JPS6279608A - ビスマス置換磁性ガ−ネツトの製法 - Google Patents

ビスマス置換磁性ガ−ネツトの製法

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JPS6279608A
JPS6279608A JP21972485A JP21972485A JPS6279608A JP S6279608 A JPS6279608 A JP S6279608A JP 21972485 A JP21972485 A JP 21972485A JP 21972485 A JP21972485 A JP 21972485A JP S6279608 A JPS6279608 A JP S6279608A
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JP
Japan
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light
magnetic garnet
wavelength band
melt
absorption
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JP21972485A
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English (en)
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Masahiko Kaneko
正彦 金子
Hitoshi Tamada
仁志 玉田
Tsutomu Okamoto
勉 岡本
Toshiro Yamada
山田 敏郎
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば光アイソレータに適用する磁性ガーネ
ット、特に0.8μmの波長帯(0,8μmの波長帯と
は0.8μmの波長を中心とする0、75〜0.85μ
m程度の波長範囲を一般に上杵する)就中780〜83
0nmの波長の光に対し光吸収の小さいビスマス(Bi
)置換の磁性ガーネットの製法に係わる。
〔発明の概要〕
本発明は、Lu、旧を含有するフ二す磁性ガーふ7トを
旧203単体フラックスで、液相エピタキシャル成長法
(以下LPE法という)で育成する場合に、2価の金属
イオンを添加することにより、0.8μm帯の光の吸収
を低減化する。
〔従来の技術〕
例えば光ディスク、光磁気ディスク等における情報の記
録或いは(及び)、読み出しをはじめとして、各種用途
に半導体レーザーの利用が広まっている。
ところが、このように半導体レーザーを用いる場合、こ
れに戻り光があるとモードホンピングノイズが生じるな
どの不都合があることから、できるだけ、半導体レーザ
ーから発振した光が、再び半導体レーザーに戻ることが
ないように、この戻り光を遮断する光アイソレータの必
要性が高まっている。
この光アイソレータは、第3図にその概略的構成を示す
ように、ファラデー回転素子fl+を挾んで偏光子(2
)と検光子(3)とが配置されて成る。ファラデー回転
素子(1)は、マグネット(4)によって光軸方向に磁
場が与えられて、光源(5)例えば半導体レーザーから
偏光子(2)を通じて入射する直線偏光をその偏光面が
45゛回転するようになされる。検光子(3)はこのフ
ァラデー回転素子(11によって45゛回転した偏光を
通過することができるようにその軸方向が選ばれていて
、これを通過した光が被照射面に照射するようになされ
ている。そして、この場合被照射面(6)からの反射光
、すなわち戻り光がある場合、この戻り光は、再び検光
子(3)を通過してファラデー回転素子(1)を通過し
、この時再び45゜回転されて偏光子(2)に向う。し
たがって、この偏光子(2)に向う戻り光は順方向の入
射光に対してその偏光面が90゛回転していることにな
り、この偏光子(2)を通過することができず、光源(
4)に向うことができない。このように光アイソレータ
によれば、一方向すなわち順方向に関しては、光透過性
を有するがこれとは逆の方向に関しては遮断効果を奏す
ることができる。
このように光アイソし・−夕は、逆方向の光を遮断する
機能を有するものであるが、順方向の光tU失を小さく
する上でファラデー回転素子自体の光透過率はできるだ
け大きいことが望まれる。この光透過率を大きくするに
は、ファラデー回転素子の厚さLは、できるだけ小さい
ことが望まれるが、この厚さtは、所要の回転角、上述
の例では45゛の回転角を得るために、成る厚さを必要
とする。
45゛回転する間の順方向損失L (dB)は、LOc
m         ・・・(1)(但し、αは光吸収
係数、Fはファラデー回転能)で与えられるので、Lを
小さくするには、光吸収係数αが小さいものが必要とな
る。
この光吸収係数αは、波長に依存するものであり、1.
