NL7901629A - METHOD FOR FORMING MONOCRYSTALLINE LAYER OF A MAGNETIC IRON OXIDE WITH SPINAL OR GARNET STRUCTURE. - Google Patents

METHOD FOR FORMING MONOCRYSTALLINE LAYER OF A MAGNETIC IRON OXIDE WITH SPINAL OR GARNET STRUCTURE. Download PDF

Info

Publication number
NL7901629A
NL7901629A NL7901629A NL7901629A NL7901629A NL 7901629 A NL7901629 A NL 7901629A NL 7901629 A NL7901629 A NL 7901629A NL 7901629 A NL7901629 A NL 7901629A NL 7901629 A NL7901629 A NL 7901629A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
substrate crystal
melt
layer
normal
substrate
Prior art date
Application number
NL7901629A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Priority to NL7901629A priority Critical patent/NL7901629A/en
Priority to NL7905544A priority patent/NL7905544A/en
Priority to GB8006635A priority patent/GB2044629B/en
Priority to FR8004594A priority patent/FR2450291A1/en
Priority to JP55024671A priority patent/JPS5854116B2/en
Priority to DE3008040A priority patent/DE3008040C2/en
Priority to DE19803051043 priority patent/DE3051043C2/en
Publication of NL7901629A publication Critical patent/NL7901629A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B19/00Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/12Liquid-phase epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B19/00Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/02Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/26Complex oxides with formula BMe2O4, wherein B is Mg, Ni, Co, Al, Zn, or Cd and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co, or Al
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/28Complex oxides with formula A3Me5O12 wherein A is a rare earth metal and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co or Al, e.g. garnets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Description

* Λ 28.2.79 1 ΡΗΝ 9355 N.V. PHILIPS» GLOEILAMPENFABRIEKEN te Eindhoven.* Λ 28.2.79 1 ΡΗΝ 9355 N.V. PHILIPS »BULB FACTORIES in Eindhoven.

Werkwijze voor het vormen van een monokristallijne laag van een magnetisch ijzeroxyde met spinel of granaatstructuur.Method for forming a monocrystalline layer of a magnetic iron oxide with a spinel or garnet structure.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vormen van een monokristallijne laag van een magnetisch ijzeroxyde met spinel of granaatstructuur op een afzetvlak van een monokristallijn substraatkristal, waarbij het sub-5 straatkristal in een smelt wordt ondergedompeld die een lood-flux bevat, welke smelt op een constante temperatuur en in een supra-gekoelde toestand wordt gehouden en waarbij het substraatkristal zolang in de smelt wordt ondergedompeld totdat een laag met de gewenste dikte epitaxiaal op het 10 afzetvlak is gegroeid.The invention relates to a method for forming a monocrystalline layer of a magnetic iron oxide with a spinel or garnet structure on a deposition surface of a monocrystalline substrate crystal, wherein the substrate crystal is immersed in a melt containing a lead flux, which melts is held at a constant temperature and in a super-cooled state and the substrate crystal is immersed in the melt until a layer of the desired thickness has grown epitaxially on the deposition surface.

Voor verschillende toepassingen is het bekend om monokristallijne lagen met een magnetische granaat of spinel samenstelling met behulp van epitaxie uit een "fluxed melt" op speciale afzetvlakken van niet-magnetische substraten te 15 groeien.For various applications it is known to grow monocrystalline layers with a magnetic garnet or spinel composition by epitaxy from a "fluxed melt" on special deposition surfaces of non-magnetic substrates.

Zo zijn bijvoorbeeld voor toepassingen in magnetische beldomeingeheugens dunne lagen van zeldzame aard-ijzer-granaat met eenassige anisotropie nodig waarin enkelwandige beldomeinen kunnen worden opgewekt en voortbewogen 20 (zie Amerikaans octrooi 3·995*093)» en zijn voor toepassing in magneetkoppen van het dunne film type dunne lagen van spi-nelferriet, met name nikkel zinkferriet, en mangaan zink-ferriet voor het magnetische circuit, nodig (zie de ter visie gelegde Nederlandse Octrooiaanvrage 7510931)· 7901629 + * 28.2.79 2 PHN 9355For example, applications in magnetic bubble domain memories require thin layers of rare earth garnet with uniaxial anisotropy in which single-wall bubble domains can be generated and advanced 20 (see US patent 3,995 * 093) »and are used in magnetic heads of the thin film type thin layers of spindle ferrite, especially nickel zinc ferrite, and manganese zinc ferrite for the magnetic circuit, required (see Netherlands Patent Application Laid-open No. 7510931) 7901629 + * 28.2.79 2 PHN 9355

Geschikte metaaloxyden voor een flux die bestaid-delen van een epitaxiaal te groeien granaat of. spinel laag oplost en het mogelijk maken dat eenkristallijne lagen groeien bij een temperatuur die aanzienlijk beneden die 5 van zijn smeltpunt ligt zijn loodoxyde, bismuthoxyde en· boriumoxyde. Van deze oxyden is in de praktijk gebleken dat loodoxyde, in het bijzonder in combinatie met boriumoxyde,als meest geschikte op het punt van viscositeit, geschikt temperatuurgebied voor het groeien van de lagen en vóórkomen van verontreinigingen in de gegroeide kristallen naar voren komt.Suitable metal oxides for a flux containing parts of an epitaxially grown grenade or. spinel layer dissolves and allows monocrystalline layers to grow at a temperature significantly below that of its melting point are lead oxide, bismuth oxide and boron oxide. These oxides have been found in practice to lead lead oxide, especially in combination with boron oxide, to be the most suitable in terms of viscosity, suitable temperature range for layer growth and impurity contamination in the grown crystals.

