JPS63260892A

JPS63260892A - ガ−ネツトフエライト単結晶の育成方法

Info

Publication number: JPS63260892A
Application number: JP9447387A
Authority: JP
Inventors: Shiyunji Nomura; 俊自野村; Senji Shimanuki; 島貫　専治; Tomohisa Yamashita; 知久山下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1988-10-27

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は光通信に用いられる光アイソレータや光を用い
た電流又は磁界センサである光ＣＴに用いられるガーネ
ットフェライト単結晶を育成する方法に関する。

（従来の技術）従来、ガーネットフェライト単結晶の育成方法としては
、フラックス法やＬＰＥ法（液相エピタキシャル法）が
多く用いられてきた。

フラー、ラス法は、酸化イツトリウムや希土類酸化物及
び酸化鉄等のガーネットフェライトの構成成分を含む原
料と、酸化鉛、フッ化鉛、酸化ホウ素、酸化ビスマス等
のフラックスとを例えば白金製のルツボに入れて均一に
融解した後、徐冷又はフラックスの蒸発によりガーネッ
トフェライトの単結晶を育成するものである。

しかし、この方法では、単結晶の育成に長時間を要し、
また使用したフラックスやルツボを起源とする不純物の
混入が避けられない。

また、ＬＰＥ法は、上述したようなガーネットフェライ
トの構成成分を含む原料とフラックスとをルツボに入れ
て均一に融解した後、非磁性ガ−ネット単結晶を基板と
してガーネットフェライトの単結晶をエピタキシャル成
長させるものである。

このＬＰＥ法では、単結晶の育成時間はフラックス法の
場合よりも短いものの、フラックスやルツボを使用する
ことは同じであり、やはり不純物の混入が避けられない
。

こうした不純物のうち、特にＰｂ２÷、Ｐｂ斜等の３価
以上の不純物がガーネットフェライト単結晶に混入する
と、鉄イオンのイオン価を変動させる。

このため、主としてガーネットフェライト単結晶の光学
特性を劣化させるという問題がある。

また、これらの方法では、通常白金等の貴金属製のルツ
ボが使用されているため、育成する単結晶を大型化する
という要求に応じてルツボを大型化すると、製造コスト
が高くなるという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、単結晶の育成時間が短く、不純物混入がなく、製造
コストを低減することができるガーネットフェライト単
結晶の育成方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本願環１の発明のガーネットフェライト単結晶の育成方
法は、ガーネットフェライト原料を焼成して、結晶の平
均粒径がｌθ〜１００鉢■の多結晶体を得た後、該多結
晶体に単結晶を接合して異常粒成長が生じる温度域で焼
成することを特徴とするものである。

また、本願環２の発明のガーネットフェライト単結晶の
育成方法は、ガーネットフェライト原料を焼成して、結
晶の平均粒径が１０ル鳳以下の多結晶体を得た後、該多
結晶体に単結晶を接合し、正常粒成長が生じる温度から
異常粒成長が生じる温度まで１０〜ｂ異常粒成長が生じる温度で焼成することを特徴とするも
のである。

本発明において、ガーネットフェライト原料としては、
各サイト成分の酸化物又は高温〒酸化物に転化する化合
物が用いられる。

本発明において、ガーネットフェライト原料から多結晶
体を得るための第１段の焼成条件は、組成によって異な
るため厳密に規定できないが、異常粒成長温度域で比較
的短時間焼成すればよい。

また、正常粒成長温度域で焼成すれば時間によって平均
粒径をコントロールすることができる。

本発明において、多結晶体に接合する種結晶は結晶構造
さえ同一であればよく、組成に関しては目的とするガー
ネットフェライト単結晶と同一でもよいし、異なってい
てもよい。

なお、本願環１の発明において、第２段の焼成時の昇温
速度は５通常多用される昇温速度（約５０〜３００℃／
Ｈ）でよい。

（作用）本願環１の発明によれば、第１段の焼成により多結晶体
を構成する結晶の平均粒径を規定しているので、第２段
の焼成時に単結晶の成長速度を制御するとともに、異常
粒成長して粗大結晶となる可能性のある結晶粒の数を減
少させることができ、大型単結晶を育成することができ
る。

本願環１の発明において、多結晶体を構成する結晶の平
均粒径を１０〜１００　！■としたのは以下のような理
由による。すなわち、平均粒径が１０ル層未満では単結
晶の成長速度は速くなるものの、種結晶と接合した部分
以外からも異常粒成長による核発生があり１種結晶との
接合部分から成長する単結晶と他の部分から成長する粗
大粒とがぶつかって実用に供し得る大きさの単結晶を得
ることができない、一方、平均粒径が１００ル層を超え
ると単結晶の成長速度が小さくなり、実用的でない。

より好ましい平均粒径の範囲は、１０〜５０ＩＬ■であ
る。

また、本願環２の発明によれば、第１段の焼成で結晶の
平均粒径がｔｏｇ■以下の多結晶体を得た後、この多結
晶体に種結晶を接合し、正常粒成長が生じる温度から異
常粒成長が生じる温度まで１０〜ｂするので、異常粒成長が生じる時点では多結晶体を構成
する結晶の粒径が制御されており（本願環１の発明と同
様に１０〜１００ルｍ）、本願環１の発明と同様な効果
を得ることができる。

本願環２の発明において、正常粒成長が生じる温度から
異常粒成長が生じる温度までの昇温速度を１０〜ｂよる。すなわち、昇温速度が１０℃／Ｈ未満では結晶の
成長速度が小さく実用的でない、一方、昇温速度が２０
０℃／Ｈを超えると多結晶体を構成する結晶の粒径を制
御することが困難になり、やはり実用サイズの単結晶を
得ることができない。

