JPS6261310A - Manufacturing magnetic device having garnet thin film containing bismuth - Google Patents

Manufacturing magnetic device having garnet thin film containing bismuth

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JPS6261310A
JPS6261310A JP25881285A JP25881285A JPS6261310A JP S6261310 A JPS6261310 A JP S6261310A JP 25881285 A JP25881285 A JP 25881285A JP 25881285 A JP25881285 A JP 25881285A JP S6261310 A JPS6261310 A JP S6261310A
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JP
Japan
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oxide
melt
magnetic device
substrate
magnetic
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JP25881285A
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Japanese (ja)
Inventor
ラーズ クリスチヤン ルーザー
ヴイレンドラ ヴイア シン ラナ
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AT&T Corp
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American Telephone and Telegraph Co Inc
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明は磁気バブルデバイスの製造方法に関し、ガーネ
ット全包含するビスマス薄膜の液相エピタキシャル成長
金倉むものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a magnetic bubble device, which involves liquid phase epitaxial growth of a bismuth thin film containing all garnet.

(2)技術の背景 磁気バブルデバイスの発展は、特に通信およびデータ処
理装置におけるシーケンシャル検索が可能な記憶装置に
おいては商業的使用の段階に達している。
(2) Background of the Technology The development of magnetic bubble devices has reached the stage of commercial use, particularly in storage devices capable of sequential retrieval in communications and data processing equipment.

磁気バブルデバイスは通常ガドリニウム−ガリウムガー
ネットQd3GaaO+2の平担な反磁性基板と、その
上にエピタキシーにより被着さ扛た層で、その磁化容易
方向が層に直交する方向である磁気ガーネット物質層と
から構成さnている。適当な磁場が上記方向に平行に印
加されると、層はバブルと呼ば扛る小さな領域を維持す
ることができ、このバブルは印加さnた磁場の方向と逆
方向に磁化されている。理想的な領域は正確な円筒形状
を有し、磁性薄膜の表面付近から基板と薄膜との界面付
近に至る領域に広がっている。バブルの直径は薄膜の厚
さにほぼ等しい。
Magnetic bubble devices typically consist of a flat diamagnetic substrate of gadolinium-gallium garnet Qd3GaaO+2 and a layer of magnetic garnet material deposited by epitaxy thereon, the easy magnetization direction of which is perpendicular to the layer. It is composed of When a suitable magnetic field is applied parallel to said direction, the layer can maintain small regions called bubbles, which are magnetized in a direction opposite to the direction of the applied magnetic field. The ideal region has a precise cylindrical shape and extends from near the surface of the magnetic thin film to near the interface between the substrate and the thin film. The diameter of the bubble is approximately equal to the thickness of the thin film.

デバイスの動作は主として磁気バブルの発生、移動およ
び検出からなり、移動は例えば磁性体層、または薄膜中
の局所的に制限された磁性特性をもつパターンまたはベ
ルシステムテクニカルジャーナル(BellSyste
m ’l”echnical Journal )の1
979年6−7月号、第58巻、扁6の1453ページ
から1540ページにS己、成されているボヘンク(A
、 H,Bobeck )らK ヨ7:y ″電流7 
クセス磁気バブル回路“ ((’urrent Acc
essMagnetic Bubble C1rcui
t3 )に開示さnている導電体層によって規定さnた
経路またはトラックに沿ったものである。
The operation of the device primarily consists of the generation, movement, and detection of magnetic bubbles, the movement of which can occur, for example, in a magnetic layer or in a pattern with locally confined magnetic properties in a thin film.
1 of m'l"echnical Journal)
Bohenk (A.
, H, Bobeck) et al. K 7:y'' current 7
Access Magnetic Bubble Circuit” (('urrent Acc
essMagnetic Bubble C1rcui
t3) along a path or track defined by a conductive layer.

基板上に磁性ガーネット層を被着するには、液相エピタ
キシー法が適しており、当該方法は例えば1974年の
5月にルピンシュタイン(HoJ、 Levinstc
in ) ヘ付与された合衆国特許第3.790.40
5号に開示されている如く溶融液中のガーネット成分全
制御良く成長させることができるものである。
A liquid phase epitaxy method is suitable for depositing a magnetic garnet layer on a substrate, and this method was described, for example, in May 1974 by Rupinstein (HoJ).
U.S. Patent No. 3.790.40 issued to
As disclosed in No. 5, the garnet component in the melt can be grown with good control.

形成された層の特性、例えば厚さ、欠陥密度、磁化、保
持度、異方性場、およびバブルの直径、安定度、易動度
などは成長条件に依存しており、七nらは例えば浴融成
分、成長温度および次の文献に開示されているような成
長手順などである。
The properties of the formed layer, such as thickness, defect density, magnetization, coercivity, anisotropy field, and bubble diameter, stability, and mobility, depend on the growth conditions; for example, Nan et al. bath melt components, growth temperatures and growth procedures as disclosed in the following publications:

AIP会報(AIP (’onference pro
ceedings)の1974年度、第10巻のページ
255から270に掲載されているブランク(S、L。
AIP Newsletter (AIP ('onference pro)
ceedings) published in 1974, Volume 10, pages 255-270 (S, L.

BIank )らによる“LPE成長の動力学および磁
気特性ヘノ影響“ (Kineties of LPE
Growth and its Influence 
On Magneticproperties )。
“Dynamics of LPE growth and its influence on magnetic properties” (BIank) et al.
Growth and its Influence
On Magnetic properties).