Zoals hierna nog zal worden uiteengezet biedt het bepaalde voordelen om granaat en spinellagen op natuurlijke facetten van substraatkristallen (in het geval van granaten 15 zijn dit vlakken evenwijdig aan de kristallografische (llO) of (211) vlakken; in het geval van spinellen zijn dit vlakken evenwijdig aan het kristallografische (lil) vlak) te groeien. Echter blijkt dat bij het gebruik van een op loodoxyde gebaseerde flux in dat geval kegelvormige heuvel-20 tjes in het oppervlak van de laag ontstaan. Deze heuveltjes bemoeilijken de verdere processing van de lagen tot een beldomeingeheugen, c.q. tot een magneetkop van het dunne film type en kunnen bovendien in beldomeingeheugens de domeinbeweging hinderen doordat ze domeinwanden vasthouden 25 ("domain wall pinning").As will be explained hereinafter, it provides certain advantages to grenade and spinel layers on natural facets of substrate crystals (in the case of grenades these planes are parallel to the crystallographic (110) or (211) planes; in the case of spinels these planes are parallel to the crystallographic (lil) plane). However, it appears that the use of a lead oxide-based flux in that case results in conical mounds in the surface of the layer. These mounds complicate the further processing of the layers into a bubble domain memory, or into a magnetic head of the thin film type and can moreover hinder domain movement in bubble domain memories because they retain domain walls ("domain wall pinning").

Aan de uitvinding ligt nu de opgave ten grondslag een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die heuvelloze,gladde lagen met granaat, respectievelijk spinelstructuur levert.The object of the invention is now to provide a method of the type mentioned in the preamble which provides hilly, smooth layers with garnet or spinel structure, respectively.

20 De werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat een substraatkristal wordt verschaft waaraan een afzetvlak is gevormd waarvan de normaal een hoek van minimaal 0,5° en maximaal 10° maakt met de normaal van een natuurlijk facet van dat substraatkristal.The method according to the invention is therefore characterized in that a substrate crystal is provided on which a depositing surface is formed, the normal of which makes an angle of at least 0.5 ° and at most 10 ° with the normal of a natural facet of that substrate crystal.

25 Door het groeien op een afzetvlak dat een kleine hoek maakt met een natuurlijk facet blijken eenkristallijne granaat- en spinellagen uit een een loodflux bevattende smelt gegroeid te kunnen worden die geen kegelvormige heuvel- 7901629 * 28.2.79 3 PHN 9355 tjes vertonen.By growing on a low angle deposition surface with a natural facet, single crystalline garnet and spinel layers can be grown from a lead flux containing melt that does not exhibit conical mounds 7901629 * 28.2.79 3 PHN 9355.

Een voordeel van het gebruik van een aan een natuurlijk facet gerelateerd afzetvlak is dat het de mogelijkheid biedt de groeisnelheid gemakkelijk op een gewenste lage 5 waarde in te stellen.An advantage of the use of a natural facet-related deposit surface is that it offers the possibility of easily adjusting the growth rate to a desired low value.

Het gebruik van een evenwijdig aan een willekeurige kristallografisch vlak georiënteerd afzetvlak(een (lil) vlak in het geval van granaten) biedt deze mogelijcheid niet. Het is van belang dat de groeisnelheid laag wordt gehouden, 10 omdat dan voorkomen wordt dat tijdens de eerste fase van het groeiproces een (overgangs)laag wordt gevormd waarvan de samenstelling sterk varieert. Bij een misoriëntatie van het afzetvlak ten opzichte van het natuurlijk facet van 10° en meer is de groeisnelheid gelijk aan die welke optreedt 15 bij het groeien op een evenwijdig aan een willekeurig kristallografisch vlak georiënteerd afzetvlak. Een voorkeurs-vorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat een zodanige combinatie van supra-koeling van de smelt en oriëntatie van het afzetvlak wordt gekozen, dat 20 de groeisnelheid van de laag hoogstens de helft is van de groeisnelheid van eenzelfde laag die op een aan een (lil) kristallografisch vlak evenwijdig afzetvlak wordt gegroeid.The use of a deposition surface oriented parallel to an arbitrary crystallographic plane (a (lil) plane in the case of grenades) does not offer this possibility. It is important that the growth rate is kept low, because then it is prevented that a (transitional) layer is formed during the first phase of the growth process, the composition of which varies widely. In the case of a misorientation of the deposition surface with respect to the natural facet of 10 ° and more, the growth rate is equal to that which occurs when growing on a deposition surface oriented parallel to an arbitrary crystallographic plane. A preferred form of the method according to the invention is characterized in that such a combination of supercooling of the melt and orientation of the deposition surface is chosen that the growth rate of the layer is at most half the growth rate of the same layer. a growth surface parallel to a (lil) crystallographic plane is grown.

