
な磁気光学効果は回折を生ずる波長の光で得られる（つ
まり、波長依存性を有する）。

【００１８】従って、本実施の形態の磁気光学素子１
は、ディスプレイへの応用を考慮した場合、主に可視光
が適用対象の光となるが、レーザ光のような単色光を用
いるものとすれば、戻り光をなくすアイソレータ等への
適用も可能となる。もっとも、本実施の形態の磁気光学
素子１は、原理的には、波長の長短は無関係な現象であ
り、グレーティング構造３が回折を生ずるように波長と
同等又はそれ以下に微細であればよく、グレーティング
構造３を形成するための微細加工技術が進めば可視光以
外の短波長であっても適用可能といえる。また、後述す
るような偏光子との組合せは、ディスプレイへの適用に
際しては必要といえるが、磁気光学素子１単独で単色光
を用いる場合であれば位相板やビームスプリッタ等への
適用も可能といえる。

【００１９】ここで、磁気光学素子１を構成する上で、
グレーティング構造３は必ずしも目的とする素子の全面
に渡って形成する必要はなく、例えば、図２に示すよう
に、その一部にだけ形成するようにしてもよい。ディス
プレイに応用する場合であっても、素子全面ではなく、
ドットにコントラストがあれば十分である。グレーティ
ング構造３を部分的に形成する場合のサイズとしては特
に制約はないが、直径６〜６００μｍ程度が好ましく、
本実施の形態では、例えば直径１００μｍ程度のサイズ
に分割されている。形状的にも任意であり、円形状、四
角形状等であってよく、特に、後述するように磁気ヘッ
ドとして渦巻状のコイルを周囲に配設する上では図３に
示すように円形状が好ましい。図２及び図３に示す例で
は、直径１００μｍ位の円形状部分にピッチ２μｍ位、
溝深さ０．４μｍ位のグレーティング構造３が形成さ
れ、このグレーティング構造３上に膜厚１０００Å程度
に透明磁性膜４が形成されている。

【００２０】また、本実施の形態の磁気光学素子１で
は、図２及び図３に示すように、グレーティング構造３
及び透明磁性膜４の外周に位置させて基板２上に磁気ヘ
ッドとして機能するコイル５が形成されている。このコ
イル５はグレーティング構造３部分を磁芯とする如く渦
巻状にパターン形成された空芯構造のものである。具体
的には、透明性の高いＩＴＯ膜等の透明導電膜６と絶縁
性プラスチックのような透明絶縁膜７との積層構造とし
て形成されている。コイル５の巻数は、透明磁性膜４の
磁気特性や、グレーティング構造３部分の面積（コイル
径）等にもよるが、５〜１０ターン程度が好ましい。即
ち、一般にこの種の磁気光学素子では磁性膜に磁気的な
記録・消去を行うための磁気ヘッドを、磁気光学素子に
対して、別途切離し自在に設けている。これは、画像を
記録した後は磁気ヘッドを切離すことで磁気光学素子の
携帯性を向上させたり、磁気光学素子自体の作製を容易
にするためであるが、反面、切離し自在な磁気ヘッドに
よると位置合わせが難しく磁気光学素子の同じ箇所に再
記録したり前の画像を消去することが困難であり、素子
自体も磁気ヘッドの厚み分を加えた厚みとなるため、厚
めになりやすい欠点がある。さらには、大きな磁束密度
を外部に取り出すため、パーマロイ等の高透磁率材料を
磁芯としＡｕコイルを巻回してなる構造の磁気ヘッドを
用いる場合が多い。この点、本実施の形態では、空芯構
造のコイル５を用いて磁界を発生させているが、コイル
５の中心に対象となる透明磁性膜４を位置させているの
で磁束を有効に利用できる。よって、磁芯を作製しない
分、コイル５の作製が容易な上に、グレーティング構造
３の周囲にコイル５も一体化させているので、磁気光学
素子１として薄型化構造を容易に実現できる。加えて、
コイル５に流す電流の方向を変えるだけで、記録と消去
とを切換えることができる。よって、空間変調素子とし
て応用することも可能となる。

【００２１】ここで、図２に示す例では、上記のような
コイル５を備えた磁気光学素子１の表裏両面に一対の偏
光子９，１０を配設することにより透過型の磁気光学デ
バイス１１として構成されている。これにより、透過型
のディスプレイや光シャッタへの適用が可能とされてい
る。

