JPS609330B2 - 磁気バルブ用ガーネツト膜 - Google Patents

磁気バルブ用ガーネツト膜

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JPS609330B2
JPS609330B2 JP50126921A JP12692175A JPS609330B2 JP S609330 B2 JPS609330 B2 JP S609330B2 JP 50126921 A JP50126921 A JP 50126921A JP 12692175 A JP12692175 A JP 12692175A JP S609330 B2 JPS609330 B2 JP S609330B2
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bubble
magnetic
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garnet
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JP50126921A
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整 池田
文彦 石田
圭吉 安藤
良 鈴木
恒 杉田
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、G030a50.2(以下Q℃と呼ぶ)基板
上に作製される磁性ガーネット薄膜において、バブルが
安定に転送するために必要な異方性エネルギーを得るた
めにSmを混合し、同時に膜と基板の格子定数のマッチ
ングをよくするために、Smの混合量に応じてLuを添
加することを特徴とした磁気バブル用ガーネットに関す
るものである。
磁性ガーネット薄膜は液相ェピタキシャル成長法によっ
て作製される。従来、Feの一部をG4十′eなどの四
価イオンで置換し、C2・′aなどの二価イオンで電荷
補償するタイプの磁気バブル用ガーネット膜例えば(Y
,Sm,Ga)3(Fe,蛇)50,2においては、S
3十/mなどの希±額イオンを添加することにより、膜
面に垂直な異万性エネルギーを発生させる方法を用いて
Q℃基版(格子定数12.383A)上に作製されてい
た。
しかしSmイオンを混合すると、混合量に比例して膜の
格子定数が増加し基板とのマッチングが悪くなるため混
合量には限度があった。例えばp=0.85,z=0の
場合、基板と膜の格子定数が一致するためのSmの単位
格子中の原子数は0.15(すなわちy〜0.07)で
ある。この膜の場合、異方性エネルギーKuは、20こ
0において6000erg/cc,80℃において27
0氏rg/cc程度である。一般にバブルの安定性を示
す尺度として異方性エネルギーKuと静磁エネルギー2
mMs2(Msは膜の磁化)との比を用い、これをq
(q肌lityねctor)と呼ぶ。q毒三帯F(…4
岩島S:HKは異万性磁界)バブル磁区が発生するため
には磁化が膜面に垂直な方向を向いていること、すなわ
ちq>1であることが必要である。
しかし、バブルを安定に転送するためにはさらにq≧4
程度であることが望ましいとされている。上記試料にお
いて、例えば20午0で4汀MSご200(Causs
),8000において4竹Ms)160(Ga聡s)と
するとqの値はそれぞれ3.8,2.6となる。したが
って特に温度の上昇に伴なつてバブルが安定に転送いこ
く〈なるという問題があった。qを大きくするためには
、Msを減少するかまたはKuを増加すればよい。しか
し、バブル径およびその温度変化率を所望の値にするた
めには一般に4竹Nbの値を任意に小さくすることはで
きない。そこでSmの混合量を増加し、Kuを大きくす
ることによって所望のqの値にすることが必要である。
したがって本発明の目的は、高温においてもバブルが安
定に動作する(特に0℃〜80午0の広範囲にバブルが
安定に動作する。
)ために必要なだけのSmを混合し、さらにイオン半径
のづ・さなLuをあわせて添加することにより基板と膜
の格子定数を一致させ、良質ガーネット膜を作製するこ
とにある。ここでイオン半径の小さなTm,Yb,Lu
,などの希士類のうち特にLuを用いた理由は、Luが
軌道角運動量をもたないため、TmやYbよりも磁気的
損失が少なく、バブルの転送速度を著しく小さくするこ
