JPS60145990A - 液相エピタキシャル磁性ガーネット単結晶 - Google Patents

液相エピタキシャル磁性ガーネット単結晶

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JPS60145990A
JPS60145990A JP59001841A JP184184A JPS60145990A JP S60145990 A JPS60145990 A JP S60145990A JP 59001841 A JP59001841 A JP 59001841A JP 184184 A JP184184 A JP 184184A JP S60145990 A JPS60145990 A JP S60145990A
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garnet
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Kenichi Shiraki
健一 白木
Taketoshi Hibiya
孟俊 日比谷
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Tokin Corp
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NEC Corp
Tohoku Metal Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B19/00Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/02Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/28Complex 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】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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガーネット単結晶基板上に育成したビスマス(
Bi)を含有する磁性ガーネット液相エピタキシャル単
結晶に関するものである。
〔従来技術〕
光通信において、光源であるレーザダイオードに反射戻
り光が入ると伝送の品質を悪くすることが知られている
。この問題の解決のために。
電子通信学会誌[技術研究報告0178−133に関、
小林および植木らによって報告されているように、1.
3μm帯においてはイツトリウム−鉄−ガーイ、ットを
ファラデー回転子とした光アイソレータを用いることが
提案されている。
〔従来技術の問題点〕
元アインレータ材料としては、従来のイツトリウム−鉄
−ガーネットよりも、使用する光波長においてさらに吸
収損失が小さく、シかもさらにファラデー回転能の太き
いものが要求される。このような条件を満たす材料とし
て、 Biを固溶したガーネットが知られている。この
B1固溶ガーイ・ソトの材料特性は1例えば性向らの論
文、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジックス(Japanese Journal of
 AppliedPhysics )第12巻(197
3) 465頁、およびウィツトコークらの論文、ニー
・アイ・ピー・コンファレンス−プロシーディンゲス(
AIP ConferenceProceedings
 ) 10巻(1972) 1418頁、 等によって
報告されている。
ガーイ、ット結晶の示す磁気光学効果すなわち7アラデ
一回転能の大きさは結晶中に固溶したB】の量と共に増
大する。しがしながら、 Biを多量に固溶させようと
しても、その固溶量に限界があることが知られている。
これらの状況は以下の論文によって詳しく述べられてい
る。
例えば2品川らによるジャパニーズ・ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス(Japanese Jo
urnal of Applied Physics)
第13巻(1974) 1663頁における多結晶体(
セラミックス)に関する報告が第一の例で以下に説明す
る。
磁性ガーネット結晶Re3 Fe5O12(ReはSm
、 Eu。
Gd、 Tb、 Dy、 Y、 Er、 Tmのうちの
1つ)の中にBiを固溶させる場合、上記元素Reに置
きがゎってBiが入り、 Re3−xBtXFe501
2の組成の結晶が生成される。Biの固溶量の限界は上
記元素Reの種類によって異なり、最も多(Biを固溶
できるのは、 Reがガドリニウム(Gd)の場合。
すなわちGdy、−xBixFe50,2の場合f 、
 x (7)上限は約1.4である。 これ以上にBi
量を増加させようとするとガーネット以外の相(ガーネ
ットでない組成と結晶構造の物質)が生成されてしまう
。生成されたガーネット結晶の格子定数を調べた結果で
は、格子定数はBiの固溶量と共に増大し、x=1.4
では格子定数は12.54Aである。
ついでフラックス法によってG d 3−x B ix
 F e 50+□単結晶を成長させた場合についての
報告である玉城、対島による第7回応用磁気学会講演概
要集(1983) IS3〜164頁の例では、 Bi
の固溶限界は多結晶の場合よりも小さくx=1.15程
度で。
この場合の格子定数の推算値はf2.53Aである。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、これまでに知られているB】固溶ガー
ネット結晶よりもBi固溶量を増加させた。従来のイツ
トリウム−鉄−ガーネットや。
これまで知られているBi固溶ガーネット結晶よりも、
更にすぐれた磁気光学効果を有するB1固溶ガーネット
単結晶を提供することにある。
〔発明の構成〕
基板として該基板上に液相エピタキシャル成長させた1
組成式がGd5−XB+xFl!6012 (1,72
≦X≦3)である液相エピタキンヤル磁性ガーイ・ット
単結晶が得られる。
〔発明の原理〕
本発明の原理は2本発明者らの実験によって見出された
ものである。すなわち、 Bi2O3を多量に含む融液
を用いて格子定数が12.568AのG d 3 、、
、x B ix Fe 5012 (x≧1.72)液
相エヒリキシャル磁性単結晶を育成させる場合に、格子
定数が12.383AのGd、Ga、0.2単結晶を基
板として用いて上記エピタキシャル単結晶の育成を試み
たところ、液相温度以下の融液に基板を浸漬してもガー
ネット単結晶膜の成長は見られなかったが、基板として
格子定数が12.567又のGd5S c2Ga、O,
、を用いたところガーネット単結晶膜が得られたことに