In het bijzonder kan de groeisnelheid in het geval van lagen met granaatstructuur voldoende laag gehouden worden 25 door bij gebruik van een aan een natuurlijk facet gerelateerd afzetvlak de mate van onderkoeling hoogstens gelijk te laten zijn aan 30° C en door de hoek die de normaal van het afzetvlak maakt met de normaal van het natuurlijke facet hoogstens gelijk te laten zijn aan 2°.In particular, in the case of layers with garnet structure, the growth rate can be kept sufficiently low by using a natural facet-related deposition surface to allow the degree of subcooling to be at most equal to 30 ° C and by the angle that the normal of makes the barrier with the normal of the natural facet at most equal to 2 °.

30 Dit aspect van de uitvinding is van groot belang voor submicron beldomeingeheugens waarvoor extra dunne granaat lagen (dunner dan 1 yum ) nodig zijn. Bij deze dunne lagen maakt een overgangslaag (die een dikte kan hebben van 0,lyum of meer) een aanzienlijk deel uit de totale laagdikte. In 35 een dergelijke dunne laag zullen door de variatie in chemische samenstelling van de overgangslaag ook de magnetische eigenschappen variëren in de richting loodrecht op het oppervlak. Dit is ongewenst, en het voorkomen van het op- 7901629 28.2.79 4 ΡΗΝ 9355 Λ treden van een overgangslaag is dus van groot belang.This aspect of the invention is of great importance for submicron bubble domain memories requiring extra thin shell layers (less than 1 µm). In these thin layers, a transition layer (which may have a thickness of 0, lyum or more) makes up a significant portion of the total layer thickness. In such a thin layer, the magnetic properties will also vary in the direction perpendicular to the surface, due to the variation in chemical composition of the transition layer. This is undesirable, and the prevention of the occurrence of a transition layer is therefore of great importance.

Wanneer de groeisnelheid niet op een gewenste lage waarde ingesteld kan worden, zoals het geval is wanneer het afzetvlak een evenwijdig aan een willekeurig kristal-5 lografisch vlak georiënteerd vlak is, is het noodzakelijk om het substraat in horizontale positie in de smelt te dompelen en om een verticale as te roteren teneinde dunne lagen te groeien die zoveel mogelijk uniform van dikte zijn en overal een gelijke samenstelling hebben. De werk-10 wijze volgens de uitvinding maakt het groeien met een gewenste lage groeisnelheid mogehjk.When the growth rate cannot be set to a desired low value, as is the case when the deposition plane is a plane oriented parallel to any crystal plane, it is necessary to dip the substrate horizontally in the melt and to rotate a vertical axis to grow thin layers which are as uniform as possible in thickness and of equal composition throughout. The method according to the invention makes it possible to grow at a desired low growth rate.

Hierdoor kan een veel eenvoudiger groeitechniek toegepast worden waarbij het substraat in verticale positie wordt ondergedompeld en in principe niet geroteerd behoeft 10 te worden.As a result, a much simpler growth technique can be applied in which the substrate is immersed in a vertical position and in principle does not need to be rotated.

De uitvinding verschaft tevens een werkwijze zoals bovenbeschreven voor het groeien van een laag spinelferriet op een substraatkristal met een kubische kristalstructuur, welke werkwijze gekenmerkt wordt, doordat het natuurlijke facet 20 van het substraatkristal een aan een kristallografisch (lil) vlak evenwijdig vlak is, en de normaal van het afzetvlak een hoek van minimaal 0,5° en maximaal 10° maakt met de normaal van het natuurlijke facet.The invention also provides a method as described above for growing a layer of spinel ferrite on a substrate crystal with a cubic crystal structure, the method being characterized in that the natural facet 20 of the substrate crystal is a plane parallel to a crystallographic (III) plane, and the normal of the barrier face makes an angle of at least 0.5 ° and at most 10 ° with the normal of the natural facet.

Goede resultaten (voldoende gladde laag) worden bij 20 spinel ferrieten in het bijzonder verkregen wanneer de misoriëntatie van het afzetvlak (ten aanzien van een natuurlijke facet) tussen 1,5° en 3»5° ligt·Good results (sufficiently smooth layer) are obtained with 20 spinel ferrites in particular when the misorientation of the depositing surface (with respect to a natural facet) lies between 1.5 ° and 3 »5 °

Eenkristallen van magnesiumoxyde (MgO), zinkgallaat (ZnGa^^), spinel (MgAlgO^) en saffier (AlgO^) zijn geschikt 30 als substraatkristal voor het epitaxiaal groeien van spinel" ferriet lagen. Ze hebben echter alle hun eigen nadelen.Single crystals of magnesium oxide (MgO), zinc gallate (ZnGa ^^), spinel (MgAlgO ^) and sapphire (AlgO ^) are suitable as substrate crystals for epitaxial growth of spinel ferrite layers, but all have their own drawbacks.

