JPS6244685B2 - - Google Patents

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JPS6244685B2
JPS6244685B2 JP749879A JP749879A JPS6244685B2 JP S6244685 B2 JPS6244685 B2 JP S6244685B2 JP 749879 A JP749879 A JP 749879A JP 749879 A JP749879 A JP 749879A JP S6244685 B2 JPS6244685 B2 JP S6244685B2
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JP
Japan
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bubble
garnet
gallium
magnetic
composition
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Expired
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JP749879A
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English (en)
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JPS5599706A (en
Inventor
Taketoshi Hibya
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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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS5599706A publication Critical patent/JPS5599706A/ja
Publication of JPS6244685B2 publication Critical patent/JPS6244685B2/ja
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は磁気バブル素子用材料に関し、さらに
詳しくはサマリウム・ガリウム・ガーネツト
(Sm3Ga5O12)基板上に成長されバブル径が約1μ
mの微小バブルを用いた磁気バブル素子用材料に
関する。 従来、磁気バブル素子はアプライド・フイジツ
クス・レターズ(Applied Physics Letters)第
18巻89ページ(1971年)、あるいはジヤーナル・
オブ・アプライド・フイジツクス(Journal of
Applied Physics)第49巻1918ページ(1978年)
に記載されている如くガドリニウム・ガリウム・
ガーネツト(Gd3Ga5O12)基板に液相エピタキシ
ヤル成長させた磁性ガーネツト単結晶薄膜をバブ
ル支持体として用い、これにNiFe合金で作られ
たバブル転送パターン、バブル発生器、バブル検
出器、トランスフアーゲート、導体など配置した
ものであつた。 磁気バブル素子用材料として要求される重要な
特性の一つはバブルの安定性を示すQ因子であ
り、上記ジヤーナル・オブ・アプライドフイジク
ス誌によれば3.5μm径バブル材料として4程度
が必要である。更に材料特性として考慮すべき重
要な特性はバブルを保持するために必要なBa―
フエライト磁石の磁化の温度係数と材料のバブル
消滅磁界の温度係数ΔHcol/ΔT・Hcol×100
%とが少くと も室温から80℃の範囲で一致することである。 Ba―フエライトの磁化の温度係数は−0.20%/
degであるので、バブル消滅磁界温度係数値とし
ては−0.20±0.05%/degであることが必要であ
る。また、無欠陥の磁気バブル素子用材料を得る
には、バブル支持体である磁性ガーネツト液相エ
ピタキシヤル膜の格子定数が基板ガーネツトの格
子定数と約0.1%以内で一致しなければならない
ことが知られている。 バブルの安定性を示すQ因子はベル・システ
ム・テクニカル・ジヤーナル(Bell System
Technical Jounal)第48巻3287ページに示されて
いるように、第1式により定義されるものであ
る。 Q≡H/4πMs =Ku/2πMs (1) しかしながら、バブル径が微小化されるに伴い
このQの値を確保することは困難となつてくる。
バブル径dを特性長lの8倍とすれば、バブル径
dは上記ベル・システム・テクニカル・ジヤーナ
ル誌により(2)式のように与えられる。 ここでAは交換ステイフネス定数である。 (1)および(2)式よりQは(3)式のようになる。 すなわち、バブル径d(特性長l)が1/2にな
つたときに同じ大きさのQ値を保証しようとする
と異方性エネルギーKuは4倍必要となる。実際
にはKuの増加に伴い交換ステイフネス定数Aも
大きくなるのでKuはさらに大きくなければなら
ない。 異方性エネルギーKuの値は、ジヤーナル・オ
ブ・アプライド・フイジツクス第44巻438ページ
(1973年)に述べられているようにガーネツトを
構成する希土類イオンのイオン半径の差に依存す
る。したがつて、イオン半径の大きいSm3+
(1.09Å)あるいはEu3+(1.07Å)とイオン半径
の小さいLu3+(0.97Å)とを組み合せた磁性ガー
ネツトは大きな異方性エネルギーを得ることがで
