JPS60134404A - 磁気光学材料 - Google Patents

磁気光学材料

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JPS60134404A
JPS60134404A JP24201483A JP24201483A JPS60134404A JP S60134404 A JPS60134404 A JP S60134404A JP 24201483 A JP24201483 A JP 24201483A JP 24201483 A JP24201483 A JP 24201483A JP S60134404 A JPS60134404 A JP S60134404A
Authority
JP
Japan
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garnet
temperature
crystal
substrate
faraday rotation
Prior art date
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Pending
Application number
JP24201483A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Sakano
伸治 坂野
Kazuyuki Nagatsuma
一之 長妻
Hiroyoshi Matsumura
宏善 松村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS60134404A publication Critical patent/JPS60134404A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ファラデー回転係数の犬なる磁気光学材料に
係9、特に高感度磁界センサ用磁気光学素子や、集積化
磁気光学素子に好適な磁性ガーネットに関する。
〔発明の背景〕
R3Fe5−yAy012の組成式を持つ磁性ガーネッ
トでRに描る元素をビスマスで置換すると磁気光学効果
、即ち、ファラデー効果、カー効果、フォークト(コツ
トン・ムートン)効果が著しく大きくなる現象は既知で
ある(特公昭56−15125)。
しかしながら、従来から知られている磁性ガーネットの
結晶形成法、例えば、焼結法、フラックス法、液相成長
法(LPE)では、ビスマス置換量が限られていた。こ
のためRs−x BixFe5−y Ay(J 12な
る組成式で、X=3近傍までの磁気光学特性の評価を行
なうことは全く不可能であった。
例えば、焼結法を用いた場合としては、特公昭56−1
5125に、Y 3−xBixFes012なる組成で
X=1.25を越えるとガーネット以外の第2相が出現
して、ファラデー回転が生じなくなることが示されてい
る。又、Yの代シにQdを用いた場合でもX ) 1.
5では第2相が現われ性能指数が低下することも示され
ている。さらに、Biの固溶限がX=2であることを確
認している。
他の磁性ガーネットの結晶形成法であるフラックス法及
び液相成長法では、構成元素の酸化物を溶融して結晶成
長を行なうのであるが、Bi20gを溶融すると7ラツ
クスやメルトの粘度が増加して正常な結晶育成ができな
くなるという問題があった。このため、結晶中のBiの
置換量を増加させる方向、即ち、フラックス又はメルト
中のB12O3を増加させる方向と結晶育成温度を下げ
る方向には限界があった。7シツクス法では、Gd1.
75Bi1.25FesOxzの単結晶が最大であった
(第7回日本応用磁気学会学術講演g要集1)163)
。又、液相成長法(LPE)(第7回日本応用磁気学会
学術講演概要集p166 )では、B「置換量X=0.
75が最大であった。そして、どちらの方法でも、焼結
法の置換量程にも達し得ないのである。
以上のように、R3−xBixFe5−yAy012の
組成でXを2よシ大きく3近傍まで置換することは、従
来の結晶育成法で不可能で、この置換量での磁気光学特
性は全く知られていなかった。
〔発明の目的〕
本発明は、磁気光学効果が非常に大きなビスマス(B 
i )置換磁性ガーネットを提供することにある。
〔発明の概要〕
従来の結晶形成法であるフラックス法や、液相成長法を
用いた場合、成長温度を下げるほどビスマスの置換量を
増大させることができることが知られている。しかし、
7ラツクスやメルトの粘度の点で置換量が限定されてい
た。これに対し、焼結法は、フラックスを使わないため
任意にビスマスの置換量を設定できた。しかし、Biz
oaやFe2O3、その他の酸化物粉法を混合し、80
0C以上の高温に露して原子間の結合を切って、ガーネ
ット結晶を形成する必要がおった。このため、高温にな
るため第2の結晶相が出現してガーネット中に含有され
うるBi置換量が限定されていた。
そこで、ビスマス置換量を任意に設定できる利点と、原
子オーダで元素混合を行なうため、焼軟法のような高温
工程が必要ないという見地に立ってスパッタ法を行なっ
た。その結果、500C程度の低温処理により磁性ガー
オ;ットが形成できた。
そしてビスマスの置換量をX=2〜3近傍までに増大し
た磁性ガーネットを得ることができた。
さらに、基板にガドリニウム・ガリウム・ガーネット(
GGG)、ネオジウム・ガリウム・ガーネツ) (Nd
GG)等のガーネット結晶を用いることで、結晶形成の
核を与えて、さらに結晶化温度領域を低温側に拡張し、
カーネット単結晶を得ることを可能にした。又、石英カ
ラス基板等のガーネット基板以外の任意材料においても
、低温でファラデー効果の大きなビスマス置換多結晶ガ
ーネットを得ることを可能にした。
本発明にオイテは、一般式几a −x H+ xFes
−yAy012で示される組成を有するもので、Rはイ
ツトリウムおよび希土類元素からなる群より選択した少
なくとも1元素、Aは周知のように鉄と置換する少なく
とも1元素である(例えば特公昭43−5344号公報
、特公昭56−15125号公報)。本発明は、上記組
成物を基板上に形成した後、500C〜基板上に形成す
る方法としては、通常スパッタ法を用いるのがよいが、
その他の真空蒸着法。
CVD法等の比較的低温で膜形成可能な方法であればよ
い。加熱温度が上記範囲外ではガーネット相以外の相が
現れ、ファラデー回転係数が低下し好ましくない。
上記X、yの値は、0.25(X≦2.8.0≦yく5
の範囲とすることができるが、特にXが1.5くx≦2
.8の範囲ですぐれた特性を示し、Xが2くx≦2.8
のものは特性が著しくすぐれているのみでなく、従来は
得られなかったものである。
し発明の実施例〕 実施例1 Y3−xBixFe4.6Ato、40□2となる組成
を持つターゲットをガドリニウム・ガリウム・ガーネッ
ト基板上、並びに、ネオジウム・ガリウム・ガーネット
基板上にスパッタした後、大気中で2時間アニールした
ときのスパッタ膜のビスマス置換量とガーネット結晶と
なる加熱温度の関係を第1図の斜線で示す。スパッタは
5Paの圧力のAr雰囲気で、周波数13.56 M 
Hz 、電力200Wで、プレーナマグネトロンを用い
て行なった。基板温度は常温としたが、600C程度ま
で加熱しても特に影響はなかった。また、加熱時間も2
時間の他、 1〜10時間の範囲で変 化させても特に影響はない。
X線回折による分析の結果から、ガーネット結晶は単一
の結晶方位を示し、初期結晶化温度11より低温の領域
では、アモルファスであった。ガーネット消滅温度12
よシも高温側では、ガーネット相中にB1Fe0oが現
れてガーネット相は消えた。ガーネット以外の相、即ち
、アモルファス、BiFeO3+ Bi2Fe40eで
はファラデー効果は確認できなかった。800Cのアニ
ールでは、X≦2.2で常にガーネット相が確認された
次に、ガーネット結晶膜の格子面間隔と加熱温室のx 
=2.8 、2.2.、1.8としたときの関係を第2
図中21.22.23に示す。ビスマス置換量が多い場
合に、初期結晶化温度での格子面間隔は大きく、アニー
ル温度を上昇させると初期結晶の格子面間隔より小さい
所で飽和する傾向がみられた。この初期結晶は、高温で
アニールした膜よシフアラデー回転係数が小さかった。
大きなファラデー回転係数を得るには、初期結晶温度よ
りも高い温度でアニールした方が良いという傾向を得た
第3図、並び、第4図に波長0.6328μmと波長1
.152μmでのファラデー回転係数とビスマス置換量
の関係を示す。この関係は直線31.41で端的に示さ
れるビスマスを含有しないガーネット膜では、ファラデ
ー随転係数は正、で−波長0.6328μmで約100
0度/センチであった。波長0.6328μmでは、ビ
スマス置換量に比例して負の方向にファラデー回転係数
は増加した。置換量Xが2以上においても、線型性が保
たれてX = 2.8で−5,9X10’(度/センチ
)の値を得た。又、波長1.152μmでのファラデー
回転係数も同様に線型で、X = 2.5で−5,1X
10’度/センチの値を得た。尚、X=Oの値は測定誤
差内であったので、イツトリウム・鉄・ガーネットのさ
250度/センチを用いた。
実施例2 Y 3−x B i xFe 46 Ato、4012
となる組成を持つターゲットを石英ガラス基板上に実施
例−1゛−と同様にスパッタした後、大気中でアニール
したときのスパッタ膜のビスマス置換量とガーネット結
晶となる加熱温度の関係を第5図の斜線で示す。
X線回折による分析の結果から、ガーネット結晶は多結
晶相初期結晶化温度51よシ低温の領域テハ、アモルフ
ァスであった。この多結晶の形成温度は、ガーネット基
板を用いた場合よりも10〜40p^かった。カーネッ
ト消滅温度52よりも高温側では、カーネット相中にB
i2Fe40oが現れてカーネット相は消えた。ガーネ
ット以外の相、即ち、アモルファス、B1Fe0a、 
B1Fe0eではファラデー効果は確認できなかった。
800Cのアニールでは、X≦2.2で常にガーネット
相が確認された。
次に、ガーネット結晶膜の格子面間隔と加熱温度のX=
2.8,2.2,1.8としたときの関係を第6図中6
1.62.63に示す。ビスマス置換量が多い場合に、
初期結晶化温度での格子面間隔は大きく、アニール温度
を上昇させると初期結晶の格子面間隔よシ小さい所で飽
和する傾向がみられた。この初期結晶は、高温でアニー
ルした膜よりファラデー回転係数が小さかった。大きな
ファラデー回転係数を得るには、初期結晶温度よりも旨
い温度でアニールした方が良いという傾向を得7ヒ。
得られた多結晶ノ摸においても、実施例1と同様のファ
ラデー回転能が得られた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、例えば500C程度の低温でファラデ
ー回転係数がYIGに比べて50倍大きなビスマス置換
磁気ガーネットが形成できるので、光アイソレータ等の
磁気光学素子の小型化並びに、低温形成による細光素子
との集積化を可能としたり、磁性ガーネットを用いた磁
界センサの感度を著しく良くしたシする効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はガーネット基板上でYa−x B ix Fe
 zaAto4O1□の組成でガーネット結晶相が得ら
れる温度とビスマス置換量Xの関係を示すグラフ、第2
図は上記ガーネット相の格子面間隔と加熱温度の関係を
示すグラフ、第3図は波長0.6328μmでのビスマ
ス置換量Xとファラデー回転係数の関係を示すグラフ、
第4図は波長1.152μmでのビスマス置換量Xとフ
ァラデー回転係数の関係を示すグラフ、第5図は石英ガ
ラス基板上でYa−X Bix l;”e Z6Atα
4012の組成でガーネット結晶相が得られる温度とビ
スマス置換量Xの関係を示すグラフ、第6図は上記第5
図におけるガーネットの格子面間隔と加熱温度の関係を
示すグラフである。 11.51・・・初期結晶化温度曲線、12.52・・
・ガーネット相消滅温度曲線、21.61・・・x−−
2,8の格子面間隔曲線、22.62・・・X=2.2
の格子面間隔曲線、23.63・・・X = 1.8の
格子面間隔曲線、31.41・・・ビスマス置換量Xと
ファラデー回転係数の関係を示す直線。 算 1 い 400 に’60 6IO700100j!D熱唱−焚
 じり 第2図 fiD 熱扁−攬(′り 第3図 ′$4tb σ 3 ビ尺マス置捜髪L