Een voorkeursvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het substraatkristal zink-orthe-titanaat (Zn^TiO^) is. Dit materiaal heeft een rooster-35 constante die zeer goed is aangepast aan die van de er op te groeien spinelferrieten, in het bijzonder MnZn ferriet, en is in voldoende grote afmetingen en met weinig rooster-fouten te verkrijgen in het bijzonder als het met behulp 790 1 6 2 9 » 28.2.79 5 PHN 9355 van de Bridgman techniek is gegroeid.A preferred form of the process according to the invention is characterized in that the substrate crystal is zinc ortho titanate (Zn ^ TiO ^). This material has a lattice constant which is very well adapted to that of the spinel ferrites to be grown thereon, in particular MnZn ferrite, and is obtainable in sufficiently large dimensions and with little lattice errors, especially when using 790 1 6 2 9 »28.2.79 5 PHN 9355 of the Bridgman technique has grown.

De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de volgende experimenten.The invention will be further illustrated by way of example with reference to the following experiments.

Voorbeeld 1.Example 1.

5 Voor het groeien van lagen van het type (Υ Gd)^(Mh Ga Fe)^012 werd een smelt samengesteld met een verzadigingstemperatuur van ongeveer 930°C uit de volgende componenten :To grow layers of type (Υ Gd) ^ (Mh Ga Fe) ^ 012, a melt was composed with a saturation temperature of about 930 ° C from the following components:

PbO 1351,2 gram 1° B203 28,05 "PbO 1351.2 grams 1 ° B203 28.05 "

Fe203 107,83 "Fe203 107.83 "

Ga203 10,34 Y203 4,24 "Ga203 10.34 Y203 4.24 "

Gd203 4,80 " 15 Mn02 9,00 ”Gd203 4.80 "15 Mn02 9.00"

Een eerste serie gadolinium-gallium-granaat sub straten werd vervaardigd met afzetvlakken waarvan de normaal achtereenvolgens een hoek van 0°, 1°, 2°, 4°, 6°, 8° en 10° maakte met de normaal van het kristallografische 20 (HO) vlak.A first series of gadolinium-gallium garnet substrates was fabricated with faces whose normal was successively angled at 0 °, 1 °, 2 °, 4 °, 6 °, 8 °, and 10 ° with the normal of the crystallographic 20 ( HO) flat.

Deze substraten werden bij een temperatuur van 878°C (gLobaal 52° onderkoeling) gedurende 3,5 minuten in de smelt gedompeld en dit leverde laagdiktes op van 3,2 ^um voor een hoek van 0°,tot 6,3 ^um voor een hoek van 10°.These substrates were melt-immersed at a temperature of 878 ° C (global 52 ° subcooling) for 3.5 minutes to give layer thicknesses of 3.2 µm for an angle of 0 °, to 6.3 µm for an angle of 10 °.

20 Gladde lagen bleken te zijn gevormd op de substraten met een misoriëntatie van 2° en hoger. De groeisnelheid was voor 0° misoriëntatie 0,94 ^um min""*· en de groeisnelheid nam toe met toenemende misoriëntatie tot 1,80 jum min""^ voor 10° misoriëntatie van het afzetvlak. De laatste waarde van de 30 groeisnelheid is gelijk aan die bij gebruik van een (lil) georiënteerd substraat.Smooth layers were found to be formed on the substrates with a misorientation of 2 ° and higher. The growth rate for 0 ° misorientation was 0.94 µm min "" * and the growth rate increased with increasing misorientation to 1.80 µm min "" "for 10 ° misorientation of the deposition plane. The final value of the growth rate is equal to that when using a (III) oriented substrate.

Een tweede serie substraten waarvan het afzetvlak een hoek van 0°, 1° en 4° maakte met de normaal op het kris-tallografisch (lio) vlak werden bij een temperatuur van 913°C ^ (ongeveer 17° onderkoeling) gedurende 6 minuten in de smelt gedompeld en dit leverde laagdiktes van 0,4 /um voor 0 misoriëntatie, 1,9 yum voor 1 en 3,9 ^um voor 790 1 6 29 > 28.2.79 6 · PHN 9355 k° misoriëntatie van het afzetvlak ten opzichte van het (110) vlak. In dit geval bleken gladde lagen te zijn gevormd op de substraten met een misoriëntatie van 1° en hoger.A second series of substrates whose deposition plane was at an angle of 0 °, 1 °, and 4 ° to the normal on the crystallographic (10) plane were placed at a temperature of 913 ° C (approximately 17 ° subcooling) for 6 minutes. melt-dipped to yield layer thicknesses of 0.4 µm for 0 misorientation, 1.9 µm for 1 and 3.9 µm for 790 1 6 29> 28.2.79 6 · PHN 9355 k ° misorientation of the deposition surface of the (110) plane. In this case, smooth layers were found to be formed on the substrates with a misorientation of 1 ° and higher.