エテイ(Journal of E1ectroche
micalSocietyンの1976年、123巻、
扁6のページ856から863に掲載されているブラン
ク(S、L、Blank )らによる″二価および三価
イオン金倉む磁気ガーネット薄膜の作成および特性″(
preparation andproperties
 of Magnetic Garnet Films
Containing Divalent and ’
17etravalent)ons )、l 磁性におけるTEEE会報(TEEE Trans−a
ctions On Magnetics )の197
7年9月号、MAG−13巻、ム5のページ1095か
ら1097に掲載されているブランク(S。
Journal of E1ectroche
micalSociety, 1976, vol. 123,
"Preparation and properties of magnetic garnet thin films containing divalent and trivalent ions" by Blank (S, L, Blank) et al.
preparation and properties
of Magnetic Garnet Films
Containing Divalent and '
17 etravalent) ons), l TEEE Bulletin on Magnetism (TEEE Trans-a
197 of ctions on magnetics)
Blank (S.

L、Blank )らによる“キュリ一温度での溶融成
分の効果およびLPEガーネット薄膜全キむルテチウム
からの融剤スピンオフ(The Effect of 
Melt Composition onthe Cu
rie Temperature and )’lux
 5pin−Qff from Lutet ium 
Containing LPE carnetFilm
s)。
“The Effect of Melting Components and Flux Spin-Off from Lutetium in LPE Garnet Thin Films” by L. Blank et al.
Melt Composition on the Cu
rie Temperature and )'lux
5pin-Qff from Lutetium
Containing LPE carnet Film
s).

磁気デバイス技術が高ビット密度の方向へ進むにつ扛て
、層構造の詳細に変化音もたらしている。特に特定の層
の厚さが薄くなってさている。このことは例えば、ジャ
ーナルオブアプライドフイシックス(Journalo
(Applied physics )の1979年3
月号。
As magnetic device technology moves toward higher bit densities, changes in the details of the layer structure result. In particular, the thickness of certain layers has become thinner. This can be seen, for example, in the Journal of Applied Physics.
(Applied physics) 1979 3
Monthly issue.

5()巻のページ2155から2160において掲載さ
れているブランク(S、L、Blank )らによる“
単一層の設計と開発、磁気バブルデバイスに関するイオ
ン注入可能な微小バブル物’fi″(Design a
nd Development o(Single L
ayer、 Jon−Implantable 3ma
l113ubble Materials  for 
Magnetic 巳【山bleDevices )な
る論文に示されている。
5(), pages 2155 to 2160, by Blank et al.
Design and development of single layer, ion-implantable microbubbles 'fi' for magnetic bubble devices
nd Development o(Single L
ayer, Jon-Implantable 3ma
l113ubble Materials for
This is shown in a paper called Magnetic Snake.

最近の興味は、1983年8u23日付でパークストレ
ッサー(G、W、 Berkstresser )らに
付与さnf?:、合衆国特許第4.400.445号に
開示されている如(、PbO−V2O,融剤成分からな
る融成物からのエピタキシャル成長に向けら扛ている。
Of recent interest is the nf? given to Parkstresser (G, W, Berkstresser) et al., dated 8u23/1983. , as disclosed in U.S. Pat. No. 4,400,445, directed to epitaxial growth from a melt consisting of PbO--V2O, a flux component.

磁気ガーネットファイバにおけるビスマスの含有は、1
983年12月6日イ寸でレフロー(R,C0Le C
raw)らに付与された合衆国特許第4.419.41
7号に開示されているように、有益であることがわかっ
ている。
The content of bismuth in the magnetic garnet fiber is 1
December 6, 983 Reflow (R, C0Le C
U.S. Patent No. 4.419.41, issued to
7 has been found to be beneficial.

(3)発明の構成 ビスマスを包含するガーネット層または薄膜からなる磁
気バブルデバイスが、基板上に前記層全エピタキシャル
成長させる方法によって形成される。成長は融剤および
ガーネット成分からなる融成物中で起こる。
(3) Construction of the Invention A magnetic bubble device consisting of a garnet layer or thin film containing bismuth is formed on a substrate by a method of epitaxially growing the entire layer. Growth occurs in a melt consisting of flux and garnet components.

本発明に従えば、該融剤は好ましくは酸化鉛、過酸化ビ
スマスおよび追加融剤成分としてバナジウム酸化物、タ
ングステン酸化物、モリブデン酸化物およびクロム酸化
物の中から選択された成分からなる。本発明によnば、
上記追加融剤成分の存在は融成物の過冷却温度に対し大
きな磁気異方性を与える。
According to the invention, the fluxing agent preferably consists of lead oxide, bismuth peroxide and, as additional fluxing component, a component chosen among vanadium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide and chromium oxide. According to the present invention,
The presence of the additional flux component gives a large magnetic anisotropy to the supercooling temperature of the melt.

好ましい追加酸化物量の範囲は1から 20モルパーセントであり、前者の値は過飽和における
効果が明確となるためのものであり、後者の値は融成物
の安定性への考慮から決められたものである。これらの
点においてざらに好ましい範囲は、3またはできnば5
から15モルパーセントである(範囲はV2O。、 W
O,、MOO,およびCrO3の量K ?iするもので
あるが、高温においてはこのような酸化物は部分的に解
離する。pb。
The preferred amount of additional oxide ranges from 1 to 20 mole percent, the former value being for the effect on supersaturation to be clear, and the latter value being determined from melt stability considerations. It is. A roughly preferred range in these respects is 3 or preferably 5.
to 15 mole percent (range V2O., W
The amount K of O,, MOO, and CrO3? However, such oxides partially dissociate at high temperatures. pb.

