JPS6117065B2 - - Google Patents

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JPS6117065B2
JPS6117065B2 JP9477178A JP9477178A JPS6117065B2 JP S6117065 B2 JPS6117065 B2 JP S6117065B2 JP 9477178 A JP9477178 A JP 9477178A JP 9477178 A JP9477178 A JP 9477178A JP S6117065 B2 JPS6117065 B2 JP S6117065B2
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JP
Japan
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magnetic
film
bubbles
bubble
garnet
Prior art date
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Expired
Application number
JP9477178A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5522263A (en
Inventor
Hiroshi Makino
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS6117065B2 publication Critical patent/JPS6117065B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はハードバブルの存在しない磁気バブル
素子用ガーネツト膜に関するものである。 磁気バブル素子用の磁性膜として、非磁性ガリ
ウムガーネツト、例えばCd3Ga5O12などの基板上
にエピタキシヤル成長させた磁性ガーネツト薄膜
が用いられていることは周知のことである。従来
Gd3Ga5O12などの基板はもつぱら(111)面をも
つように加工されており、そしてその上に成長さ
せられたエピタキシヤル磁性ガーネツト膜に安定
に磁気バブルが存在するために、膜面に垂直な方
向、即ち〔111〕方向が磁化容易軸となるような
一軸性磁気異方性を有していなければならない。
しかしこのような一軸性磁気異方性をもつガーネ
ツト膜には、正常バブル以外に異常バブルもしく
はハードバブルと呼ばれるバブルも発生する。ハ
ードバブルはバブル消滅磁界が正常バブルよりも
高く、また磁場勾配に対して斜めの方向にバブル
が転送され、磁壁移動速度も低くなることが知ら
れている。これは、正常バブルと異りハードバブ
ルは磁壁構造が複雑になつているためによる。こ
のようなハードバブルが磁気バブル素子としての
動作中に存在すると、その異常な動特性のために
誤動作の原因となり好ましくないことは言うまで
もない。 このようなハードバブルの抑制法にはいくつか
の方法が知られており、例えば磁気工学講座第4
巻「磁気バブル」(飯田修一他編、丸善)P123に
は、(1)イオン注入法、(2)パーマロイコート法、(3)
YGdIGコート法、(4)YIGコート法、(5)二重膜形成
法、(6)不活性ガス中高温アニール法、(7)q値を小
さくする方法、(8)バブル層の膜面内に2回対称の
磁気異方性をつける方法、が述べられている。し
かしながら上記の(1)〜(6)はバブル層とキヤツプ層
の間に90゜もしくは180゜磁壁を形成させるもの
で、磁気バブルを保持するバブル層以外にキヤツ
プ層を付加的に形成させなければならないという
余分の工程を必要とする。(7)は単一の磁性膜でハ
ードバブルが抑制される方法であるがq値が低い
ということはとりもなおさず磁気バブルが僅かな
磁場のふらつきによつて必要もないのに自然発生
してしまつたり、または消滅してしまつたりする
ことになり磁気バブル素子としての信頼性の観点
からはq値は高くなければならない。このような
観点からはq値は2以上必要である。(8)は基板面
を(111)から傾けて、磁化容易軸が膜面に垂直
でなくしたものであるが、本方法では面内磁場効
果のため、磁気バブルが安定に存在するバイアス
磁界の上下限が面内磁界の方向によつてシフトし
てくるはずでありこの方法も実際には用いられて
いない。 本発明は上記のような(1)〜(6)における如き余分
な工程を必要とせず、かつ(7),(8)の有する欠点を
除去して、ハードバブルの存在しない磁気バブル
素子用磁性膜を提供することを目的とする。 本発明者は、磁性ガーネツト膜を(110)面の
ガリウムガーネツト基板上に成長させ、 q1=Ku/2πMs>2をみたし、その上さらに q2=Ki/2πMs>5とすることによつてハード
バ ブルが発生せずしかも磁気バブルが不必要に発
生、消滅したりすることのない安定した磁気バブ
ル素子用磁性膜が得られることを見出した。
(110)基板上に成長させたガーネツト膜に大きな
歪誘導異方性もしくは特殊な成長誘導異方性をも
たせることによつて、膜面に垂直な方向に磁化容
易軸があり、かつ膜面内にも、2回対称の磁気異
方性をもたせることができることが知られてい
る。そのような材料の例はアプライド・フイジツ
クス・レターズ(Applied Physics Letters)第
29巻第12号815ページ(1976年)同じく817ペー
ジ、アイ・イー・イー・イー・トランザクシヨン
ズ・オン・マグネテイクス(IEEE Trans.on
Magneties)第MAG―13巻第5号1087ページ
(1977年)、などに述べられている。このような異
方性をオルソロンビツク磁気異方性というが、オ
ルソロンビツク磁気異方性をもつ物質の磁気異方
性エネルギーは、磁化容易軸と中間軸の間のエネ
ルギー差をあらわすKuと面内の磁化困難軸と中
間軸の間のエネルギー差をあらわすKiを用い
て、 E=(Ku+Kisin2φ)sin2Θとあらわすことが
できる。 本発明者は(110)面のGd3Ga5C12やNd3Ga5O12
基板上にいろいろな種類のオルソロンビツク磁気
異方性をもつ磁性ガーネツト膜を成長し、ハード
バブルの存在の有無と、膜のKu,Kiの大きさを
反磁界エネルギー2πMs2で除した比の値、即ち
q1=Ku/2πMs及びq2=|Ki|/2πMs
の関係を克明に調 べた。(111)基板上の膜では面内異方性はないの
でq2=0であると定義できる。 (111)基板上の膜ではq1>2のときにはハー
ドバブルが生じたが一方(110)基板上の膜であ
るq2≠0のオルソロンビツク磁気異方性を有す
る場合には、q2>5とすることでバブル磁区の
安定存在のために要請されるq1>2をみたし、
かつ確実にハードバブルが存在しないようにでき
ることを見出した。 以下本発明を実施例をもつて説明する。 第1表にエピタキシヤル磁性ガーネツト膜の種
類、基板結晶と面方位、飽和磁化(4πMs)、q1
値、q2値、及びハードバブル存在有無を示し
た。図には第1表の#1〜#12の試料のq1,q2
をプロツトしたもので×はハードバブル無し、〇
はハードバブル有を示す。周知の通り、ハードバ
ブルが存在すると、バブル消滅磁界に広がりがあ
ることを利用して、ハードバブルの存在有無を判
別した。第1表及び図からq2>5とすること
で、バブル磁区の安定存在のために要請される
q1>2をみたしかつハードバブルの存在しない
磁気バブル素子用ガーネツト膜を提供できること
がわかる。 第1表に示した各磁性ガーネツト膜について、
それぞれの融液組成、成長条件を第2表に示して
おく。