De groeisnelheden waren 0,067/urn min"’^' voor 0° misoriëntatie, -1 o —1 5 0,32 jvaa min voor 1 misoriëntat ie en 0,65 yin min voor 4° misoriëntatie van het afzetvlak. Voor een afzetvlak met (111) oriëntatie was de groeisnelheid bij diezelfde dompel-temperatuur 0,92yum minThe growth rates were 0.067 µm min "" ^ "for 0 ° misorientation, -1 o -1.5 0.32 yva min for 1 misorientation and 0.65 µm min for 4 ° misorientation of the deposition face. 111) orientation, the growth rate at the same immersion temperature was 0.92 µm min

Voorbeeld 2.Example 2.

10 Voor het groeien van lagen van het type (YLa)^(FeGa)^O^^ werd een smelt samengesteld met een verzadigingstemperatuur van ongeveer 975° C uit de volgende componenten :To grow layers of the (YLa) ^ (FeGa) ^ O ^ ^ layers, a melt was composed with a saturation temperature of about 975 ° C from the following components:

PbO 1680,0 gram B2°3 36,92 15 Y203 13,398 "PbO 1680.0 grams B2 ° 3 36.92 15 Y203 13.398 "

La203 10,12 »La203 10.12 »

Fe203 95,13 "Fe203 95.13 "

Ga203 18,56 "Ga203 18.56 "

Een eerste en een tweede gadolinium-gallium-granaat 20 substraat werden verschaft met een (lil) geörienteerd af-zetvlak, en een derde gadolinium-gallium-granaat substraat met een afzetvlak met een misoriëntatie van 2° ten opzichte van het (lio) vlak.A first and a second gadolinium-gallium-grenade substrate were provided with a (III) oriented deposition surface, and a third gadolinium-gallium-grenade substrate with a deposition surface with a misorientation of 2 ° to the (10) plane .

Deze substraten werden bij een temperatuur van onge-25 veer 955° C (globaal 20° onderkoeling) in de smelt gedompeld totdat er laagjes van ongeveer 1 yum dik op gegroeid waren.These substrates were melt-immersed at a temperature of about 955 ° C (global 20 ° subcooling) until layers about 1 µm thick had grown on them.

Het eerste substraat werd in horizontale positie ondergedompeld, en met een frequentie van 4l omwentelingen per minuut om een vertikale as geroteerd, het tweede en 30 derde werden in vertikale positie ondergedompeld en niet geroteerd.The first substrate was immersed in a horizontal position, and rotated on a vertical axis at a frequency of 4 revolutions per minute, the second and thirds were immersed in a vertical position and not rotated.

De homogeniteit van de gevormde lagen werd onderzocht met behulp van spin golf resonantie metingen. Deze methodiek is beschreven in een artikel van B. Hoekstra, R.P.The homogeneity of the formed layers was examined using spin wave resonance measurements. This method is described in an article by B. Hoekstra, R.P.

35 van Stapele en J.M. Robertson in Journal of Applied Physics, 4j3, bladzijden 382.(1977)· Met behulp van spin golf resonantie kan de variatie van de magnetische anisotropie, c.q. de magnetisatie in een laag bepaald worden. Vergeleken werd het 7901629 28.2.79 7 PHN 9355 % zogenaamde loodrechte resonantie spectrum in een sublaagje grenzend direct aan het afzetvlak (de zogenaamde overgangs-laag) met een verder van het afzetvlak gelegen sublaagje. Het verschil in de veldsterkten waarbij een piek in het resonan-5 tiespectrum wordt gevonden (ΛΗ^ ) is een maat voor de homogeniteit.35 van Stapele and J.M. Robertson in Journal of Applied Physics, 4j3, pages 382. (1977). The variation of the magnetic anisotropy, or the magnetization in a layer, can be determined by means of spin wave resonance. The 7901629 28.2.79 7 PHN 9355% so-called perpendicular resonance spectrum was compared in a sub-layer adjacent directly to the deposition surface (the so-called transition layer) with a sub-layer further away from the deposition surface. The difference in the field strengths at which a peak in the resonance spectrum is found (ΛΗ ^) is a measure of the homogeneity.

Bij de op het eerste substraat gegroeide laag werd eenAH^ van 600 Oe gemeten, bij de op het tweede substraat gegroeide laag een^H^ van 1294 Oe, en bij de op het derde 10 substraat gegroeide laag eendH^ van 89.In the layer grown on the first substrate, an AH ^ of 600 Oe was measured, in the layer grown on the second substrate a HH ^ of 1294 Oe, and in the layer grown on the third substrate a H ^ of 89.