に対する適当な範囲は50から98モルパーセントであ
り、B’203に対しては1から30モルパーセントで
ある。
Suitable ranges for B'203 are from 50 to 98 mole percent and from 1 to 30 mole percent for B'203.

(4)発明の実施例 磁気デバイスに適したガーネットは、典型的にはイツト
リウム−鉄ガーネット、Y、〜0,2と同類のものであ
り、当該イツトリウム−鉄ガーネットは変形金堂けてい
ない場曾、室温で約0.175テスラ(1750ガウス
)の磁気モーメントケもつフェリ磁性である。広い動作
温度範囲ケ有する磁気バブルデバイスの製造てついて、
R3−xBixh、01□の一般的な形を有する成分が
提供さ扛できた。なお、上式でRはランタニド系(原子
番号57から71)の希土類元素またばこυらの2また
はそ扛以上の組み台わせ?表わす7、 磁気モーメントf Fnnイオン金部分圧例t−ばGa
イオンで置換することによって変えることができ、そJ
)結果物質は形式上Rs Fg 5−xGaxQ、2で
衣わされる構造全もつことになる。、ただしXfd5以
下の正の数を宍わし、好1しくは2以下である。hの置
換ばまたGeイオンまたはSIイオンまたはこ扛ら両方
によるものでもよく、この場合例λ−は希土類イオンの
一部全適当な二価または一画のイオンで置換することに
より原子価の平衡をとることが必要である。例えば二価
のGeイオンによる希土類イオンの置換は、R,−X−
yB i xCa YFa、、 −v−wSi vGe
wQ、、、で衣わされる構造?形成する。なお上式でy
は近似的にv+wに等しい。
(4) Embodiments of the Invention Garnets suitable for magnetic devices are typically of the same class as yttrium-iron garnet, Y, ~0,2; , is ferrimagnetic with a magnetic moment of about 0.175 Tesla (1750 Gauss) at room temperature. Regarding the manufacturing of magnetic bubble devices with a wide operating temperature range,
A component having the general form R3-xBixh, 01□ was provided. In the above formula, R is a combination of two or more of the rare earth elements of the lanthanide series (atomic numbers 57 to 71). Expression 7. Magnetic moment f Fnn ion gold partial pressure example t-BaGa
It can be changed by substituting ions, so that J
) The resulting substance will have the entire structure formally represented by Rs Fg 5-xGaxQ,2. , provided that Xfd is a positive number less than or equal to 5, preferably less than or equal to 2. The substitution of h may also be by Ge ions, SI ions, or both. In this case, for example λ-, the valence balance can be achieved by replacing some of the rare earth ions with suitable divalent or monovalent ions. It is necessary to take For example, the replacement of rare earth ions by divalent Ge ions is R, -X-
yB i xCa YFa,, -v-wSi vGe
A structure made of wQ...? Form. In addition, in the above formula, y
is approximately equal to v+w.

磁気バブルデバイスは、通常は希土類イオン磁気ガーネ
ット物質金使用することを基礎としでいるが、他のガー
ネット例えばガドリニウム−ガリウムガーネットおよび
ガドリニウラーアルミニウムガーネットの層も本発明に
よって形成され得る。この場合において必要とさ几るこ
とは、基板の格子定数が少なくとも成長さ扛る層のそn
らとほぼ一致していることである。その結果成長した層
は成長やひずみが誘導さ扛るのと同じように磁気異方性
?示すようになる。
Magnetic bubble devices are typically based on the use of rare earth ion magnetic garnet materials gold, although layers of other garnets such as gadolinium-gallium garnet and gadolinium aluminum garnet can also be formed according to the present invention. In this case it is necessary that the lattice constant of the substrate is at least as large as that of the layer being grown.
This is almost in agreement with the authors. Is the resulting grown layer magnetically anisotropic in the same way that growth or strain induces pruning? It comes to show.

磁化容易方向は例えばバブル層と同じように基板に垂直
な方向である。基板と平行な方向に容易方向金もつ層は
バブル金抑止するために被着される。
The easy magnetization direction is, for example, the direction perpendicular to the substrate, similar to the bubble layer. A layer with easily oriented gold in a direction parallel to the substrate is deposited to inhibit bubble gold.

本発明による磁気ガーネットエピタキシャル被Hに適し
た装置金第1図に構造図として示す。特に第1図にはセ
ラミックの線状管3を囲むセラミック支持管2上の加熱
要素1が示さnている。るつぼ4はバッフル5によって
支持され、ガーネットおよび融剤物質からなる融成物6
を入nている。
An apparatus suitable for magnetic garnet epitaxial heating according to the present invention is shown as a structural diagram in FIG. In particular, FIG. 1 shows a heating element 1 on a ceramic support tube 2 surrounding a ceramic linear tube 3. The crucible 4 is supported by baffles 5 and contains a melt 6 consisting of garnet and fluxing material.
I have entered.

パンフル7は融成物60表面が過度に冷却しないように
放射全遮蔽する働き金行う。
The panfur 7 serves to completely shield radiation so that the surface of the melt 60 is not excessively cooled.