きる材料である。ここにカツコ内はイオン半径で
ある。 しかしながら、Lu3+を用いた材料は第1表に
示すようにバブル消滅磁界の温度係数の絶対値が
大きくなりすぎるという欠点を有している。 第1表はガドリニウム・ガリウム・ガーネツト
基板上に育成され、特性長l〓0.20μm(即ちバ
ブル径約1.6μm)、Q因子〓4の材料における温
度特性を示すパラメーター、すなわちキユリー温
度Tcとバブル消滅磁界の温度係数との関係を示
すものである。イオン半径の小さいイオンとして
Tm3+(イオン半径0.99Å)を用いた材料と
【表】 Lu3+を用いた材料とを比べると、Lu3+を用いた
材料の方が温度特性が良くない。例えば試料番号
1と2、3と4、5と6、7と8を比較すれば明
らかである。この傾向は、飽和磁化調整のために
Ge4+を用いた材料よりもGa3+を用いた材料にお
いて顕著であり試料番号5〜8は対応する1〜4
よりも温度特性がよくない。特に試料番号6およ
び8の材料は前述のバブル消滅磁界の温度係数
ΔHcol/ΔT・Hcol×100%=0.2±0.05%/de
gを満足する ことができない。Lu3+を用いた材料におけるこ
のような特徴は、Lu3+の一部が16a位置のFe3+
置換し交換ステイフネス定数を小さくし、キユリ
ー温度を低下せしめることによる。この傾向は第
1図に示すようにLu3+含有量が多いほど顕著で
ある。したがつて、もしLu3+含有量の少ない組
成のガーネツト膜を磁気バブル素子材料として用
いることができれば、異方性エネルギーを大きく
保つたままLu3+を用いた材料の上記温度特性を
改良できることになる。第1図において、破線7
はガドリニウム・ガリウム・ガーネツト基板と同
一の格子定数を有する組成を示しており、破線8
はサマリウム・ガリウム・ガーネツトの基板と同
一の格子定数を有する組成を示している。すなわ
ち、従来より用いられるガドリニウム・ガリウ
ム・ガーネツトに代つてサマリウム・ガリウム・
ガーネツトを基板として用いることにより、バブ
ル支持体である磁性ガーネツト単結晶エピタキシ
ヤル膜のLu3+含有量を減らし交換ステイフネス
定数を大きくし、キユリー温度Tcを上昇させバ
ブル消滅磁界の温度係数を改良することができ
る。Lu3+含有量を減らすことにより、異方性エ
ネルギーKuが小さくなりQ因子を十分な大きさ
に確保できなくなることが懸念されるが、異方性
エネルギーKuと組成との関係は第2図に示すよ
うであり、ガドリニウム・ガリウム・ガーネツト
基板上とではガーネツトエピタキシヤル膜の異方
性エネルギーKuの大きさにはほとんど差異がな
い。 ガーネツトエピタキシヤル膜の格子定数がサマ
リウム・ガリウムガーネツト基板の格子定数と約
0.1%以内で一致するためには、エピタキシヤル
膜の組成には制限がある。
(YSmLu)3Fe5-yGayO12の場合、1μm径バブル
材料としてふさわしい飽和磁化の値を700〜1000
ガウスに保つために上記組成式中においてyの値
は0.50≦y≦0.85でなければならない。このため
希土類イオンの組成は第3図の3成分系状態図に
示すように直線1(Y1.275-1.296X
Sm1.725+0.296XLux、但し0≦x≦0.984)、直線2
(Y1.75-1.296XSm1.25+0.296XLux、但し0x≦
1.35)、それにLu=0およびY=0の4本の線分
で囲まれる領域内に存在しなければならない。同
様に(YEuLu)3Fe5-yGayO12(但し、0.50≦y≦
0.85)の場合には、希土類イオンの組成は第4図
の状態図に示すように直線3(Y0.825-1.4178X
Eu2.175+0.4178XLux、但し0≦x≦0.5819)、直線
4(Y1.4375-1.4178XEu1.5625+0.4178XLux)但し0≦
x≦1.014)およびY=0、さらに、
(YEuLu)3Fe5-yGayO12の場合にはLu3+の含有量
の少ない組成では充分な異方性エネルギーが確保
できないのでLu=0.25の4本の線分で囲まれる
領域内に存在しなければならない。 本発明者らは、上記のような実験結果、すなわ
ち基板としてガドリニウム・ガリウム・ガーネツ
トに代りサマリウム・ガリウム・ガーネツトを用
いることにより、Lu3+を含む磁気バブル素子用
ガーネツトエピタキシヤル膜の温度特性を、バブ
ルの安定性を保証するに充分な異方性エネルギー
を確保しつつ改良できることに注目し本発明をな
すに至つた。 以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。 実施例 1 (iii)面のサマリウム・ガリウム・ガーネツト基板
上に第2表に一例として示すような組成の融液を
用いて(ここでは試料番号12の例を示す)、第3
表に示す組成のガーネツト膜を910〜950℃の温度
で液相エピタキシヤル成長させることにより、特
性長lがほゞ0.1μmの0.8μm径磁気バブル材料
を得た。これらの材料のキユリー温度は187〜195
℃にわたつており、バブル磁区消滅磁界の温度係
数は−0.20〜−0.25%/degであつた。これらの
材料のいずれもが、ガドリニウム・ガリウム・ガ
ーネツト基板上に育成され第3表に示す材料と同
じような磁気特性を有する比較例(第4表)と比
べバブル磁区消滅磁界の温度係数は改良され、目
標とするバブル磁区消滅磁界の温度係数の値
ΔHcol/ΔT・Hcol×100=−0.20±0.05%/d
egを満足で きた。かつガーネツト液相エピタキシヤル膜の格
子定数も基板と0.1%以内で一致した。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 実施例 2 サマリウム・ガリウム・ガーネツト基板上に第