とがないためである。一方、Sm量が多くなるとバブル
移動度仏oが減少するため、所望の転送周波数に対して
Sm量の上限がさまる。例えば100KHzで転送する
場合、roZ300cm/sec・oe、単位格子あた
りのSm原子数は0.4X下であることが必要である。
SmおよびLuを所定量添加した磁性ガーネット膜はS
mの代りにEuを置換して用いたものに比して、異方性
ェネルギKuを大きく取ることが出来、従って磁気バブ
ルを極めて安定に且高速動作を可能とする。
第2図は、SmおよびEuを用いた磁性ガーネット膜の
KuのSm量もしくはEu量、依存性を示したものであ
る。Smが極めて優れていることが理解される。又、S
mに代えてPrやTbを用いた場合、保持力が必要以上
に大となり、磁気バブル用材料として使用出来ない。直
径1仏〜8一のバブルに対して上記の目的を達成するた
めには、一般式が{Yx(3−P)Smy(3−P)L
uZ(3−P)Cap}{Fe5−P蛇p}0,2で表
わされるガーネットにおいてpは0.5〜1.5であり
、x,y,zは第1図の斜線部で示した部分の値をとる
ことが必要である。
なお、x,y,zはそれぞれY,Sm,Luの組成比を
示し、Aはx,y,zに対し(0.93,0.05,0
.02),Bは(0‐85,0.13,0‐02),C
は(0‐4,0‐22,0・38),Dは(0.48,
0.14,0.38)である。ただしx十y十z=1で
ある。第1図の辺AD上の点はP:0.5において膜と
基板の格子定数の差△aが0.001△以内となるため
のx,y,zの値を示す。この辺ADの左側の格子のミ
スマッチによってクラックが発生し、磁気バブル素子に
致命的欠陥となり、動作せしめるに値する素子そのもの
が出来上らない。同様に辺BC上の点はP=1.5の場
合のx,y,zの値を示す。P=1.5以上ではキュリ
ー温度が6000以下となり、これはバブル素子が高温
(60〜100qo)で動作不可能となることを示して
いる。また、辺AB上の点は0.52p21.5の各値
に対して、80ooにおいてもq24となるためのx,
y,zの値である。q(q雌lityfac■r)が4
未満の場合、バブルの不安定さに基づき、特に磁気バブ
ル発生器で不必要なバブルが多数発生しメモリ動作上重
大なエラーを生ずる。第3図はバイアス磁界のマージン
とqの関係を示したものである。磁気バブルは図中の両
曲線の間(即ち斜線部)で安定に存在し得ることを示し
ている。qが4以下で急激にバイアス・マージンが低下
してしまうことが理解される。さらに辺CD上の点は、
バブル移動度が300地/sec・戊以以上を維持する
ためのx,y,zの値を示したものである。第4図はH
R=5比史 100KHzの回転磁界で動作させた場合
のバブル移動度とバイアス磁界の関係を示したものであ
る。第3図と同様斜線部でバブルが安定に存在し得るも
のである。バブル移動度が300伽/sec・蛇を下ま
わると、標準的な回転磁界5K史、周波数100KHz
の場合、バブルは回転磁界に造ずし、できなくなり、シ
リアルメモリとして誤動作(順序配列の誤り)を生ずる
。これもメモリ素子として致命的欠陥となる。なお、以
上の素子はパーマロィ転送パターンを有する回転磁界駆
動型バブルメモリ素子を用いた。この型の素子に関して
詳しくは、小林寛「磁気バブルドメィン技術」(工業調
査会、1973)等に明らかである。以下本発明を実施
例により詳しく説明する。実施例 1 溶融塩組成は、ガーネット成分として Y2031.311夕,Sm2030.266夕.Lu
2030.426夕,Ca〇1.372夕,Fe2○3
19.163夕,Ce○25.906夕、フラックス成
分としてPb0250夕,B2Q8.36夕を混合した
ものである。
上記溶融塩を1200午C×1仇で均質化したのち、溶
融塩温度を910℃に保ち、Q℃基板をメルト下1伽に
浸潰し、10仇.p.m.で基板を回転しつつ10間保
って膜の育成を行なった。その結果、厚さ5.物の鏡面
膜が得られた。X線回折により格子定数の測定を行なっ
た結果、膜と基板のミスマッチは0.001A以下であ
った。この例においてはp=0.84,x=0.76,
y=0.10,z=0.14である。また20午0にお
いてKu=15000(erg/cc)であり、4 汀
MS)200(Ga船s)の試料ではqご9.4,80
qoにおいてはKuこ7200(erg/cc),4竹
Ms工160(Ga雌s)qご7.0であった。すなわ