De homogeniteit van de op een in vertikale positie ondergedompeld substraat met een kleine misoriëntatie van het afzetvlak ten opzichte van een natuurlijk facet was dus verreweg het beste.Thus, the homogeneity of the substrate immersed in a vertical position with a slight misorientation of the deposition surface with respect to a natural facet was by far the best.

15 Voorbeeld 3.15 Example 3.

Voor het groeien van zihkferriet (ZnFe^O^) lagen werd een smelt met een verzadigingstemperatuur van ca. 840 C samengesteld uit de volgende componenten :For growing ferrite (ZnFe ^ O ^) layers, a melt with a saturation temperature of about 840 ° C was composed of the following components:

PbO U05 gram 20 B203 12 "PbO U05 gram 20 B203 12 "

ZnO 4,524"ZnO 4.524 "

Pe203 31,94 "Pe203 31.94 "

Een serie zinktitanaat (Zn2Ti0j^) substraatkristal len werd vervaardigd met behulp van het Bridgman proces en 25 voorzien van afzetvlakken waarvan de .normalen achtereenvolgens een hoek van 0°, 1°, 2°, 3°, 4°, 6° en 10° maakten met de normaal van het (lil) vlak.A series of zinc titanate (Zn2Ti0j ^) substrate crystals was manufactured using the Bridgman process and provided with depositing faces whose normals are successively angled at 0 °, 1 °, 2 °, 3 °, 4 °, 6 ° and 10 ° with the normal of the (lil) plane.

Deze substraatkristallen werden bij temperaturen tussen 750 en 830°C evenlang in de smelt gedompeld, waar-30 door er lagen met een dikte van 3-6 ^um op groeiden. (Als de misoriëntatie van het afzetvlak ten opzichte van het natuurlijke facet toeneemt, neemt ook de groeisnelheid toe.) De gladste lagen bleken te zijn gevormd op de substraten met een misoriëntatie van het afzetvlak ten opzichte van het (lil) 35 vlak van 2° en 3°.These substrate crystals were equally melt-immersed at temperatures between 750 and 830 ° C, thereby growing layers 3-6 µm thick. (As the misorientation of the deposition face relative to the natural facet increases, the growth rate also increases.) The smoothest layers were found to be formed on the substrates with a misorientation of the deposition face relative to the (lil) 35 plane of 2 ° and 3 °.

Voorbeeld 4.Example 4.

Overeenkomstige resultaten werden verkregen met zinktitanaat substraatkristallen met verschillende misoriën- 7901629 28.2.79 8' PHN 9355 taties van het afzetvlak ten opzichte van het (ill) vlak die werden ondergedompeld in smelten die de volgende samenstellingen hadden : 4a Voor het groeien van MgFe^O^ : 5Corresponding results were obtained with zinc titanate substrate crystals with different misorientations of the deposition face relative to the (ill) face which were immersed in melts having the following compositions: 4a For growing MgFe 2 O ^: 5

PbO 405 gram B203 13,5 "PbO 405 gram B203 13.5 "

Fe203 30,1 »Fe203 30.1 »

MgO 0,76 " 10 (verzadigingstemperatuur 825°C; groeitemperaturen tussen 800 en 820° C).MgO 0.76 "10 (saturation temperature 825 ° C; growth temperatures between 800 and 820 ° C).

4b Voor het groeien van NiFe20^ :4b For growing NiFe20 ^:

PbO b05 gram 15 b2o3 13,5PbO b05 gram 15 b2o3 13.5

Fe203 30,1Fe203 30.1

NiO 1,b (verzadigingstemperatuur 850°C · groeitemperaturen tussen 740 en 840° c).NiO 1, b (saturation temperature 850 ° C · growth temperatures between 740 and 840 ° c).

20 4c Voor het groeien van Li Fe_ -O,, : —0»5 2.5 420 4c For the growth of Li Fe--O ,,: —0 »5 2.5 4

PbO 35Ο gram B2°3 57PbO 35Ο grams B2 ° 3 57

Fe2°3 38,4 25 Li2Co3 20,1 " (verzadigingstemperatuur 858°C ; groeitemperaturen tussen 800 en 845° C), 4d Voor het groeien van (MnZn)Fe20^ ^ Pb2 Ρ2°γ 106 gramFe2 ° 3 38.4 25 Li2Co3 20.1 "(saturation temperature 858 ° C; growth temperatures between 800 and 845 ° C), 4d For growing (MnZn) Fe20 ^ ^ Pb2 Ρ2 ° γ 106 grams

Fe203 11,2 '*Fe203 11.2 '*

MnC03 66,7 ”MnC03 66.7 ”

ZnO 0,4 (verzadigngstemperatuur 1020°C ; groeitemperaturen tussen 35 9 2 5 en 1015°C ).ZnO 0.4 (saturation temperature 1020 ° C; growth temperatures between 35 9 2 5 and 1015 ° C).