5表に一例として示すような組成の融液を用いて
(ここでは試料番号37)、第6表に示す組成のガー
ネツト膜を915〜948℃の温度で液相エピタキシヤ
ル成長させることにより、特性長がほゞ0.1μm
の0.8μm径磁気バブル材料を得た。これらの材
料のキユリー温度は196〜204℃にわたつており、
バブル磁区の消滅磁界の温度係数は−0.17〜−
0.22%/degであつた。これらの材料のいずれも
が、ガドリニウム・ガリウム・ガーネツト基板上
に育成され第6表に示す材料と同じような磁気特
性を有する比較例(第7表)と比べバブル磁区消
滅磁界の温度係数は改良され、目標とするバブル
磁区消滅磁界の温度係数の値ΔHcol/ΔT・Hco
l×100%= −0.20±0.05%/degを満足できた。かつガーネ
ツト液相エピタキシヤル膜の格子定数も基板と
0.1%以内で一致した。
【表】
【表】
【表】
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図は(Y、Sm、Lu)3Fe4.25Ga0.75O12にお
ける交換ステイフネス定数と希土類イオン組成と
の関係を示す図で6は交換ステイフネス定数が等
しい値を有する組成、7はガドリニウム・ガリウ
ム・ガーネツトの格子定数(a=12.383Å)と等
しい格子定数を有する組成、8はサマリウム・ガ
リウム・ガーネツトの格子定数(a=12.438Å)
と等しい格子定数を有する組成を示す。第2図は
(Y、Sm、Lu)3Fe4.25Ga0.75O12における異方性エ
ネルギーKuと希土類イオン組成との関係を示す
図で、曲線9は異方性エネルギーKuの等しい値
を有する組成を示す。第3図は本発明の一実施例
の存在領域を示す図であり、1および2は希土類
イオンの組成がそれぞれY1.275-1.296X
Sm1.725+0.296XLuxおよびY1.75-1.296X
Sm1.25+0.296XLuxであることを示す直線である。
第4図は本発明の他の実施例の存在領域を示す図
であり、3,4、および5は希土類イオンの組成
がそれぞれY0.825-1.4178XEu2.175+0.4178XLux、Y1.
4375−−14178XEu1.5625+0.4178XLux、お
よびLu0.25
あることを示す直線である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 サマリウム・ガリウム・ガーネツト基板上に
    育成され、組成式が(YRLu)3Fe5-yGayO12(た
    だしRはSmまたはEu、0.50≦y≦0.85)で示さ
    れる磁性ガーネツト液相エピタキシヤル膜であつ
    て、その希土類イオンの組成がRがSmの場合に
    は3成分系状態図上でY1.275-1.296X
    Sm1.725+0.296XLux (ただし0≦x≦0.984)、 Y1.75-1.296XSm1.25+0.296XLux(ただし0≦x≦
    1.35)、Lu=0およびY=0で囲まれる領域内に
    あり、RがEuの場合にはY0.825-1.4178X
    Eu2.175+0.4178XLux(ただし0≦x≦0.5819)、Y1.
    4375−14178XEu1.5625+0.4178XLux(ただ
    し0≦x≦
    1.014)、Lu=0.25およびY=0で囲まれる領域内
    にあることを特徴とする磁気バブル素子材料。
JP749879A 1979-01-24 1979-01-24 Magnetic bubble element substance Granted JPS5599706A (en)

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Publication Number Publication Date
JPS5599706A JPS5599706A (en) 1980-07-30
JPS6244685B2 true JPS6244685B2 (ja) 1987-09-22

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ID=11667434

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JP749879A Granted JPS5599706A (en) 1979-01-24 1979-01-24 Magnetic bubble element substance

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JP (1) JPS5599706A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103447A (ja) * 1987-10-19 1989-04-20 Canon Inc 画像形成装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01103447A (ja) * 1987-10-19 1989-04-20 Canon Inc 画像形成装置

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JPS5599706A (en) 1980-07-30

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