基板8はロッド10に取り付けられている基板ホルダー
9に取り付けら汎る。
The substrate 8 is attached to a substrate holder 9 which is attached to a rod 10.

装置の動作は、まず融成物を均質化および平衡化させる
ために高温に加熱し、次いでガーネット物質の過冷却に
相当する温度にして、基板8が融成物に浸るかまたは少
なくともその表面に触杆るまでロッド10ケ下降させ、
そして通常はロッド10金回転させる。11には排気ポ
ンプが接続される。
The operation of the device consists in first heating the melt to a high temperature in order to homogenize and equilibrate it, and then to a temperature corresponding to supercooling of the garnet material so that the substrate 8 is immersed in the melt or at least on its surface. Lower the 10 rods until you can feel it,
And usually the rod is rotated with 10k gold. 11 is connected to an exhaust pump.

第2図は15モルパーセントのBi、、o3の0から2
2モルパーセントのVz05またはMOO3および残る
部分金占めるpboから形成さ扛た融剤の融解温度金示
す図である。
Figure 2 shows 15 mole percent Bi, 0 to 2 o3.
FIG. 3 shows the melting temperature of a flux formed from 2 mole percent Vz05 or MOO3 and the remaining fraction pbo.

図全参照すると、融解温度は直線から大きくばずnてい
て、3つの融剤成分V2O5゜WO2およびMOO5の
それぞれについて極小値が存在する。
Referring to the entire figure, the melting temperature deviates significantly from a straight line, with local minima for each of the three flux components V2O5°WO2 and MOO5.

第3図は成長時に誘起された磁気異方性全10−’J/
洲 (10’ erg/crtl )を単位として温度
Ki年単位する過冷却の関数として示す図である。図全
参照すると、成長時に誘起さ扛た磁気異方性は融剤中の
V2O,のパーセント量に対してもそうであるが、同じ
く過冷却温度にも直接関係している。この事実は本発明
においてV2O,添加の融剤が使用さ扛た場合に、過冷
却温度当りに対(−でより大きな磁気異方性全誘起する
ときに有益である。実質的にはV2O,のかわりにWO
3tたはMOO,i使用しても同様の結果が得らnる。
Figure 3 shows the total magnetic anisotropy induced during growth, 10-'J/
FIG. 2 is a diagram showing the temperature Ki as a function of supercooling in units of 10' erg/crtl and in units of years. Referring to the entire figure, the magnetic anisotropy induced during growth is directly related to the subcooling temperature as well as to the percent amount of V2O in the flux. This fact is beneficial in the present invention when a fluxing agent added to V2O is used to induce a larger overall magnetic anisotropy at the supercooling temperature. to WO
Similar results can be obtained using 3t or MOO,i.

本発明によれば、成長時に誘起さnた磁気異方性の所望
の大きさは、層被着全容易にするために望inるような
低い過冷却において達成さ扛る。例えば約8μmのくり
返し全方するデバイスでは約3.2 X 10−’Jl
er! (32000erg/ c! ) ノ磁気異方
性’tもっている。第3図かられかるように、実質的に
酸化鉛および酸化ビスマスとからなる融剤からの成長で
i;t、約80℃の過冷却の場仕である。他方、融剤に
9モルパーセントの酸化バナジウムを含むときは、過冷
却は50℃まで下げら扛る。
According to the present invention, the desired magnitude of magnetic anisotropy induced during growth is achieved at as low an undercooling as desired to facilitate layer deposition. For example, for a device with a repeating pattern of approximately 8 μm, approximately 3.2 x 10-'Jl
Er! (32,000erg/c!) It has magnetic anisotropy. As can be seen from FIG. 3, the growth is from a flux consisting essentially of lead oxide and bismuth oxide, i;t, and is supercooled to about 80°C. On the other hand, when the flux contains 9 mole percent vanadium oxide, supercooling is reduced to 50°C.

磁気バブルデバイスは本発明によって形成さ扛る層全使
用して、磁気層に磁気ノ〈プル金発生、移動および検出
する手段を設けることによって形成さ扛る。こC)よう
な手段は、すでに引用したホベツク(ん)lBobec
klらによる論文で再検討されているように種々の形態
金とることができる。
A magnetic bubble device is formed using all of the layers formed according to the present invention by providing the magnetic layer with means for generating, transporting and detecting magnetic nozzles. C) Such a method is the same as the one mentioned above.
It can take a variety of forms, as reviewed in the paper by Kl et al.

磁気薄膜すなわち本件発明に従って被着さ′!1.た層
は磁気バブルデバイスに用いることができるだけでなく
、他のデバイス例えば特に磁気−光学デバイス(198
5年4月29日に出願されたディーロン(J、 F、D
illo口)らによる米国特許出願第728.669号
参照)にも使用できるものである。
A magnetic thin film, i.e., deposited according to the present invention'! 1. The layer can be used not only in magnetic bubble devices, but also in other devices such as especially magneto-optical devices (198
Deeron (J, F, D) filed on April 29, 2015
(see U.S. Patent Application No. 728,669 by Illo Kuchi et al.).