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、Rをイツトリウムおよび希土類元素からなる群よシ
    選択した少なくとも1元素、Aを鉄と置換する少なくと
    も1元素とするとき、一般式几s−x BixFe、−
    、A、012で示される組成を有し、且つXおよびyの
    値が0.25(X≦2.8・。 0≦y<5なる範囲にある、イツトリウムおよび希土類
    鉄ガーネットおよびその誘導体を主体とし、基板上に形
    成された後に500U〜800Cにて加熱されてなるこ
    とを特徴とする磁気光学材料。 2、上記Xの値が1.5 (X≦2.8なる範囲にある
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁気光学
    材料。 3、上記Xの値が2 (x≦2.8なる範囲にあること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の磁気光学材料
    。 4゜ガドリニウム・ガリウム・ガーネットもしくはネオ
    ジウム・ガリウム・ガーネットからなる基板上に形成さ
    れてなることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第
    3項のいずれかの項に記載の磁気光学材料。
JP24201483A 1983-12-23 1983-12-23 磁気光学材料 Pending JPS60134404A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60185237A (ja) * 1984-02-29 1985-09-20 Fujitsu Ltd 光熱磁気記録媒体
JPS62119759A (ja) * 1985-11-19 1987-06-01 Nippon Sheet Glass Co Ltd 磁気光学材料
JPS6398855A (ja) * 1986-10-14 1988-04-30 Fujitsu Ltd 光磁気記録媒体
JPH0381724A (ja) * 1989-08-25 1991-04-08 Shin Etsu Chem Co Ltd 磁気光学素子の製造方法
US5146361A (en) * 1989-07-14 1992-09-08 At&T Bell Laboratories Apparatus comprising a magneto-optic isolator utilizing a garnet layer
US5198923A (en) * 1991-01-17 1993-03-30 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Optical isolator
US5640516A (en) * 1991-04-02 1997-06-17 Tdk Corporation Faraday rotator

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60185237A (ja) * 1984-02-29 1985-09-20 Fujitsu Ltd 光熱磁気記録媒体
JPS62119759A (ja) * 1985-11-19 1987-06-01 Nippon Sheet Glass Co Ltd 磁気光学材料
JPS6398855A (ja) * 1986-10-14 1988-04-30 Fujitsu Ltd 光磁気記録媒体
US5146361A (en) * 1989-07-14 1992-09-08 At&T Bell Laboratories Apparatus comprising a magneto-optic isolator utilizing a garnet layer
JPH0381724A (ja) * 1989-08-25 1991-04-08 Shin Etsu Chem Co Ltd 磁気光学素子の製造方法
US5198923A (en) * 1991-01-17 1993-03-30 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Optical isolator
US5640516A (en) * 1991-04-02 1997-06-17 Tdk Corporation Faraday rotator

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