The present invention relates to a garnet film for magnetic bubble devices in which hard bubbles are not present. It is well known that a magnetic garnet thin film epitaxially grown on a substrate of non-magnetic gallium garnet, such as Cd 3 Ga 5 O 12 , is used as a magnetic film for a magnetic bubble device. Conventional
Substrates such as Gd 3 Ga 5 O 12 are processed to have a (111) plane, and because magnetic bubbles stably exist in the epitaxial magnetic garnet film grown on it, the film It must have uniaxial magnetic anisotropy such that the direction perpendicular to the surface, that is, the [111] direction, is the axis of easy magnetization.
However, in a garnet film having such uniaxial magnetic anisotropy, bubbles called abnormal bubbles or hard bubbles are also generated in addition to normal bubbles. It is known that hard bubbles have a higher bubble extinguishing magnetic field than normal bubbles, are transferred in a direction oblique to the magnetic field gradient, and have a lower domain wall movement speed. This is because, unlike normal bubbles, hard bubbles have a complex domain wall structure. Needless to say, if such hard bubbles exist during operation as a magnetic bubble element, their abnormal dynamic characteristics will cause malfunctions, which is undesirable. Several methods are known for suppressing such hard bubbles, for example,
Volume ``Magnetic Bubble'' (edited by Shuichi Iida et al., Maruzen) P123 includes (1) ion implantation method, (2) permalloy coating method, (3)
YGdIG coating method, (4) YIG coating method, (5) double film formation method, (6) high temperature annealing method in inert gas, (7) method of reducing q value, (8) In-plane bubble layer A method of imparting two-fold symmetrical magnetic anisotropy to is described. However, in (1) to (6) above, a 90° or 180° domain wall is formed between the bubble layer and the cap layer, and a cap layer must be additionally formed in addition to the bubble layer that holds the magnetic bubbles. This requires an extra process. (7) is a method in which hard bubbles are suppressed using a single magnetic film, but the fact that the q value is low means that magnetic bubbles are generated naturally without need due to slight fluctuations in the magnetic field. The q value must be high from the viewpoint of reliability as a magnetic bubble element. From this point of view, the q value is required to be 2 or more. In (8), the substrate surface is tilted from (111) so that the axis of easy magnetization is no longer perpendicular to the film surface, but in this method, due to the in-plane magnetic field effect, the bias magnetic field where the magnetic bubbles stably exist is The upper and lower limits should shift depending on the direction of the in-plane magnetic field, and this method is not actually used. The present invention eliminates the need for extra steps such as those in (1) to (6) above, eliminates the drawbacks of (7) and (8), and provides a magnetic bubble element for magnetic bubble elements free of hard bubbles. The purpose is to provide a membrane. The present inventor grew a magnetic garnet film on a gallium garnet substrate with a (110) plane, satisfying q1=Ku/2πMs 2 >2, and further set q2=Ki/2πMs 2 >5. It has therefore been found that a stable magnetic film for a magnetic bubble element can be obtained in which hard bubbles are not generated and magnetic bubbles are not generated or extinguished unnecessarily.