3μm波長帯で代表されるような長波長帯については、
YIG (イツトリウム・鉄・ガーネット)によるファ
ラデー回転素子によって可成り満足するものが得られて
いる。
ところが、上述したような光ディスク、或いは光磁気デ
ィスク等の光源としては、AlGaAs系半導体レーザ
ーのような0.8μm波長帯の半導体レーザーが用いら
れんとする方向にあり、この0.8μm波長帯について
のファラデー回転素子の開発が望まれている。
一方、このようなファラデー回転素子に用いる磁性ガー
ネット、ずなわち希土類鉄ガーネットを育成する方法と
しては、液相エピタキシーによって結晶膜を得るという
方法、すなわぢ原料融液中に例えばGGG  (ガドリ
ニウム・ガリウム・ガーネット)基板を?+?Hし、こ
の基板を引上げることによってこの基板上に磁性ガーネ
ット膜を育成するという方法が量産性にすぐれているも
のであるが、この場合、この液相エピタキシーの融液に
は、フラックスが添加される。このフラックスとしては
、通常PbOが用いられる。ところが、この PbOを
フラックスとして用いた場合、その育成された結晶膜中
にpb”の一部が混入することは避けられないものであ
り、これによって光の吸収損失を低めることが難しくな
る。尚、PbOフラックスによる場合においても、その
結晶膜の育成温度をコントロールすることによって光吸
収を下げることができるという報告もなされている(ジ
ャーナル オブアプライド フィジックス(Journ
al of AppliedPhysics ) Vo
l、 45 P2867〜2873 July 197
4)ところであるが、これについても2O.8μm波長
帯では有効なものではない。
そこでPb2“が混入することのないように、Bi2O
3のみをフラックスとする融液を用いて液相エピタキシ
ーによってBi置換の磁性ガーネット膜、すなわち希土
類の一部をBi”’i’置換した磁性ガーネット膜を育
成することが考えられる(ジャーナル オブ エレクト
ロ ケミカル ソサイアテイ (Journalof 
Electrochemical 5ociety) 
 Vol、123 P 1248〜12491976 
)。
ところが、実際上、このような方法によってBi置換の
磁性ガーネットを育成しても、光吸収の低下は充分得ら
れない。これは、本来B i ii¥ iUの磁性ガー
ネットの組成は、例えば、 (Tm:2”、 ) B i%+7 )  (Fe31
”、(、Ga’1”、。)Oz2  ・・・(21であ
るべきものが、実際には、 Tm%73 Bi’3”、7 Fe’;6++6′Fe
’+”、o−:+64’Ga”+”、o Pt’J′O
’>”2−5・ ・ ・ (3) で示されるようなp t”及び酸素空席の発生によって
2filliのFeイオンが発生してこれにより光吸収
が生しるものと思われる。このPLの混入は、液相エピ
タキシーに際して用いられるるつぼがptであることに
より、このPtが融液中に拡散することによる。
尚、液相エピタキシーによって磁気異方性を有するガー
ネット膜を得る方法として、フラックスにCaCO3を
添加したものの報告(マティリアルリサーチ プルテン
(Material Re5earch Bullte
in)νo1.Il、 PP337〜246.1976
 )があるが、この場合、そのフラックスは旧203単
独のものではなく、Bi2O3と共に、CeO2/ K
2O、或いはS io2/ Na2O等が添加されるも
のであり、しかも光吸収についての究明はなされていな
い。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述したように従来方法によって得られるB1置換碩性
ガーネットによっても2O.8μm波長帯に関して光吸
収が充分小さいものがiMられていないことに問題があ
る。
本発明は、このような問題点を解消するものであり2O
.8μm波長帯において高い透過率を有し、例えば光デ
ィスク、光磁気ディスクの記録・再生装置において、こ
の光源として0.8μm波長帯の半導体レーザーを用い
た場合の戻り光防止の光アイソレータのファラデー回転
素子として用いて好適ならしめたビスマス置換磁性ガー
ネットとその製法を提供するものである。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明においては、(LuBi)3(FeM)so、2
の一般式で示され、そのhがA1またはGaのいずれか
1種以上である組成の磁気ガーネットを、上記組成を形
成する元素と、Bi201より成る融液から液相エピタ
キシャル成長するビスマス置換磁性ガーネットの悪法に
おいて、上記融液中にIIA族元素イオンを0.8μm
波長帯で光吸収の極小値を与える近傍の量をもって添加
する。
〔作用〕
本発明においては、2価金属イオンの添加によって、F
e”の存在を回避して0,8μm帯の光吸収が小さくさ
れたLu、旧を含む磁性ガーネットを作製することがで
きる。
〔実施例〕
実施例I GGG基板上に下記組成の融液によってLPE法によっ
て磁性ガーネット膜を育成した。
この融液の組成は、 とした。
次に、この融液に、 で定置(式中の分子式は融液中のモル数を示す)される
RG’で表わして、R6’−0,2%10.6%。
1.0%、1.2%、1.4%11.8%になるように
M、O、を順次添加していって夫々育成模を得た。この
ようにして夫々育成した各膜の試料について波長λが、
λ= 810nmの光についての光吸収係数α8ioを
測定した結果を第1図に示す。第1図において黒丸印は
、その測定値をプロットしたもので、一部の組成につい
ては複数の試料を作製した夫々について測定した結果を
示したものである。これによると、R,:の増加につれ
、つまりM g 7 +の添加により、αetaが一旦