以下の実施例で示されるように、カーネット薄膜は直径
5CrrLのGd、Gaρ、2の円板状故板上に液相エ
ピタキシーによって被着さ扛る。層を成長させる前の基
板のクリーニングは次の通りである。50℃の水100
ミリリットルに1グラム1ハアルコノツクス(Alco
noX )’を入れた超音波浴に20分入れ、次いで温
水で軽く洗う。次に50℃の水の超音波浴に15分分入
7てから)5分づつ:3段階に分けて十分な消イオン水
−C軽く洗う。
As shown in the following example, a Carnet thin film was deposited by liquid phase epitaxy onto a discoidal plate of Gd, Gaρ, 2 with a diameter of 5 CrrL. Cleaning of the substrate before layer growth is as follows. 50℃ water 100
1 gram per ml Alco
Place in an ultrasonic bath containing noX )' for 20 minutes, then wash gently with warm water. Next, put it in an ultrasonic bath of water at 50°C for 15 minutes, and then wash it gently with sufficient deionized water-C in 3 steps: 5 minutes each.

成長した後のクリーニングは次J)通りである。先ずH
2O6体積、HNo、 3体積およびCH,C0OH1
体積の溶液金75℃にしてそイ1)中KIO分入n1次
いで温水で軽く洗う、、そして成長前のクリーニングの
過程金繰り返す。
Cleaning after growth is as follows J). First H
2O6 volume, HNo, 3 volume and CH, C0OH1
Bring the volume of the gold solution to 75°C, then 1) Add the KIO mixture to 75°C, then wash gently with warm water, and repeat the pre-growth cleaning process.

基板はエピタキシャル成長中振動モードで毎分75回転
させらnる。
The substrate is rotated at 75 revolutions per minute in vibration mode during epitaxial growth.

例1 融成物はプラチナのるつぼの中で3.58.1グラムの
Y2O3,2,,10グラムのCaO。
Example 1 The melt was 3.58.1 grams of Y2O3, 2, 10 grams of CaO in a platinum crucible.

134グラムの5i02.15゜31グラムのGem2
゜168.0グラムのFat’3.222゜Oグラムの
MoO2,2294グラムのpboおよび、113.0
グラムの81□03 k融解さげることにより作成する
。Bi、o、は最後に加えらnる。すなわち他の成分が
融解して混ざり合ってから加えら1.る。当該融成物は
抵抗性加熱コイルで約1000℃まで加熱される。この
温度で融成物は約16時間の間反応することができる。
134 grams of 5i02.15゜31 grams of Gem2
゜168.0 grams Fat'3.222゜O grams MoO2, 2294 grams pbo and 113.0
Prepared by melting down 81□03k of grams. Bi, o, are added last. In other words, add the other ingredients after they are melted and mixed.1. Ru. The melt is heated to about 1000° C. with a resistive heating coil. At this temperature the melt can react for about 16 hours.

この融成物の飽和温度は、みがかnたガドリニウムガリ
ウムガーネット’に2f+−間融酸物に浸したときにそ
の上にエピタキシャル成長がみられない最低の融解温度
として決定される。当該融成物の飽和温度890℃はこ
のように決定されたものである。
The saturation temperature of this melt is determined as the lowest melting temperature at which no epitaxial growth is observed on polished gadolinium gallium garnet' when immersed in a 2f+-interfused oxide. The saturation temperature of the melt, 890° C., was thus determined.

直径約5.1cnL(2,0インチ)、厚さ5.IX 
10−2cm (20ミル)の円板状ガドリニウム−ガ
リウムガーネット基板を被着基板として使用する。当該
基板はクリ・−ユングおよび乾燥されて基板ホルダーに
人nらt)でいる。
Approximately 5.1 cnL (2.0 inches) in diameter and 5.0 inches thick. IX
A 10-2 cm (20 mil) disc-shaped gadolinium-gallium garnet substrate is used as the deposited substrate. The substrate is cleaned and dried and placed in a substrate holder.

融成物の温度を約792℃である成長7111八度1で
下げ、基板を融成物の表面下1cmの所1で人扛る。該
基板はこの位置で約6分間保持さ扛る。次いで融成物巾
約21の深さに浸され回転させられる。このとき回転の
向きは毎秒ごとに反転する。基板は約6分間浸さt″し
た後融成物中から、当該融成1゜の上方1cmの位置ま
で引き出さ才する。なおこ(ハときも回転は続けられて
いる。
The temperature of the melt is lowered to about 792° C., and the substrate is placed 1 cm below the surface of the melt. The substrate is held in this position for approximately 6 minutes. It is then immersed and rotated to a depth of about 21 degrees of melt width. At this time, the direction of rotation reverses every second. After the substrate has been immersed for about 6 minutes, it is pulled out of the melt to a position 1 cm above the melt 1°.The rotation continues at this point.

回転を止めて基板から融成物のしずく・そ落とす。この
排液過程は約8′;)’4r必要と1、続いて基板上の
融成物の液滴全域り除くために高速回転が行われる。基
板は13(肩、′分の速度で引き揚げられ6.。
Stop the rotation and allow the melt to drip off the substrate. This draining process requires approximately 8';)'4r, followed by high speed rotation to remove the entire droplet of melt on the substrate. The substrate is pulled up at a speed of 13 (shoulder, 6) minutes.

標準の測定技術により被着された層にlν1する次のよ
うな物理的特性が決定された。。
The following physical properties lv1 of the deposited layer were determined by standard measurement techniques. .