(110) By imparting large strain-induced anisotropy or special growth-induced anisotropy to the garnet film grown on the substrate, the axis of easy magnetization is perpendicular to the film surface, and It is known that magnetic anisotropy with 2-fold symmetry can also be provided. Examples of such materials can be found in Applied Physics Letters Vol.
Volume 29, No. 12, page 815 (1976) Also page 817, IEEE Trans.
Magneties) Vol. 13, No. 5, page 1087 (1977), etc. This kind of anisotropy is called orthorombic magnetic anisotropy, and the magnetic anisotropy energy of a material with orthorombic magnetic anisotropy is determined by Ku, which represents the energy difference between the easy axis of magnetization and the intermediate axis, and the in-plane magnetization. Using Ki, which represents the energy difference between the difficult axis and the intermediate axis, it can be expressed as E=(Ku+Kisin 2 φ) sin 2 Θ. The present inventor has proposed (110) plane Gd 3 Ga 5 C 12 and Nd 3 Ga 5 O 12
Magnetic garnet films with various types of orthorombic magnetic anisotropy were grown on substrates, and the presence or absence of hard bubbles and the value of the ratio of the Ku and Ki values of the film divided by the demagnetizing field energy 2πMs 2 , That is,
The relationships between q1=Ku/2πMs 2 and q2=|Ki|/2πMs 2 were investigated in detail. Since there is no in-plane anisotropy in the film on the (111) substrate, it can be defined that q2 = 0. (111) Hard bubbles occur in the film on the substrate when q1>2, but on the other hand, if the film on the (110) substrate has orthorombic magnetic anisotropy with q2≠0, then q2>5. satisfies q1>2, which is required for the stable existence of bubble magnetic domains, and
We also discovered that it is possible to reliably prevent the existence of hard bubbles. The present invention will be explained below with reference to Examples. Table 1 shows the type of epitaxial magnetic garnet film, substrate crystal and plane orientation, saturation magnetization (4πMs), q1
value, q2 value, and presence or absence of hard bubbles. The figure shows q1 and q2 of samples #1 to #12 in Table 1.
In this plot, × indicates no hard bubble, and ○ indicates presence of hard bubble. As is well known, the presence or absence of hard bubbles was determined by utilizing the fact that when hard bubbles exist, the bubble extinguishing magnetic field spreads. From Table 1 and the figure, setting q2 > 5 is required for the stable existence of bubble magnetic domains.
It can be seen that it is possible to provide a garnet film for magnetic bubble elements that satisfies q1>2 and is free of hard bubbles. Regarding each magnetic garnet film shown in Table 1,
The respective melt compositions and growth conditions are shown in Table 2.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 以上説明したごとく。q1>2かつq2>5であ
るような(110)基板上の磁性ガーネツト膜を用
いることによつて、ハードバブル抑制のための余
分な工程を必要とせず、また磁気バブル素子とし
て安定な磁性ガーネツト膜が得られる。
[Table] As explained above. By using a magnetic garnet film on a (110) substrate with q1 > 2 and q2 > 5, no extra process is required to suppress hard bubbles, and a stable magnetic garnet film can be used as a magnetic bubble element. A membrane is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図はq1,q2をパラメータとしてハードバブル
の存在の有無を示す図で、〇、×印はそれぞれハ
ードバブルの有、無を表わす。
The figure shows the presence or absence of hard bubbles using q1 and q2 as parameters, and the 〇 and × marks indicate the presence or absence of hard bubbles, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ガーネツト基板と、この基板の(110)面上
にエピタキシヤル成長せしめた磁化容易軸が膜面
に垂直でかつ膜面内にも磁気異方法を有し、 q1=Ku/2πMs>2かつ q2=Ki/2πMs
>5である 磁性ガーネツト膜とからなることを特徴とする磁
気バブル素子用ガーネツト膜。
[Claims] 1. A garnet substrate, an axis of easy magnetization epitaxially grown on the (110) plane of this substrate, which is perpendicular to the film plane and has magnetic anisotropy within the film plane, and q1=Ku /2πMs 2 >2 and q2=Ki/2πMs
A garnet film for a magnetic bubble element, characterized in that it is made of a magnetic garnet film in which 2 >5.
JP9477178A 1978-08-02 1978-08-02 Garnet film for magnetic bubble element Granted JPS5522263A (en)

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JPS5522263A JPS5522263A (en) 1980-02-16
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