【００２２】この際、特に図示しないが、磁気光学素子
１を複数個とし、これらの磁気光学素子１を、同一の透
明基板上に２次元的に配設させた磁気光学デバイス構成
とすれば、個々の磁気光学素子１を点滅（磁化の有無を
切換える）させれば、デジタル表示可能なディスプレイ
として利用できる。また、０次光の回折効率や回折減衰
などはグレーティング構造３のピッチ、溝深さ等により
変更し得ることは知られているので、グレーティング構
造３に関して、そのピッチ及び溝深さを異ならせた複数
種類のグレーティング構造を形成しておけば、磁気光学
効果を増大させ得る波長域を広げることができる。例え
ば、５００ｎｍの波長光と６００ｎｍの波長光とで回折
するように２種類のグレーティング構造を作り込んでお
けば、２色の光に対してスイッチングすることができ
る。さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光の波長に対応させて
３種類のグレーティング構造を作り込んでおけば、カラ
ーフィルタ不要の明るいカラーディスプレイ化を図れ
る。

【００２３】さらに、グレーティング構造３に関して
は、前述したようにその凹凸形状を問わないが、例え
ば、正弦波形状に形成した場合、光の入射角によって磁
気光学効果の増大率が異なるという入射角依存性を有す
る。この点を考慮した場合には、例えば、図４に示すよ
うに、グレーティング構造３を有する複数個の磁気光学
素子１に関して、その０次回折光の透過軸方向を磁気光
学素子１毎に少しずつ異ならせておけば、このような磁
気光学素子１が２次元的に配設された磁気光学デバイス
構成によるディスプレイとした場合の視野角を広げるこ
とができ、見やすくなる。これは、例えばグレーティン
グ構造３を形成する微細加工時に、直径１００μｍとす
る場合であれば、１０μｍ毎に方位を変化させることに
より実現できる。

【００２４】なお、グレーティング構造３に関しては、
その溝部分とグレーティング材料（基板材料）との屈折
率が異なることが回折を生じさせるために原理上必要で
あり、図２に示す例では屈折率が約１．４６の石英基板
に対して溝部分を空気（屈折率１）なる空間１２として
いる。もっとも、基板材料と屈折率が異なる材料を用い
るのであれば、溝部分を充填させてもよい。

【００２５】ところで、磁気光学デバイスを構成する上
では、磁気光学デバイス１１のような透過型に限らず、
例えば、図５に例示するように反射型の磁気光学デバイ
ス１３として構成してもよい。即ち、偏光子は入射側だ
けの１枚の偏光子９のみとし、他面には反射膜１４を備
えた構造である。１５は基板である。この際、磁気光学
素子１のグレーティング構造３、透明磁性膜４側は何れ
側に配設させてよいが、図示例の如く、反射膜１４側と
なるように配設したほうが回折光の散乱が生じにくい点
で好ましい。このような反射型構造によれば、前述した
ように光路が往復することで磁気光学効果が２倍となる
ので、例えば１２０°回転させることができ、十分なる
クロスニコルの直交配置の条件が得られる。

【００２６】続いて、基板材料等について説明する。ま
ず、透明な基板２としては、例えば、以下のようなもの
を用い得る。即ち、ＭＭＡ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル系樹
脂、スチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアリレート、ポ
リスチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォ
ン、エポキシ樹脂、ポリ‐４‐メチルベンテン‐１、フ
ッ素化ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フエノキシ樹脂、
ポリオレフィン系樹脂、ジエチレングリコールビスアリ
ルカーボネート、ナイロン樹脂、フルオレン系ポリマー
等の透明プラスチックに代表される有機物や、ガラス、
石英、アルミナ等の無機透明材料を用い得る。ちなみ
に、反射型の磁気光学デバイス１３の場合における基板
１５は透明である必要はなく、一般的なセラミックス、
無機材料、フィルム材料等を用い得る。

【００２７】透明磁性膜４に関しても、用いる波長に対
する磁気光学特性が重要となってくるが、例えば、Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ或はこれらの合金の微粒子（１０００Å
以下）を用いた透明磁性膜４とすれば、透明性が４０％
程度と高い上に、長短波長での自身の磁気光学効果が大
きい点でも好ましい。即ち、これらの材料によれば、最
も大きなファラデー回転角を有し、かつ、金属であるた
め、良好なる導電体であるので、そのまま直接透明磁性
膜４として用いるのが望ましい。また、これらの材料に
関して１０００Å以下に微粒子化させたものを用いれ
ば、透明磁性膜４の膜面内に磁気異方性を持たせて保磁
力を高めることもできる。このことは、これらの材料の
粒径をコントロールすることによって保磁力を任意に変
化させ得ることを意味する。これらの材料を用いて透明
磁性膜４を作製するには、希ガス中蒸着の際に、僅かに
（数１００mＴorr）空気を導入することが望ましい。も
っとも、透明磁性膜４は一般的な磁性材料を用いて形成
してもよい。例えば、γ‐Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｆｅ₃Ｏ₄，ＦｅＮ
_x ，Ｂａフェライト、Ｃｏフェライト等のフェライト、
希土類鉄ガーネット、ＰｔＣｏ，ＦｅＴｂ，ＧｄＣｏ，
ＧｄＦｅ，ＭｎＢｉ，ＭｎＣｕＢｉ等の比較的透明な強
磁性体を用い得る。

【００２８】偏光子９，１０としては、自然光の入射に
対して直線偏光を出射し得る機能を有すればよく、市販
されている一般のフィルム偏光子（２色性素子として、
ヨウ素或は染料を吸着させ、ポリビニルアルコール（Ｐ
ＶＡ）フィルムを１軸延伸した偏光子の両側に保護層で
支持されている）や、偏光プリズム、偏光ビームスプリ
ッタ、ワイヤグリッドポラライザ等を適宜用い得る。

【００２９】ところで、特に図示しないが、前述したよ
うな磁気光学素子１ないしは磁気光学デバイス１１又は
１３と同等の機能を持たせる上では、透明基板上に膜面
に垂直な磁気異方性を有する単なる透明磁性膜を形成
し、この透明磁性膜の外周に位置させて同一の透明基板
上にコイル５と同様にこの透明磁性膜に磁界を印加する
空芯構造のコイルを形成した磁気光学素子としてもよ
い。透明磁性膜が膜面に垂直な磁気異方性を持つことに
より、入射光がこの透明磁性膜の電子スピンと平行なと
きに最大の磁気光学効果を示すことになり、このような
透明磁性膜に対してコイルによる印加磁界が効率よく印
加されるため、コントラストの高いディスプレイとして
応用し得る。

【００３０】

【実施例】以下、上述した基本的構成例に基づく具体的
な構成例を実施例１〜７として、比較例１とともに説明
する。

【００３１】＜実施例１＞本実施例では、まず、１ｍｍ
厚の石英基板（基板２）の片面に、Ｃｒ₂Ｏ₃，Ｃｒなる
２層を合計膜厚が１２０ｎｍとなるように形成し、さら
にその表面にポジ型レジスト膜を形成した。このレジス
ト膜上にフォトマスクを配置し、紫外線を用いて、グレ
ーティング構造３が図６に示すピッチＬ＝１．０μｍと
なるように露光し、ウェットエッチング法を用いてレジ
スト膜をエッチングし、さらに、フッ素系ガスを用いて
石英基板表面をエッチングすることにより溝深さＨ＝
０．６μｍとなるように加工することでグレーティング
構造３を形成した。次に、レジスト膜を剥離した。この
ような石英基板の加工表面（グレーティング構造３表
面）に、ガス中蒸着法を用いて、基板加熱なしで、鉄微
粒子膜（透明磁性膜４）を蒸着した。使用したＡｒガス
は５０CCM の流量で流し、全圧力で１．０Ｐａとした。
平均膜厚は９０ｎｍであった。透過型電子顕微鏡で測定
したこの鉄微粒子膜の平均粒子径は６ｎｍであった。膜
の組成は、６６％が鉄で、残りが酸素、炭素及び窒素で
あった。平坦部で測定した鉄微粒子膜の保磁力は３５０
Ｏｅ、面内方向の角型比は０．８２で、面内磁気異方性
を有する膜であった。

【００３２】このようにして形成された磁気光学素子１
に関して、日本分光株式会社製磁気光学効果測定装置Ｋ
２５０型で、波長依存性（縦軸は回転角ｄｅｇ）を測定
する（入射光の偏光面とグレーティング溝方向とは直角
に配置）と、波長６７０ｎｍにピークが現れたものであ
る。波長を６７０ｎｍ、最大印加磁界１５ｋガウスとし
て、ヒステリシスを測定したところ、印加磁界を１５ｋ
ガウス、０ガウスとした場合の偏光面回転角は各々２１
°，１９°であった。ちなみに、上述したガス中蒸着法
で同時に、石英基板平坦部に単に成膜された９０ｎｍ厚
の鉄微粒子膜を、同様に、波長６７０ｎｍの光で測定す
ると、０ガウスにした場合の偏光面回転角は０．１°で
あった。よって、本実施例構造の磁気光学素子１によれ
ば、１９０倍の磁気光学効果の増大効果が得られたもの
である。

【００３３】＜実施例２＞本実施例では、実施例１と同
様にして、石英基板の片面に断面形状が矩形で（図１
（ａ）参照）、ピッチＬ＝１．０μｍ、溝深さＨ＝０．
４μｍのグレーティング構造３を作製し、その上に、鉄
微粒子膜を形成して、磁気光学素子１を作製した。この
ような磁気光学素子１では、波長依存性測定におけるピ
ーク波長は５４０ｎｍであったが、偏光面回転角は２１
°であり、２１０倍の増大効果が得られたものである。

【００３４】＜実施例３＞本実施例では、実施例１で用
いたフォトマスクに関して、直径５０μｍの凸部とその
凸部表面に断面形状が矩形で（図２及び図３参照）、ピ
ッチＬ＝１．０μｍ、溝深さＨ＝０．４μｍのグレーテ
ィング構造３が複数並列して配設可能なように製作し、
それ以外の点は、実施例１の場合と同様にして石英基板
の片面を加工した。このような石英基板の加工面表面
に、インジウム‐錫酸化物（ＩＴＯ）膜（透明導電膜
６）をスパッタ法を用いて基板表面より高くなるように
厚く成膜した（図２参照）。次に、フォトリソグラフィ
法を用いて、凸部の回りに１０ターン分のコイル５をパ
ターン形成した。コイル５間には絶縁性透明樹脂（透明
絶縁膜７）を充填した後、実施例１のようにして表面に
鉄微粒子膜を形成し、絶縁性透明樹脂表面を研磨して平
坦化した。このような磁気光学素子１両面に対して市販
の２色性物質にヨウ素を用いたフィルム偏光子（偏光子
９，１０）を配設してサンドイッチ構造として、表示素
子なる磁気光学デバイス１１を作製した。このような表
示素子は高い透明性を有していた。そこで、コイル５に
２５０ｍＡの直流電流を瞬間的に流し、続いて、電極を
切換えて逆方向の電流を流した。このような電流方向の
切換えにより、グレーティング構造３部位は明と暗（点
滅）を繰り返すことが確認された。即ち、電流方向の切
換えだけで鉄微粒子膜に対する記録・消去を行える。こ
のようにコイル５なる磁気ヘッド部分を素子ないしはデ
バイス中に同一平面的に一体的に含めることで、素子外
部より磁気ヘッドや磁石により磁界を印加する方法に比
して、素子全体の厚みを薄く、かつ、軽くすることがで
きる。

【００３５】＜実施例４＞本実施例では、実施例３にお
いて、１つの凸部のグレーティング構造３に関する溝深
さＨを０．６μｍと０．４μｍとの２種類として半分ず
つ加工してグレーティング構造３を形成した。後は、実
施例３の場合と全く同様にして、表示素子なる磁気光学
デバイス１１を作製した。このようなデバイスにおい
て、グレーティング構造３中で溝深さＨが０．６μｍの
部位では実施例３の場合と同様に波長６７０ｎｍにピー
クが現れたが、溝深さＨが０．４μｍの部位では波長５
５０ｎｍにピークが現れたものである。このため、大き
な磁気光学効果を示す波長範囲が広くなり、実施例３の
場合よりもコントラストが明瞭になったものである。ま
た、同様の構成で、グレーティング構造３に関するピッ
チＬを０．６〜１．６μｍの範囲で連続的に変化させた
場合には、さらにコントラストが明瞭になったものであ
る。

【００３６】＜実施例５＞本実施例では、表面と裏面と
の平行度を１°以内として２０×２０×１ｍｍのサイズ
の石英基板を用意した。そして、実施例３で作製した石
英基板の凸部表面が基板裏面に対して３〜１０°傾くよ
うに、凸部をマスクしながら、エッチング及びグレーテ
ィング構造の加工を行った。後は、実施例３の場合と全
く同様にして、表示素子なる磁気光学デバイス１１を作
製した。このようなデバイスによれば、実施例３のデバ
イスでは基板裏面方向に直角な方位でしか確認できなか
ったコントラストを、傾斜した方位からでも確認できた
ものである。

【００３７】＜実施例６＞本実施例では、図２に示すよ
うな構成の磁気光学デバイス１１に関して、偏光子９に
代えてアルミニウムによる反射膜を設けた構成として実
施例３の如く反射型の磁気光学素子を構成したところ、
光は反射して２度透明磁性膜４を通過するため、コント
ラストは２倍となったものである。

【００３８】＜実施例７＞本実施例では、実施例３で作
製した直径５０μｍの凸部は、実施例３の場合よりも半
分に低くし、表面にはグレーティング構造３を加工しな
かった。そして、直径５０μｍの凸部にはスパッタリン
グ法を用いてＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜（透明磁性
膜）を膜厚９００ｎｍで成膜した。ターゲット組成は、
Ｂｉ₂Ｇｄ₁Ｆｅ_3.8Ａｌ_1.2Ｏ₁₂であった。基板温度を４
００℃として作製した後、６８０℃で３時間空気中加熱
した。単なる平坦部に同時に作製した膜の保磁力は４０
０Ｏｅで、ヒステリシスからは強い垂直磁気異方性を有
していることが判った。実施例１と同様にして、磁気光
学効果を測定すると、波長５２０ｎｍ付近に回転のピー
クを有しており、波長５２０ｎｍで測定したヒステリシ
スでは角型比は１であった。また、回転角は６°／μｍ
であった。次に、実施例３の場合と同様にしてＩＴＯ膜
によるコイル５を作製した。２枚の偏光子で挾んだ構造
として実施例３の場合と同様にコイル５に電流を流す
と、電流方向の異なる素子群の間には、明確なコントラ
ストが確認できたものである。

【００３９】＜比較例１＞ターゲット組成をＢｉ₂Ｙ₁Ｆ
ｅ_3.8Ａｌ_1.2Ｏ₁₂とした他は、実施例７の場合と全く同
様にして磁気光学素子を作製した。膜の保磁力は２００
Ｏｅで、ヒステリスから角型比は０．４７であり、垂直
磁気異方性が低いことが判った。次に、実施例３の場合
と同様にして、ＩＴＯ膜によるコイルを作製し、さら
に、表裏両面を２枚の偏光子で挾んだサンドイッチ構造
として、実施例３の場合と同様に電流を流したところ、
電流方向の異なる素子群間のコントラストは確認できな
かったものである。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の発明の磁気光学素子によ
れば、光を回折させるグレーティング構造と、このグレ
ーティング構造上に形成された透明磁性膜とを備えるの
で、光を入射させた場合に回折によって偏光面回転の増
大を生じさせて、極めて大きな磁気光学効果を得ること
ができ、各種分野への応用に有利となる。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の磁気光学素子の透明磁性膜が、平均粒子径が２００
Å以下のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はこれらの合金の微粒子を
含むことで、元々磁気光学効果の大きい材料を微粒子に
して用いるので、透明磁性膜を薄くすることができ、光
透過率が向上してコントラストの増大に寄与し得る上
に、磁気光学効果の増大にも寄与し、ディスプレイ等へ
の適用により適するものとなる。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の磁気光学素子のグレーティング構造が、その
ピッチ及び溝深さの異なる複数種類を有するので、磁気
光学効果を増大させ得る適用波長域が広がることにな
り、多色表示のディスプレイ等への適用に適したものと
なる。

【００４３】請求項４記載の発明によれば、請求項１，
２又は３記載の磁気光学素子が、さらに透明磁性膜の外
周に配設されてこの透明磁性膜に磁界を印加する空芯構
造のコイルを備えるので、透明磁性膜に効率よく磁界を
印加し得る上に、コイルが同一平面上に配設されている
ので、磁界印加手段を含めて素子の薄型化を図ることが
でき、この場合、空芯構造であり、磁芯を作製する必要
がないので、作製が容易な上に、透明磁性膜に対する記
録と消去とをコイルに流す電流の向きを変えるだけで簡
単に行える。

【００４４】請求項５記載の発明の磁気光学素子によれ
ば、膜面に垂直な方向に磁気異方性を示す透明磁性膜
と、透明磁性膜の外周に配設されてこの透明磁性膜に磁
界を印加する空芯構造のコイルを備え、膜面に垂直な方
向に磁気異方性を示す透明磁性膜に対してその周囲に配
設された空芯構造のコイルにより磁界を印加するように
したので、光を入射させた場合に透明磁性膜の電子スピ
ンと光とが平行のときに最大の磁気光学効果を得ること
ができ、コントラストが高く薄型のディスプレイ等に応
用することができる。

【００４５】請求項６記載の発明によれば、請求項４又
は５記載の磁気光学素子のコイルが、透明導電膜と透明
絶縁膜との積層構造よりなるので、コイル部分を含めて
素子全体の光透過率が高くなり、ディスプレイ等へ適用
するに当り、一層の高コントラスト化を図ることができ
る。

【００４６】請求項７記載の発明の磁気光学デバイスに
よれば、請求項１，２，３，４，５又は６記載の磁気光
学素子と、この磁気光学素子の両面を挾む一対の偏光子
とを備えるので、コントラストの高い透過型の磁気光学
デバイスとなり、透過型のディスプレイ、光シャッタ等
に応用することができる。

【００４７】請求項８記載の発明の磁気光学テバイスに
よれば、請求項１，２，３，４，５又は６記載の磁気光
学素子と、この磁気光学素子の一面側に配設される偏光
子と、前記磁気光学素子の他面側に配設される反射膜と
を備えるので、コントラストの高い反射型の磁気光学デ
バイスとなり、反射型のディスプレイ等に応用すること
ができ、特に、反射膜により光路が往復されることで磁
気光学素子における磁気光学効果が倍増されることで、
極めてコントラストの高いデバイスとすることができ
る。

【００４８】請求項９記載の発明によれば、請求項７又
は８記載の磁気光学デバイスの磁気光学素子が、同一の
透明基板上に複数個が配設されているので、磁気光学デ
バイスにおいて個々の磁気光学素子を個別に点滅させる
ことでデジタル表示のディスプレイ等に応用することが
できる。

【００４９】請求項１０記載の発明によれば、請求項９
記載の磁気光学デバイスにおけるグレーティング構造を
有する複数個の磁気光学素子が、その０次回折光の透過
軸方向が磁気光学素子毎に少しずつ異なるので、グレー
ティング構造によっては入射角依存性を有し、ディスプ
レイ等に応用した場合、視野角が特定の方位に制約され
るものの、透過軸方向が磁気光学素子毎に少しずつ異な
っているので、視野角を広くすることができ、見やすい
ディスプレイ等に応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の磁気光学素子の構成例を
示す模式的断面図である。

【図２】磁気光学デバイスの構成例を示す模式的断面図
である。

【図３】その磁気光学素子の平面構造を示す模式的平面
図である。

【図４】方位を異ならせた様子を示す模式的断面図であ
る。

【図５】反射型の磁気光学デバイスの構成例を示す模式
的断面図である。

【図６】グレーティング構造の寸法例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１磁気光学素子２基板３グレーティング構造４透明磁性膜５コイル６透明導電膜７透明絶縁膜９，１０偏光子１１，１３磁気光学デバイス１４反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を回折させるグレーティング構造と、
このグレーティング構造上に形成された透明磁性膜とを
備える磁気光学素子。
【請求項２】透明磁性膜は、平均粒子径が２００Å以
下のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はこれらの合金の微粒子を含む
請求項１記載の磁気光学素子。
【請求項３】グレーティング構造は、そのピッチ及び
溝深さの異なる複数種類を有する請求項１又は２記載の
磁気光学素子。
【請求項４】透明磁性膜の外周に配設されてこの透明
磁性膜に磁界を印加する空芯構造のコイルを備える請求
項１，２又は３記載の磁気光学素子。
【請求項５】膜面に垂直な方向に磁気異方性を示す透
明磁性膜と、透明磁性膜の外周に配設されてこの透明磁
性膜に磁界を印加する空芯構造のコイルを備える磁気光
学素子。
【請求項６】コイルは、透明導電膜と透明絶縁膜との
積層構造よりなる請求項４又は５記載の磁気光学素子。
【請求項７】請求項１，２，３，４，５又は６記載の
磁気光学素子と、この磁気光学素子の両面を挾む一対の偏光子と、を備え
る磁気光学デバイス。
【請求項８】請求項１，２，３，４，５又は６記載の
磁気光学素子と、この磁気光学素子の一面側に配設される偏光子と、前記磁気光学素子の他面側に配設される反射膜と、を備
える磁気光学デバイス。
【請求項９】磁気光学素子は、同一の透明基板上に複
数個が配設されている請求項７又は８記載の磁気光学デ
バイス。
【請求項１０】グレーティング構造を有する複数個の
磁気光学素子は、その０次回折光の透過軸方向が磁気光
学素子毎に少しずつ異なる請求項９記載の磁気光学デバ
イス。