層の厚さ約2.21μm、磁区の縞の幅約1 、 (i
 (’+μm、飽和磁化(通常41TMSで衣わされる
)約7.16X10”テスラ(716ガウス)。
The layer thickness is approximately 2.21 μm, the width of the magnetic domain stripes is approximately 1, (i
('+μm, saturation magnetization (usually given by 41 TMS) approximately 7.16 x 10" Tesla (716 Gauss).

異方性場(通常)1にで表わさ扛る)0.259テスラ
(2590ガウス)、物質長パラメータ(materi
al length parameter、通常tで表
わさ扛る)約0.16μm、格子定数(通常aOで表わ
される)約1.240501m、そして−軸性異方性(
通常Kuで衣わさ扛る)約9.52 X 10− J/
ctl (95200erg/aA )(歪補正後)で
ある。
Anisotropy field (usually expressed as 1) 0.259 Tesla (2590 Gauss), material length parameter (materi)
the length parameter (usually expressed as t) is about 0.16 μm, the lattice constant (usually expressed as aO) is about 1.240501 m, and - the axial anisotropy (
Approximately 9.52 x 10-J/
ctl (95200erg/aA) (after distortion correction).

層の構成は次式のように決定さnだ。The structure of the layer is n determined as shown in the following equation.

(Yl、74 B’0.66 C”0.60) CFl
 4.46 S 10.30 Ge0.30)OH2例
2 融成物の成分以外は例1で述べた手続と同じである。融
成物は8.70グラムのY2O3゜1.35グラムのG
d2O3、2,35グラムのHO20,、6,75グラ
ムのCaO、27,0グラムのsio□、  16.0
グラムのGem2.428.0グラムのFx203.3
64−0グラムのV2O,。
(Yl, 74 B'0.66 C"0.60) CFl
4.46 S 10.30 Ge0.30)OH2 Example 2 The procedure is the same as described in Example 1 except for the composition of the melt. The melt contains 8.70 grams of Y2O3 and 1.35 grams of G.
d2O3, 2.35 g HO20, 6.75 g CaO, 27.0 g sio□, 16.0
Gram Gem2.428.0 Gram Fx203.3
64-0 grams of V2O,.

5880グラムのpboおよび1312グラムのB+2
03から成る。飽和温度は約890℃、成長温度は80
5℃であり、他の特性パラメータは次の通りである。層
の厚さ2.00μm、磁区の幅1.63μm、飽和磁化
6.2×10−2テスラ(620ガウス)、異方性場0
゜17テスラ(1700ガウス)、物質長0.16μm
、格子定数1.2334nm 、お↓び一軸性異方性4
.19 X 10−3J/i (41900erg/洲
)である。
5880 grams pbo and 1312 grams B+2
Consists of 03. Saturation temperature is approximately 890℃, growth temperature is 80℃
5° C., and other characteristic parameters are as follows. Layer thickness 2.00 μm, domain width 1.63 μm, saturation magnetization 6.2 × 10-2 Tesla (620 Gauss), anisotropy field 0
゜17 Tesla (1700 Gauss), material length 0.16 μm
, lattice constant 1.2334 nm, and uniaxial anisotropy 4
.. 19 x 10-3 J/i (41900 erg/state).

成長された薄膜の構造は次式で衣わさ扛る通りである。The structure of the grown thin film is as shown in the following equation.

(Yl、43 GdQI4 Hoo、23 B’q 5
0 C”0.70 ) (Fe2.so S’0,52
GeO,I II ) 012 例3 融成物の成分以外は例1で述べた手続きと同じである。
(Yl, 43 GdQI4 Hoo, 23 B'q 5
0 C"0.70) (Fe2.so S'0,52
GeO,I II ) 012 Example 3 The procedure is the same as described in Example 1 except for the melt composition.

融成物の成分は、1.61グラムのY2O,、1,55
グラムのCa0 、4.50グラムのGem2.4.2
0グラムの5Io2゜85.2グラムのFn203 、
73.0グラムのWO,。
The composition of the melt is 1.61 grams of Y2O, 1,55
grams of Ca0, 4.50 grams of Gem2.4.2
0g of 5Io2゜85.2g of Fn203,
73.0 grams of WO,.

134.0グラムのB 12o3および740.0グラ
ムのPl)0である。飽和温度は約920℃、成長温度
は約841℃であり、他の特性パラメータは次の通りで
ある。層の厚さ1.75μm、磁区の幅1.55μm、
崩壊場3.74X10−2テスラ(374ガウス)、飽
和磁化6.71 X I Q−2テスラ(671ガウス
)。
134.0 grams of B 12o3 and 740.0 grams of Pl)0. The saturation temperature is about 920°C, the growth temperature is about 841°C, and other characteristic parameters are as follows. Layer thickness 1.75 μm, magnetic domain width 1.55 μm,
Collapse field 3.74X10-2 Tesla (374 Gauss), saturation magnetization 6.71 X I Q-2 Tesla (671 Gauss).

格子定数1.2384μm、および−軸性異方性5.1
5 X 10 ’ J/crd (51500erg/
crl )である。
Lattice constant 1.2384μm, and -axial anisotropy 5.1
5 X 10' J/crd (51500erg/
crl).

成長さnた薄膜の構造は次式で表わされるものである。The structure of the grown thin film is expressed by the following equation.

(Yl 、91 BIO,44CaO,a 5 ) (
Fh、3s Geo、 23 S ’o、e ’ 0+
 20例4 融成物は、近似的に1.80グラムのY、、03゜1.
30グラムのCa0 、6.00グラムのsio、、 
(Yl, 91 BIO, 44CaO, a 5 ) (
Fh, 3s Geo, 23 S 'o, e' 0+
20 Example 4 The melt contained approximately 1.80 grams of Y, 03°1.
30 grams of Ca0, 6.00 grams of sio,
.

2.50グラムのGem2,84.00グラムのFx2
03゜168.00グラムのCry、 、 1550.
00グラムのpboおよび295.00グラムのB12
o3全プラチナのるつぼ内で@解させて形成する。
2.50 grams Gem2, 84.00 grams Fx2
03°168.00 grams of Cry, , 1550.
00 grams pbo and 295.00 grams B12
o3 Formed by melting in an all-platinum crucible.

B r 203は他の成分が融解し混ざり会ってかち最
後に加えら扛る。当該融成物は抵抗性加熱コイルにより
約1000℃の温度まで加熱される。この温度になると
該融成物は約16時間の間反応可能となる。この融成物
の飽和温度は、みがかれたガドリニウムガリウムガーネ
ット22分間融成物に浸したときにその上にエピタキシ
ャル成長がみらB5ない最も低い融解温度と1〜で決定
される。
B r 203 is added at the end after the other ingredients are melted and mixed together. The melt is heated by a resistive heating coil to a temperature of approximately 1000°C. At this temperature the melt is allowed to react for about 16 hours. The saturation temperature of this melt is determined from 1 to the lowest melting temperature of a polished gadolinium gallium garnet on which no epitaxial growth is observed when immersed in the melt for 22 minutes.

この例における融成物の飽和温度881℃はこのように
して決定されたものである。
The saturation temperature of the melt in this example, 881° C., was thus determined.

直径2.0インチ、厚さ5.120ミルの円板状ガドリ
ニウム−ガリウムガーネット基板全被着基板として使用
する。当該基板はクリーニングおよび乾燥されて基板ホ
ルタ−に入れらnている。
A disc-shaped gadolinium-gallium garnet substrate 2.0 inches in diameter and 5.120 mils thick is used as the fully deposited substrate. The substrate is cleaned and dried and placed in a substrate holder.

融成物の温度全豹795℃である成長温度捷で下げ、基
板金融底物の表面下1mの所まで入扛る。該基板はこの
位置で約6分間保持される。次いで融成物巾約2crr
Lの深さに浸さn毎分約100回転で回転させられる。
The temperature of the melt was lowered by a growth temperature controller of 795°C, and the temperature was lowered to 1 m below the surface of the substrate. The substrate is held in this position for approximately 6 minutes. Then the melt width is about 2crr
It is immersed to a depth of L and rotated at about 100 revolutions per minute.

このとき回転の向きは毎秒ごとに反転する。基板は約6
分間浸さ扛た後融成物中から、当該融成物の上方1cM
の位置1で引き出される。なおこのときも回転は続けら
nている。
At this time, the direction of rotation reverses every second. The board is about 6
After soaking for minutes, from the melt, 1 cM above the melt.
It is pulled out at position 1. Note that the rotation continues at this time as well.

回転全土めて基板から融成物のI〜ずく金落とす。この
排液過程は約8分を必要とし、続いて基板上の融成物の
液滴を取り除くために高速回転が行わj7る。基板は1
3c1rL/eの速度で引き揚げられる。
The entire rotating body removes the melt from the substrate. This draining process requires about 8 minutes, followed by high speed rotation to remove the droplets of melt on the substrate. The board is 1
It is lifted at a speed of 3c1rL/e.

標準の測定技術により被着さ扛た層に関する次のような
物理的特性が決定さnた。
The following physical properties of the deposited layers were determined using standard measurement techniques.

層の厚さ約1.82μm、磁区の縞の幅約1.35μm
、飽和磁化(通常4πMSで衣わさ扛る)約0.085
3テスラ(853ガウス)。
Layer thickness approximately 1.82 μm, magnetic domain stripe width approximately 1.35 μm
, saturation magnetization (normally captured by 4πMS) approximately 0.085
3 Tesla (853 Gauss).

異方性場(通常)ikで表わさ扛る) 0.249テス
ラ(2490ガウス)、物質長パラメータ約0.13μ
m、格子定数(通常aOπ表わされる)約1.2385
4 nm、そして−軸性異方性約8.63 X 10−
’ J/* (863(10erg/ci)(歪補正後
)である。
Anisotropy field (usually expressed as ik) 0.249 Tesla (2490 Gauss), material length parameter approximately 0.13μ
m, lattice constant (usually expressed as aOπ) approximately 1.2385
4 nm, and -axial anisotropy approximately 8.63 x 10-
'J/* (863 (10erg/ci) (after distortion correction).

層の構成は次式のように決定さ1−た。The structure of the layer was determined as follows.

(Y 1,113 B’0.54 CaO,53) (
FJI4.478 !o、42 ceO,I+ )01
2 Q
(Y 1,113 B'0.54 CaO,53) (
FJI4.478! o, 42 ceO, I+ )01
2 Q

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

第1図は本発明に従って磁気ガーネット薄膜の液相エピ
タキシャル成長に使用さ扛る装置の構造図、第2図はp
bo−Bi、、o、融剤に加えらt′したv2o3. 
wo、またはMOO8の量の関数としての融解温度を示
す線図、第3図は本発明による代表的な層成長における
融成物にズ・jして、加えらf′したv20.の異なる
量に対する磁気異方性を過冷却温度の関数として示す線
図である。 〔主要符号の説明〕
FIG. 1 is a structural diagram of a device used for liquid phase epitaxial growth of magnetic garnet thin films according to the present invention, and FIG.
bo-Bi, , o, added to the flux t' v2o3.
A diagram showing the melting temperature as a function of the amount of wo, or MOO8, FIG. FIG. 4 is a diagram showing the magnetic anisotropy for different amounts of as a function of subcooling temperature; [Explanation of main symbols]

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ビスマスを含むガーネット物質層から成り、当該層
が支持基板表面上にエピタキシャル被着されている磁気
デバイスにして、ガーネット物質と融剤物質とから実質
的に構成される所定の融成物を前記ガーネット物質の過
冷却に相当する温度に加熱し、前記融剤物質が鉛酸化物
およびビスマス酸化物からなり、前記基板を少なくとも
その表面が前記融成物と接するように位置し、前記基板
の表面に層の被着ができたら基板を該融成物から引き離
すことからなる磁気デバイスの製造方法において、前記
融剤物質が少なくともバナジウム酸化物、タングステン
酸化物、モリブデン酸化物およびクロム酸化物のうちの
いずれか1つを追加の融剤酸化物成分としてさらに含み
、鉛酸化物は該融剤物質中においてPbOの量として5
0から98モルパーセントの範囲で含まれ、ビスマス酸
化物は融剤物質中においてBi_2O_3の量として1
から30モルパーセントの範囲で含まれ、前記少なくと
も1つの追加の酸化物成分は融剤物質中においてV_2
O_3またはWO_3またはMoO_3またはCrO_
3の量として1から20モルパーセントの範囲で含まれ
、過冷却の温度は前記層において所定の磁気異方性が達
成されるように、前記追加の融剤酸化物成分の量に応じ
て選択されることを特徴とする磁気デバイスの製造方法
。 2 特許請求の範囲第1項に記載の方法において、該追
加の酸化物成分が融剤物質中においてV_2O_3また
はWO_3またはMoO_3の量として3から15モル
パーセントの範囲で含まれることを特徴とする磁気デバ
イスの製造方法。 3 特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前記
追加の酸化物成分がバナジウム酸化物であることを特徴
とする磁気デバイスの製造方法。 4 特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前記
追加の酸化物成分がタングステン酸化物であることを特
徴とする磁気デバイスの製造方法。 5 特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前記
追加の酸化物成分がモリブデン酸化物であることを特徴
とする磁気デバイスの製造方法。 6 特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前記
追加の酸化物成分がクロム酸化物であることを特徴とす
る磁気デバイスの製造方法。
[Scope of Claims] 1. A magnetic device comprising a layer of garnet material containing bismuth, said layer being epitaxially deposited on the surface of a supporting substrate, comprising a predetermined magnetic device consisting essentially of garnet material and flux material. heating the melt to a temperature corresponding to supercooling of the garnet material, the fluxing material comprising lead oxide and bismuth oxide, and positioning the substrate so that at least its surface is in contact with the melt. and a method for manufacturing a magnetic device comprising separating the substrate from the melt after a layer has been deposited on the surface of the substrate, wherein the fluxing agent comprises at least vanadium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide and further comprising any one of chromium oxides as an additional fluxing oxide component;
Bismuth oxide is present in the fluxing material in an amount ranging from 0 to 98 mole percent as an amount of Bi_2O_3.
to 30 mole percent, said at least one additional oxide component being present in the flux material at V_2
O_3 or WO_3 or MoO_3 or CrO_
3 in an amount ranging from 1 to 20 mole percent, and the temperature of supercooling is selected depending on the amount of said additional fluxing agent oxide component such that a predetermined magnetic anisotropy is achieved in said layer. A method for manufacturing a magnetic device, characterized in that: 2. A method according to claim 1, characterized in that the additional oxide component is included in the fluxing material in an amount ranging from 3 to 15 mole percent of V_2O_3 or WO_3 or MoO_3. Method of manufacturing the device. 3. A method for manufacturing a magnetic device according to claim 1, wherein the additional oxide component is vanadium oxide. 4. The method of manufacturing a magnetic device according to claim 1, wherein the additional oxide component is tungsten oxide. 5. The method of manufacturing a magnetic device according to claim 1, wherein the additional oxide component is molybdenum oxide. 6. The method of manufacturing a magnetic device according to claim 1, wherein the additional oxide component is chromium oxide.
JP25881285A 1985-09-11 1985-11-20 Manufacturing magnetic device having garnet thin film containing bismuth Pending JPS6261310A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/774,665 US4690726A (en) 1984-05-31 1985-09-11 Liquid phase epitaxial growth of bismuth-containing garnet films
US774665 1985-09-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6261310A true JPS6261310A (en) 1987-03-18

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25881285A Pending JPS6261310A (en) 1985-09-11 1985-11-20 Manufacturing magnetic device having garnet thin film containing bismuth

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JP (1) JPS6261310A (en)
CA (1) CA1235825A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6969016B2 (en) 2002-07-29 2005-11-29 Kabushikikaisha Tokyo Kikai Seisakusho Dampening water spraying device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6969016B2 (en) 2002-07-29 2005-11-29 Kabushikikaisha Tokyo Kikai Seisakusho Dampening water spraying device

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CA1235825A (en) 1988-04-26

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