減少し、R6′が1.0〜1.2%で最小値を示し、こ
れより更にR6’を増加させると再びαstoが増大し
ている。そして、RG’≦ 1.0%ではn型伝導を示
し、Ra’≧ 1.8%では、n型伝導を示した。
この実施例における1g23の添加の効果は、次のよう
に考えられる。すなわち、M g 2“を添加しないと
きは、p t”と酸素空席の存在るためにFe”が発生
し、そのためn型伝導を示し、Fe”による光吸収によ
ってα4110が大きくなると考えられる(ジャーナル
 オブ アプライド フィジックス(Journalo
f Applied Physics) Vol、41
 P1211〜1217.1970参照)。そして、こ
れにM g 2“を添加すると各育成膜に入ったM g
 2 +の分だけFe2+が減少し、α910は低下す
る。更にM g2+がp t”と酸素空席量を補うだけ
膜中に添加されると、Fe2°の発生が抑えられるので
αe工0は最小となる。そして、M g 2*がこれ以
上増加すると、過剰のM g 2 +のために、Fe”
が発生してn型伝導となり、このFe”による光吸収が
生じてα[liOの増加が生してくると考えられる。こ
の低光吸収を得るためのM g 2+の仕込み濃度はR
G’−1,21’:0.2%であった。
実施例2 GGG基板上に下記組成の融液によってLPE法によっ
て磁性ガーネット膜を育成した。
この融液の組成は、 とした。
次に、この融液に、 で定義される量で表わされるR6′が夫々 0.1%。
0.2%2O.3%2O.4%2O.5%2O.6%2
O.8%。
1.14%、5.0%となる様にMgOを順次添加して
LPE法によって膜育成を行った。夫々育成した膜の波
長λが、λ= 810nmの光についての光吸収係数α
810を測定した結果を第2図に示す。この場合、R6
′≦0.4%でn型、R(21,14%でp型を呈した
。この例においても、Mg2+の添加と共にα1110
は減少し、αa1o= 0.5〜0.8%で最小の値を
示し、これよりM g 2 ’−を増加させることによ
って再びα1110の増加が生じている。
実施例1及び2からMg”を融液中に添加することによ
って光吸収係数を下げることが可能であるが、この場合
の最適なMg2+の量は融液の組成によって異る。しか
しながら実施例1及び2で示すような本発明におけるB
i2O3単体フラックスでLPE法による育成を行う場
合、冒頭に述べたPbOをフラックスとする場合とは違
ってpb”が意図せずに膜中に入ることはあり得ないの
でM g 2+を添加しない状態では必ずFe”の発生
によるn型伝導を示し、光吸収は大きくなる。したがっ
て、Bi2O3単体フラックスを用いる限りでは、各融
液について、M g 2+を適当量添加することによっ
てFe”の発生を抑え光吸収を必ず下げることができる
ことは明らかであり、M g l +、すなわち、2価
イオンの適当な添加量は、前記RJで表わして、光吸収
を最小とする量の±20%程度の範囲とすれば良好な結
果が得られる。
尚、添加する21IIIiのイオンは上述したM82″
″に限られるものではなく、他の[[A族元素イオンの
Ca9 、 Be2* 、 5r24 、 Ba2+等
を用いることもできる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば2O.8μm6!i長帯
に対して光吸収の小さいBi置換磁性ガー皐ノドを得る
ことができるので、これを例えば光アイソレータのファ
ラデー回転素子として用いることによって0.8μm波
長帯の半導体レーザーを用いる場合において戻り光はこ
れを阻止して半導体レーザーにおいて安定な動作をなさ
しめ、順方向の光に関しては高い透過率、すなわち低光
損失とすることができるので、光ディスク、光磁気ディ
スク等の各種情報の記録・再生光源系に用いることがで
き、実用上の利益は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々本発明の実施例によるガーネッ
ト膜の光吸収係数の測定曲線図、第3図は本発明による
Bi置換磁性ガーネットを適用し得る光アイソレータの
構成図である。 (1)はファラデー回転素子、(2)は偏光子、(3)
は検光子、(4)はマグネット、(5)は光源、(6)
は被照射面である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  (LuBi)_3(FeM)_5O_1_2で一般的
    に示され、MはAlまたはGaのいずれか1種以上の組
    成の磁性ガーネットを、上記組成を形成する元素と、B
    i_2O_3より成る融液から液相エピタキシャル成長
    するビスマス置換磁性ガーネットの製法において、上記
    融液中にIIA族元素イオンを0.8μm波長帯で光吸収
    の極小値を与える近傍の量をもって添加することを特徴
    とするビスマス置換磁性ガーネットの製法。
JP21972485A 1985-10-02 1985-10-02 ビスマス置換磁性ガ−ネツトの製法 Pending JPS6279608A (ja)

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Cited By (2)

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JP2008143738A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Fdk Corp 磁性ガーネット単結晶及びその製造方法
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