79016297901629

Claims (10)

28.2.79 9 PHN 9355 CONCLUSIES.28.2.79 9 PHN 9355 CONCLUSIONS. 1. Werkwijze voor het vormen van een monokristallijne laag van een magnetisch ijzeroxyde met spinel of* granaat-structuur op een afzetvlak van een monokristallijn substraat-kristal, waarbij het substraatkristal in een smelt wordt 5 ondergedompeld die een loodf*lux bevat, welke smelt op een constante temperatuur en in een supra-gekoelde toestand wordt gehouden, en waarbij het substraatkristal zolang in de smelt wordt ondergedompeld totdat een laag met de gewenste dikte epitaxi-aal op het afzetvlak is gegroeid, met het kenmerk, dat een 10 substraatkristal wordt verschaft waaraan een afzetvlak is gevormd waarvan de normaal een hoek van minimaal 0,5° en maximaal 10° maakt met de normaal van een natuurlijk facet van dat substraatkristal.1. A method of forming a monocrystalline layer of a magnetic iron oxide with a spinel or garnet structure on a deposition surface of a monocrystalline substrate crystal, wherein the substrate crystal is immersed in a melt containing a lead flux which melts on maintained at a constant temperature and in a super-cooled state, and wherein the substrate crystal is immersed in the melt until a layer of the desired thickness of epitaxial has grown on the deposition surface, characterized in that a substrate crystal is provided to which a deposit surface is formed, the normal of which forms an angle of at least 0.5 ° and at most 10 ° with the normal of a natural facet of that substrate crystal. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 15 dat de smelt een PbO-B^O^ flux bevat.2. A method according to claim 1, characterized in that the melt contains a PbO-B 2 O 2 flux. 3· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het magnetisch ijzeroxyde een zeldzame aard - ijzer-granaat is, en het substraatkristal een zeldzame aard-gallium-granaat, met het kenmerk, dat het natuurlijke facet van het substraat-20 kristal aan een kristallografisch (lio) of (21l) vlak evenwijdig vlak is.A method according to claim 1 or 2, wherein the magnetic iron oxide is a rare earth garnet, and the substrate crystal is a rare earth gallium garnet, characterized in that the natural facet of the substrate crystal is attached to a crystallographic (lio) or (21l) plane is parallel plane. 4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken merk, dat een zodanige combinatie van supra-koeling van de smelt en oriëntatie van het afzetvlak wordt gekozen, dat de groeisnelheid van de laag hoogstens de helft is van de groei- 7901629 28.2.79 /© PHN 9355 snelheid van eenzelfde laag die op een van een (ill) kristallografie ch vlak evenwijdig afzetvlak wordt gegroeid.Method according to claim 1 or 2, characterized in that a combination of supercooling of the melt and orientation of the depositing surface is chosen such that the growth rate of the layer is at most half of the growth 7901629 28.2. 79 / © PHN 9355 speed of the same layer that is grown on one of an (ill) crystallographic plane parallel deposition surface. 5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de smelt een mate van supra-koeling van hoogstens 30°C 5 heeft en dat de normaal van het afzetvlak een hoek van maximaal 2° maakt met de normaal van het natuurlijk facet.5. A method according to claim 4, characterized in that the melt has a supercooling degree of at most 30 ° C and in that the normal of the depositing surface makes an angle of maximum 2 ° with the normal of the natural facet. 6. Werkwijze volgens conclusie k of 5> met het kenmerk, dat de laag tot een dikte van hoogstens 1 ytun wordt gegroeid. 10 7· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het magnetisch ijzeroxyde een spinel ferriet is, en het substraat-kristal een kubische kristalstructuur heeft, met het kenmerk, dat het natuurlijke facet van het substraatkristal een aan kristallografisch' (lil) vlak- evenwijdig vlak is.Method according to claim k or 5, characterized in that the layer is grown to a thickness of at most 1 ytun. A method according to claim 1 or 2, wherein the magnetic iron oxide is a spinel ferrite, and the substrate crystal has a cubic crystal structure, characterized in that the natural facet of the substrate crystal is parallel to a crystallographic '(lil)' is flat. 8. Werkwijze volgens conclusie 7» met het kenmerk, dat de normaal van het afzetvlak een hoek van minimaal 1,5° en maximaal 3>5° maakt met de normaal van het natuurlijke facet.8. Method according to claim 7, characterized in that the normal of the depositing surface makes an angle of at least 1.5 ° and at most 3> 5 ° with the normal of the natural facet. 9. Werkwijze volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, 20 dat het substraatkristal zink-ortho-tifcanaat is.9. A method according to claim 7 or 8, characterized in that the substrate crystal is zinc ortho-tifcanate. 10. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-9, met het kenmerk, dat het substraatkristal met het afzetvlak in vertikale positie in de smelt wordt ondergedompeld. 25 30 79016 29 35A method according to any one of claims 1-9, characterized in that the substrate crystal is immersed in the melt with the depositing surface in vertical position. 25 30 79 016 29 35
NL7901629A 1979-03-01 1979-03-01 METHOD FOR FORMING MONOCRYSTALLINE LAYER OF A MAGNETIC IRON OXIDE WITH SPINAL OR GARNET STRUCTURE. NL7901629A (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL7901629A NL7901629A (en) 1979-03-01 1979-03-01 METHOD FOR FORMING MONOCRYSTALLINE LAYER OF A MAGNETIC IRON OXIDE WITH SPINAL OR GARNET STRUCTURE.
NL7905544A NL7905544A (en) 1979-03-01 1979-07-17 METHOD FOR FORMING A MONOCRYSTALLINE LAYER OF AN OXYDIC MATERIAL WITH SPINAL OR GARNET STRUCTURE ON A SUBSTRATE.
GB8006635A GB2044629B (en) 1979-03-01 1980-02-27 Growth of monocrystalline spinel or garnet layers
FR8004594A FR2450291A1 (en) 1979-03-01 1980-02-29 PROCESS FOR FORMING ON A SUBSTRATE A SINGLE CRYSTAL OXIDE LAYER HAVING A SPINEL OR GRENATE STRUCTURE
JP55024671A JPS5854116B2 (en) 1979-03-01 1980-03-01 Single crystal layer growth method
DE3008040A DE3008040C2 (en) 1979-03-01 1980-03-03 Method for epitaxially growing a single-crystal rare earth metal-iron garnet layer on a single-crystal rare earth metal-gallium-garnet substrate
DE19803051043 DE3051043C2 (en) 1979-03-01 1980-03-03 Process for the epitaxial growth of a single-crystal spinel ferrite layer on a single-crystal substrate crystal