ち、高温においても、バブルが安定に転送しうる膜が得
られた。実施例 2 溶融塩組成は、ガーネット成分として、 Y2031.490夕,Sm2030.345夕,Lu
2030.262夕,Ca01.559夕,Fe203
21.775夕,Ce0211.669夕、フラックス
成分としてPb0300夕,B20310.00夕を混
合したものである。
上記溶融塩を1250午0×lh均質化したのち、溶融
塩温度を893.yoに保ち、基板を10仇pmで回転
しつつ4分間溶融塩中に浸潰して膜を作製した。その結
果、厚さ5.1仏の鏡面膜が得られた。この例において
はp=1.15’×=0.80,y=0.12,z=0
.08である。また膜と基板の格子定数の差は0.00
1A以下であった。さらに、qの値は20ooにおいて
5.5,80q0において4.5であり、この試料にお
いてもバブルが広い温度領域で安定に転送できることが
わかった。実施例 3 溶融塩組成は、ガーネット成分として Y2031.431夕,Sm2030.230夕,Ca
01.372夕,蛇0210.269夕.Fe2031
9.163夕、フラックス成分として228夕,B20
37.59夕を混合したもので、Lu203を含まない
1200℃×1軌の均質化ののち、溶融塩温度を931
.チ0に保ち、基板を10仇pmで回転しつつ5分間メ
ルトに浸潰して膜の育成を行なった。
その結果、厚さ6.軌の鏡面膜が得られた。膜と基板の
格子定数の差は0.001△以内であり、これ以上Sm
を混合することはできないことがわかった。この例にお
いてはp=1.10,×=0.91,y=0.09,z
=0であった。また20q0においては、Ku=500
0(erg/cc)4mMs=196(Ca瓜s)q=
3.3、80o0においてはKu=1800(erg/
cc),4mMs=144(Gauss),q=2.2
であり、バブルが安定に転送するにはqの値が不十分で
あることがわかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、液相ェピタキシャル膜(Y,Sm,Lu,C
a)3(Fe,蛇)50,2とGOO基板の格子定数が
マッチングするYおよびSm,Luの組成領域図である
。 第2図は磁性ガーネット膜の異方性エネルギーKuの組
成依存性を示す図、第3図はqとバイアス磁界の関係、
第4図はバブル移動度の関係を示す図である。努′図 第2図 第3図 ※4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 Gd_3Ga_5O_1_2単結晶基板上に作製さ
    れ、一般式{Yx_(_3_−_p_)Smy_(_3
    _−_p_)Lu_2_(_3_−_p_)Cap}{
    Fe_5_−_pGep}O_1_2で示され、pが0
    .5≦p≦1.5の範囲、かつY,Sm,Luの組成比
    をそれぞれx,y,zの値で示した時、Y,Sm,Lu
    を3つの頂点とした組成範囲を示す正三角形において、
    x+y+z=1かつA(0.93,0.05,0.02
    ),B(0.85,0.13,0.02),C(0.4
    ,0.22,0.38),D(0.48,0.14,0
    .38)で囲まれる範囲の値を持つことを特徴とする磁
    気バブル用ガーネツト膜。
JP50126921A 1975-10-23 1975-10-23 磁気バルブ用ガーネツト膜 Expired JPS609330B2 (ja)

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JPS5251600A JPS5251600A (en) 1977-04-25
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JPS5512790A (en) * 1978-07-14 1980-01-29 Nec Corp Producing method of cylindrical magnetic domain element
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5170496A (ja) * 1974-12-16 1976-06-18 Nippon Electric Co Entojikuzairyo

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