よる。すなわち、 Biを多量に固溶した格子定数の大
きい液相エピタキ7ヤル磁性ガーイ・ソト単結晶膜を得
るには、基板の格子定数もこれに対応したものでなけれ
ばならず。
格子定数の不整合が大きい場合には、基板上にガーネツ
ト膜を成長させることができない。
〔実施例〕 以下1本発明の実施例について詳細に説明する。
(実施例1) 基板結晶としてはG d 3 S c 2 G a 3
012非磁性単結晶ウェファ−を用いた。このウェファ
−は、同じ組成をもつ融液よシ回転引上法によって<1
11>方向に引上育成した原石より作製したもので。
このウニ7アーの格子定数は12.567A、このウェ
ファ−の面方位は(ooi)面、このウェファ−の直径
は25mである。このウェファ−に対して、酸化ガドリ
ニウム(Gd203) 0.4029モルチ、酸化鉄(
Fe203) 7.5971モルチ、酸化鉛(PbO)
 65.7143モル%、酸化ビスマス(B12o1)
26.2857モルチの組成の融液を用いて、深さ内径
ともに50閣の白金るつぼ中で680”Cにおいて過冷
却温度30°Cで液相エピタキシャル成長を35分行な
った。この結果、ウェファ−上に厚さ40μmのB1を
固溶した均質な磁性ガーネット単結晶膜(Gd3−x 
Bi x F e s Q 12 )が得られた。
このガーネット膜中の格子定数の測定をX線回折ボンド
法により行った。この結果では格子定数12.568’
Aであった。B1固溶量Xをエックス線マイクロアナラ
イザーにより分析したところx=1.72であった。
(実施例2) 基板結晶としてはNd3Ga4Mgo5zro5o12
非磁性単結晶ウェファ−を用いた。このウェファ−は。
組成としてNd3Ga4Mgo6zro4012をもつ
融液がら引上法により<111>方向に引上育成し、そ
の一部よシ切出して作製したものである。ウェファ−の
格子定数は12.603X7面方位は(110)面直径
23咽である。このウェファ−を用い2組成としてGd
2O,0,3525モル% 、 F e 2036.6
475モル%、 Pb066.42B6モル%、 Bi
2O326,5714モルチモル係を用い、深さ内径と
もに50調の白金るつぼ中で640℃において過冷却温
度80℃で液相エピタキシャル成長を行った。成長時間
20分で基板ウェファ−上に30μmの厚さのB1を固
溶した均質な磁性ガーイ・ソト単結晶膜が得られた。こ
の結晶膜について格子定数を測定した結果12.602
Aであp、Bi固溶量を分析した結果x=2.5すなわ
ち組成式にしてGdo5B12.5Fe、01□であっ
た。
(実施例5) 基板結晶としては格子定数が12.64AのSm3Sc
2Ga30I2非磁性ガーネツト単結晶ウェファ−で(
111)面に平行なものを用いた。直径は23順である
。この基板上にGd2030.0147モル係。
Fe2O35,4386モル% 、 PbO59,52
94モルチモル係、、0335.0173モル係の融液
を用い、深さ内杆ともに50mmの白金るつぼ中で61
0℃において過冷却温度160℃で液相エピタキシャル
成長を行った。成長時間か分で基板ウェファ−上に70
μmの厚さの旧を固溶した均質な磁性ガーネット単結晶
膜が得られた。この結晶膜の格子定数は12.635A
、 Bi(7)固溶量はx=3.0すなわち組成式とし
てB13Fe、0.2が得られた。
(実施例4) 基板結晶としては、格子定数が12.530XのGdo
5.Tb2.61Sc2Ga3o、2非磁性ガーネント
単結晶ウェファ−で(1101面に平行なものを用いた
直径は23mである。コ(7)基板上にGd2030.
3828モル%、 Fe、、o37,2172モル% 
、 pbo 62.4286モル%、Bi20324.
9714モ#%、 B2O33,0000−E−ル%の
融液を用い深さ内径ともに50m+nの白金るつぼ中で
720℃において過冷却温度60 ℃で液相エピタキシ
ャル成長を行った。成長時間15分、基板ウェファ−上
に40μmの厚さのBiを固溶した均質な磁性ガーネッ
ト単結晶膜が得られた。この結晶膜の格子定数は、12
.568Xであり、 Bi固溶量はX=1.72であっ
た。
以上の実施例では、夫々得られたB1を固溶したガーネ
ット単結晶膜中のBi固溶量はいずれも、従来得られた
ガーイ・ノド単結晶中のBi固溶量よシ大きく、その量
は基板結晶の格子定数の大きさに対応している。なお、
上記実施例においては4種類の基板結晶について説明し
たが、12.53A以上12./) 4 X以下の格子
定数値を有するガーイ・ノド単結晶であれば、他の組成
のガーネット単結晶であっても基板として使って。
組成式がG d 3.−x B r x 、F e50
12 (1−72≦X≦6)である液相エピタキシャル
磁性ガーネット単結晶を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、これ寸で知られて
いるBi固溶ガーネット結晶よりもBi固溶量を増すこ
とが可能とな9.従来のイツトリウム−鉄−ガーネット
やこれまで知られているBi固溶ガーネット結晶よシも
、更にすぐれた磁気光学効果を有するBi固溶ガーネッ
ト単結晶を得ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、格子定数が12.53A以上12.64A以下の値
    を有するガーネット単結晶を基板として該基板上に液相
    エピタキシャル成長させた1組成式がGd5−xBi 
    Fe5O12(1,72≦X≦6)である液相エピタキ
    シャル磁性ガーネット単結晶。
JP59001841A 1984-01-11 1984-01-11 液相エピタキシャル磁性ガーネット単結晶 Granted JPS60145990A (ja)

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JPH0459280B2 JPH0459280B2 (ja) 1992-09-21

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2541095B (en) * 2015-06-15 2022-07-27 Skyworks Solutions Inc Ultra-high dielectric constant garnet

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GB2541095B (en) * 2015-06-15 2022-07-27 Skyworks Solutions Inc Ultra-high dielectric constant garnet

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