（実施例）以下本発明の詳細な説明する。

実施例１〜５及び比較例１〜６まず、下記第１表に示す組成を目標として、Ｙ２　０３
　、　ＣａＣＯ３、Ｖ２０ｃ、　、　Ｆｅ００Ｈ（７）
各原料粉を秤量して調合し、湿式ボールミルで２４時間
粉砕・混合した後、乾燥した０次に、得られた各混合粉
を造粒し、造粒粉をアルミナルツボに充填して大気中に
てｔｔｏｏ℃で４時間仮焼した。つづいて、仮焼粉を再
び湿式ボールミルで粉砕し、乾燥した。

得られた粉末はそれぞれ第１表に示す組成であった。つ
づいて、各粉末にポリビニルアルコール水溶液を適量添
加してＩｔｏｎ／ｃ腸２の圧力でプレス成形し、直径２
０ｍｍ、厚み１０■層のベレットを得た。

次いで、各ペレットを酸素気流中において第１表に示す
条件（温度及び時間）で焼成した。得られた多結晶体の
表面を研摩し、エツチングした後、多結晶体を構成する
結晶の平均粒径を測定した。その結果を一括して第１表
に示す。

その後、多結晶体に種結晶となるガーネット単結晶を接
合し、第１表に示す条件（温度及び時間）で焼成して異
常粒成長を起させ、単結晶を育成した。この際、第１表
に示す育成温度までは２５０℃／Ｈの昇温速度で昇温し
た。得られた単結晶の成長量（種結晶の接合面から単結
晶の成長面までの厚さ）を第１表に示す。

第１図に多結晶体を構成する結晶の平均粒径と同一育成
時間における単結晶の成長量との関係を示す、また、第
２図に多結晶体を構成する結晶の平均粒径が２０ｇ■の
場合（実施例２）及び８４ｍの場合（比較例３〜６）に
おける、育成時間と単結晶の成長量との関係を示す。

第１表及び第１図から明らかなように、多結晶体を構成
する結晶の平均粒径が大きくなると成長量は小さくなり
、平均粒径が小さくなると成長量は大きくなるという傾
向がある。ただし、平均粒径が１０ｐｍ前後で単結晶の
成長量は飽和し°、平均粒径が１０ｇ層未満になると単
結晶の成長量は極端に小さくなる。これは、平均粒径が
１０路層未満では、種結晶との接合部以外の多結晶体中
の様々な部分から異常粒成長が生じるため、種結晶の接
合部から成長する単結晶と他の部分から成長する結晶粒
とがぶつかって単結晶がそれ以上成長しなくなるためで
ある。このことは＄２図において、平均粒径が２０路層
である実施例では育成時間が長くなるに従って単結晶の
成長量が大きくなるのに対し、平均粒径が８ｐ■である
比較例では育成時間が１０時間を超えるとそれ以上単結
晶が成長しなくなるということからも裏付けられる。

実施例６〜１３上記と同様にして、第１表（実施例６〜１３）に示す組
成を有する、直径２０脂層、厚み１０層腸のペレットを
得た。

その後、多結晶体に種結晶となるガーネット単結晶を接
合し、第１表に示す条件（温度及び時間）で焼成して異
常粒成長を起させ、単結晶を育成した。この際、第１表
に示す育成温度までは２５０℃／Ｈの昇温速度で昇温し
た。得られた単結晶の成長量を第１表に示す。

第１表から明らかなように、実施例１〜５と異なる組成
でも、多結晶体を構成する結晶の平均粒径がｌθ〜１０
０　、ＬＬ層であるならば、大型単結晶が得られること
がわかる。

実施例２１〜２４及び比較例２１．２２上記と同様にし
て、第２表に示す組成を有する。直径２０膳■、厚み１
０鵬層のペレットを得た。

次いで、各ペレットを酸素気流中において１５２５℃で
０．５時間で焼成した。得られた多結晶体の表面を研摩
し、エツチングした後、多結晶体を構成する結晶の平均
粒径を測定したところ、平均粒径は６ル■であった。

その後、多結晶体に種結晶となるガーネット単結晶を接
合し、第２表に示すように昇温速度を種々変化させて１
４００℃から１５２５℃まで昇温し、更に１５２５℃で
８０時間焼成して異常粒成長を起させ、単結晶を育成し
た。得られた単結晶の成長量を第２表に示す。

第　　２　　表第２表から明らかなように、正常粒成長が生じる温度か
ら異常粒成長が生じる温度まで１０〜２００”Ｃ３／Ｈ
の昇温速度で昇温した場合（実施例２１〜２０には、単
結晶の成長量が大きい。

［発明の効果］以上詳述したように本発明方法によれば、貴金属製のル
ツボや特殊な装置を用いることなく、を− 大型のガーネットフェライト単結晶を育成することがで
き、製造コストを大幅に低減することができ、その工業
的価値は非常に大きい、また、本発明方法で育成された
ガーネットフェライト単結晶はマイクロ波フィルター等
のマイクロ波用素子としても利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法によりガーネットフェライト
単結晶を育成する場合の多結晶体の平均粒径と単結晶の
成長量との関係を示す特性図。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガーネットフェライト原料を焼成して結晶の平均
粒径が１０〜１００μｍの多結晶体を得た後、該多結晶
体に種結晶を接合し、異常粒成長が生じる温度域で焼成
することを特徴とするガーネットフェライト単結晶の育
成方法。
（２）ガーネットフェライト原料を焼成して結晶の平均
粒径が１０μｍ以下の多結晶体を得た後、該多結晶体に
種結晶を接合し、正常粒成長が生じる温度から異常粒成
長が生じる温度まで１０〜２００℃／Ｈの昇温速度で昇
温し、更に異常粒成長が生じる温度で焼成することを特
徴とするガーネットフェライト単結晶の育成方法。