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL7901629 1979-03-01
NL7901629A NL7901629A (en) 1979-03-01 1979-03-01 METHOD FOR FORMING MONOCRYSTALLINE LAYER OF A MAGNETIC IRON OXIDE WITH SPINAL OR GARNET STRUCTURE.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL7901629A true NL7901629A (en) 1980-09-03

Family

ID=19832719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL7901629A NL7901629A (en) 1979-03-01 1979-03-01 METHOD FOR FORMING MONOCRYSTALLINE LAYER OF A MAGNETIC IRON OXIDE WITH SPINAL OR GARNET STRUCTURE.

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPS5854116B2 (en)
NL (1) NL7901629A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6390814A (en) * 1986-10-03 1988-04-21 Nec Corp Magnetic film

Also Published As

Publication number Publication date
JPS55149190A (en) 1980-11-20
JPS5854116B2 (en) 1983-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sui et al. Microstructural origin of the perpendicular anisotropy in M-type barium hexaferrite thin films deposited by RF magnetron sputtering
Wang et al. Microwave and magnetic properties of double-sided hexaferrite films on (111) magnesium oxide substrates
US4624901A (en) Intermediary layers for epitaxial hexagonal ferrite films
US4355072A (en) Magnetic hexagonal ferrite layer on a nonmagnetic hexagonal mixed crystal substrate
US4189521A (en) Epitaxial growth of M-type hexagonal ferrite films on spinel substrates and composite
Nielsen Bubble domain memory materials
Fujii et al. Magnetic properties of BiFeO3‐BaTiO3 and BiFeO3‐PbTi (Zr) O3 glassy sputtered films
Sawatzky et al. Some magnetic and structural properties of epitaxial garnet films prepared by rf sputtering
US5030613A (en) Epitaxial Ba--Y--Cu--O ceramic superconductor film on perovskite structure substrate
WO2003000963A1 (en) Substrate for forming magnetic garnet single crystal film, optical device, and its production method
NL7901629A (en) METHOD FOR FORMING MONOCRYSTALLINE LAYER OF A MAGNETIC IRON OXIDE WITH SPINAL OR GARNET STRUCTURE.
Samarasekara et al. Magnetic and structural properties of RF sputtered polycrystalline lithium mixed ferrimagnetic films
Bonner A novel non-Pb flux system for the preparation of yttrium and rare earth iron gallium and aluminum garnets
US4293372A (en) Growth of single-crystal magnetoplumbite
US4265980A (en) Technique for the growth of magnetic garnet compositions
Kranov et al. Barium hexaferrite thick films made by liquid phase epitaxy reflow method
US4499061A (en) Strontium ferrite borate
Van Uitert et al. Hexagonal ferrites for bubble domain devices
Haberey et al. Preparation and magnetic properties of LPE-grown hexagonal strontium aluminoferrite films
Stearns et al. Liquid phase epitaxy of hexagonal ferrites
US4414290A (en) Magnetic structure suitable for the propagation of single-walled magnetic domains
Fang et al. Epitaxy barium ferrite thin films on LiTaO 3 substrate
Lee et al. Preparation and properties of nonstoichiometric MnAlGe thin films
US3949386A (en) Bubble domain devices using garnet materials with single rare earth ion on all dodecahedral sites
US4292119A (en) Growth of single-crystal 2PbO.Fe2 O3

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed