JPH0459280B2 - - Google Patents
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- JPH0459280B2 JPH0459280B2 JP59001841A JP184184A JPH0459280B2 JP H0459280 B2 JPH0459280 B2 JP H0459280B2 JP 59001841 A JP59001841 A JP 59001841A JP 184184 A JP184184 A JP 184184A JP H0459280 B2 JPH0459280 B2 JP H0459280B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
- C30B19/02—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
-
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- C30—CRYSTAL GROWTH
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- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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- C30B29/16—Oxides
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガーネツト単結晶基板上に育成したビ
スマス（Bi）を含有する磁性ガーネツト液相エ
ピタキシヤル単結晶に関するものである。
スマス（Bi）を含有する磁性ガーネツト液相エ
ピタキシヤル単結晶に関するものである。
光通信において、光源であるレーザダイオード
に反射戻り光が入ると伝送の品質を悪くすること
が知られている。この問題の解決のために、電子
通信学会誌「技術研究報告OQE78−133に関、小
林および植木らによつて報告されているように、
1.3μｍ帯においてはイツトリウム−鉄−ガーネツ
トをフアラデー回転子とした光アイソレータを用
いることが提案されている。
に反射戻り光が入ると伝送の品質を悪くすること
が知られている。この問題の解決のために、電子
通信学会誌「技術研究報告OQE78−133に関、小
林および植木らによつて報告されているように、
1.3μｍ帯においてはイツトリウム−鉄−ガーネツ
トをフアラデー回転子とした光アイソレータを用
いることが提案されている。
光アイソレータ材料としては、従来のイツトリ
ウム−鉄−ガーネツトよりも、使用する光波長に
おいてさらに吸収損失が小さく、しかもさらにフ
アラデー回転能の大きいものが要求される。この
ような条件を満たす材料として、Biを固溶した
ガーネツトが知られている。このBi固溶ガーネ
ツトの材料特性は、例えば竹内らの論文、ジヤパ
ニーズ・ジヤーナル・オブ・アプライド・フイジ
ツクス（Japanese Journal of Applied
Physics）第12巻（1973）465頁、およびウイツト
コークらの論文、エー・アイ・ピー・コンフアレ
ンス・プロシーデイングス（AIP Conference
Proceedings）10巻（1972）1418頁、等によつて
報告されている。
ウム−鉄−ガーネツトよりも、使用する光波長に
おいてさらに吸収損失が小さく、しかもさらにフ
アラデー回転能の大きいものが要求される。この
ような条件を満たす材料として、Biを固溶した
ガーネツトが知られている。このBi固溶ガーネ
ツトの材料特性は、例えば竹内らの論文、ジヤパ
ニーズ・ジヤーナル・オブ・アプライド・フイジ
ツクス（Japanese Journal of Applied
Physics）第12巻（1973）465頁、およびウイツト
コークらの論文、エー・アイ・ピー・コンフアレ
ンス・プロシーデイングス（AIP Conference
Proceedings）10巻（1972）1418頁、等によつて
報告されている。
ガーネツト結晶の示す磁気光学効果すなわちフ
アラデー回転能の大きさは結晶中に固溶したBi
の量と共に増大する。しかしながら、Biを多量
に固溶させようとしても、その固溶量に限界があ
ることが知られている。これらの状況は以下の論
文によつて詳しく述べられている。
アラデー回転能の大きさは結晶中に固溶したBi
の量と共に増大する。しかしながら、Biを多量
に固溶させようとしても、その固溶量に限界があ
ることが知られている。これらの状況は以下の論
文によつて詳しく述べられている。
例えば、品川らによるジヤパニーズ・ジヤーナ
ル・オブ・アプライド・フイジツクス
（Japanese Journal of Applied Physics）第13
巻（1974）1663頁における多結晶体（セラミツク
ス）に関する報告が第一の例で以下に説明する。
磁性ガーネツト結晶Re3Fe5O12（ReはSm，Eu，
Gd，Tb，Dy，Ｙ，Er，Tmのうちの１つ）の中
にBiを固溶させる場合、上記元素Reに置きかわ
つてBiが入り、Re3-xBixFe5O12の組成の結晶が
生成される。Biの固溶量の限界は上記元素Reの
種類によつて異なり、最も多くBiを固溶できる
のは、Reがガドリニウム（Gd）の場合、すなわ
ちGd3-xBixFe5O12の場合で、ｘの上限は約1.4で
ある。これ以上にBi量を増加させようとすると
ガーネツト以外の相（ガーネツトでない組成と結
晶構造の物質）が生成されてしまう。生成された
ガーネツト結晶の格子定数を調べた結果では、格
子定数はBiの固溶量と共に増大し、ｘ＝1.4では
格子定数は12.54Åである。
ル・オブ・アプライド・フイジツクス
（Japanese Journal of Applied Physics）第13
巻（1974）1663頁における多結晶体（セラミツク
ス）に関する報告が第一の例で以下に説明する。
磁性ガーネツト結晶Re3Fe5O12（ReはSm，Eu，
Gd，Tb，Dy，Ｙ，Er，Tmのうちの１つ）の中
にBiを固溶させる場合、上記元素Reに置きかわ
つてBiが入り、Re3-xBixFe5O12の組成の結晶が
生成される。Biの固溶量の限界は上記元素Reの
種類によつて異なり、最も多くBiを固溶できる
のは、Reがガドリニウム（Gd）の場合、すなわ
ちGd3-xBixFe5O12の場合で、ｘの上限は約1.4で
ある。これ以上にBi量を増加させようとすると
ガーネツト以外の相（ガーネツトでない組成と結
晶構造の物質）が生成されてしまう。生成された
ガーネツト結晶の格子定数を調べた結果では、格
子定数はBiの固溶量と共に増大し、ｘ＝1.4では
格子定数は12.54Åである。
ついでフラツクス法によつてGd3-xBixFe5O12
単結晶を成長させた場合についての報告である玉
城、対島による第７回応用磁気学会講演概要集
（1983）163〜164頁の例では、Biの固溶限界は多
結晶の場合よりも小さくｘ＝1.15程度で、この場
合の格子定数の推算値は12.53Åである。
単結晶を成長させた場合についての報告である玉
城、対島による第７回応用磁気学会講演概要集
（1983）163〜164頁の例では、Biの固溶限界は多
結晶の場合よりも小さくｘ＝1.15程度で、この場
合の格子定数の推算値は12.53Åである。
本発明の目的は、これまでに知られているBi
固溶ガーネツト結晶よりもBi固溶量を増加させ
た、従来のイツトリウム−鉄−ガーネツトや、こ
れまで知られているBi固溶ガーネツト結晶より
も、更にすぐれた磁気光学効果を有するBi固溶
ガーネツト単結晶を提供することにある。
固溶ガーネツト結晶よりもBi固溶量を増加させ
た、従来のイツトリウム−鉄−ガーネツトや、こ
れまで知られているBi固溶ガーネツト結晶より
も、更にすぐれた磁気光学効果を有するBi固溶
ガーネツト単結晶を提供することにある。
本発明によれば、格子定数が12.53Å以上12.64
Å以下の値を有するガーネツト単結晶を基板とし
て該基板上に液相エピタキシヤル成長させた、組
成式がGd3-xBixFe5O12（1.72≦ｘ≦３）である液
相エピタキシヤル磁性ガーネツト単結晶が得られ
る。
Å以下の値を有するガーネツト単結晶を基板とし
て該基板上に液相エピタキシヤル成長させた、組
成式がGd3-xBixFe5O12（1.72≦ｘ≦３）である液
相エピタキシヤル磁性ガーネツト単結晶が得られ
る。
本発明の原理は、本発明者らの実験によつて見
出されたものである。すなわち、Bi2O3を多量に
含む融液を用いて格子定数が12.568ÅのGd3-xBix
Fe5O12（ｘ≧1.72）液相エピタキシヤル磁性単結
晶を育成させる場合に、格子定数が12.383Åの
Gd3Ga5O12単結晶を基板として用いて上記エピタ
キシヤル単結晶の育成を試みたところ、液相温度
以下の融液に基板を浸漬してもガーネツト単結晶
膜の成長は見られなかつたが、基板として格子定
数が12.567ÅのGd3Sc2Ga3O12を用いたところガ
ーネツト単結晶膜が得られたことによる。すなわ
ち、Biを多量に固溶した格子定数の大きい液相
エピタキシヤル磁性ガーネツト単結晶膜を得るに
は、基板の格子定数もこれに対応したものでなけ
ればならず、格子定数の不整合が大きい場合に
は、基板上にガーネツト膜を成長させることがで
きない。
出されたものである。すなわち、Bi2O3を多量に
含む融液を用いて格子定数が12.568ÅのGd3-xBix
Fe5O12（ｘ≧1.72）液相エピタキシヤル磁性単結
晶を育成させる場合に、格子定数が12.383Åの
Gd3Ga5O12単結晶を基板として用いて上記エピタ
キシヤル単結晶の育成を試みたところ、液相温度
以下の融液に基板を浸漬してもガーネツト単結晶
膜の成長は見られなかつたが、基板として格子定
数が12.567ÅのGd3Sc2Ga3O12を用いたところガ
ーネツト単結晶膜が得られたことによる。すなわ
ち、Biを多量に固溶した格子定数の大きい液相
エピタキシヤル磁性ガーネツト単結晶膜を得るに
は、基板の格子定数もこれに対応したものでなけ
ればならず、格子定数の不整合が大きい場合に
は、基板上にガーネツト膜を成長させることがで
きない。
以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
（実施例 １）
基板結晶としてはGd3Sc2Ga3O12非磁性単結晶
ウエフアーを用いた。このウエフアーは、同じ組
成をもつ融液より回転引上法によつて〈111〉方
向に引上育成した原石より作製したもので、この
ウエフアーの格子定数は12.567Å、このウエフア
ーの面方位は｛001｝面、このウエフアーの直径
は25mmである。このウエフアーに対して、酸化ガ
ドリニウム（Gd2O3）0.4029モル％、酸化鉄
（Fe2O3）7.5971モル％、酸化鉛（PbO）65.7143
モル％、酸化ビスマス（Bi2O3）26.2857モル％の
組成の融液を用いて、深さ内径ともに50mmの白金
るつぼ中で680℃において過冷却温度30℃で液相
エピタキシヤル成長を35分行なつた。この結果、
ウエフアー上に厚さ40μｍのBiを固溶した均質な
磁性ガーネツト単結晶膜（Gd3-xBixFe5O12）が
得られた。このガーネツト膜中の格子定数の測定
をＸ線回折ボンド法により行つた。この結果では
格子定数12.568Åであつた。Bi固溶量ｘをエツク
ス線マイクロアナライザーにより分析したところ
ｘ＝1.72であつた。
ウエフアーを用いた。このウエフアーは、同じ組
成をもつ融液より回転引上法によつて〈111〉方
向に引上育成した原石より作製したもので、この
ウエフアーの格子定数は12.567Å、このウエフア
ーの面方位は｛001｝面、このウエフアーの直径
は25mmである。このウエフアーに対して、酸化ガ
ドリニウム（Gd2O3）0.4029モル％、酸化鉄
（Fe2O3）7.5971モル％、酸化鉛（PbO）65.7143
モル％、酸化ビスマス（Bi2O3）26.2857モル％の
組成の融液を用いて、深さ内径ともに50mmの白金
るつぼ中で680℃において過冷却温度30℃で液相
エピタキシヤル成長を35分行なつた。この結果、
ウエフアー上に厚さ40μｍのBiを固溶した均質な
磁性ガーネツト単結晶膜（Gd3-xBixFe5O12）が
得られた。このガーネツト膜中の格子定数の測定
をＸ線回折ボンド法により行つた。この結果では
格子定数12.568Åであつた。Bi固溶量ｘをエツク
ス線マイクロアナライザーにより分析したところ
ｘ＝1.72であつた。
（実施例 ２）
基板結晶としてはNd3Ga4Mg0.5Zr0.5O12非磁性
単結晶ウエフアーを用いた。このウエフアーは、
組成としてNd3Ga4Mg0.6Zr0.4O12をもつ融液から
引上法により〈111〉方向に引上育成し、その一
部より切出して作製したものである。ウエフアー
の格子定数は12.603Å、面方位は｛110｝面直径
23mmである。このウエフアーを用い、組成として
Gd2O30.3525モル％、Fe2O36.6475モル％、
PbO66.4286モル％、Bi2O326.5714モル％の融液
を用い、深さ内径ともに50mmの白金るつぼ中で
640℃において過冷却温度80℃で液相エピタキシ
ヤル成長を行つた。成長時間20分で基板ウエフア
ー上に30μｍの厚さのBiを固溶した均質な磁性ガ
ーネツト単結晶膜が得られた。この結晶膜につい
て格子定数を測定した結果12.602Åであり、Bi固
溶量を分析した結果ｘ＝2.5すなわち組成式にて
Gd0.5Bi2.5Fe5O12であつた。
単結晶ウエフアーを用いた。このウエフアーは、
組成としてNd3Ga4Mg0.6Zr0.4O12をもつ融液から
引上法により〈111〉方向に引上育成し、その一
部より切出して作製したものである。ウエフアー
の格子定数は12.603Å、面方位は｛110｝面直径
23mmである。このウエフアーを用い、組成として
Gd2O30.3525モル％、Fe2O36.6475モル％、
PbO66.4286モル％、Bi2O326.5714モル％の融液
を用い、深さ内径ともに50mmの白金るつぼ中で
640℃において過冷却温度80℃で液相エピタキシ
ヤル成長を行つた。成長時間20分で基板ウエフア
ー上に30μｍの厚さのBiを固溶した均質な磁性ガ
ーネツト単結晶膜が得られた。この結晶膜につい
て格子定数を測定した結果12.602Åであり、Bi固
溶量を分析した結果ｘ＝2.5すなわち組成式にて
Gd0.5Bi2.5Fe5O12であつた。
（実施例 ３）
基板結晶としては格子定数が12.64ÅのSm3Sc2
Ga3O12非磁性ガーネツト単結晶ウエフアーで
｛111｝面に平行なものを用いた。直径は23mmであ
る。この基板上にGd2O30.0147モル％、Fe2O3
5.4386モル％、PbO59.5294モル％、Bi2O335.0173
モル％の融液を用い、深さ内径ともに50mmの白金
るつぼ中で610℃において過冷却温度130℃で液相
エピタキシヤル成長を行つた。成長時間20分で基
板ウエフアー上に70μｍの厚さのBiを固溶した均
質な磁性ガーネツト単結晶膜が得られた。この結
晶膜の格子定数は12.635Å、Biの固溶量はｘ＝
3.0すなわち組成式としてBi3Fe5O12が得られた。
Ga3O12非磁性ガーネツト単結晶ウエフアーで
｛111｝面に平行なものを用いた。直径は23mmであ
る。この基板上にGd2O30.0147モル％、Fe2O3
5.4386モル％、PbO59.5294モル％、Bi2O335.0173
モル％の融液を用い、深さ内径ともに50mmの白金
るつぼ中で610℃において過冷却温度130℃で液相
エピタキシヤル成長を行つた。成長時間20分で基
板ウエフアー上に70μｍの厚さのBiを固溶した均
質な磁性ガーネツト単結晶膜が得られた。この結
晶膜の格子定数は12.635Å、Biの固溶量はｘ＝
3.0すなわち組成式としてBi3Fe5O12が得られた。
（実施例 ４）
基板結晶としては、格子定数が12.530Åの
Gd0.39Tb2.61Sc2Ga3O12非磁性ガーネツト単結晶ウ
エフアーで｛111｝面に平行なものを用いた。直
径は23mmである。この基板上にGd2O30.3828モル
％、Fe2O37.2172モル％、PbO62.4286モル％、
Bi2O324.9714モル％、B2O35.0000モル％の融液を
用い深さ内径ともに50mmの白金るつぼ中で720℃
において過冷却温度60℃で液相エピタキシヤル成
長を行つた。成長時間15分、基板ウエフアー上に
40μｍの厚さのBiを固溶した均質な磁性ガーネツ
ト単結晶膜が得られた。この結晶膜の格子定数
は、12.568Åであり、Bi固溶量はｘ＝1.72であつ
た。
Gd0.39Tb2.61Sc2Ga3O12非磁性ガーネツト単結晶ウ
エフアーで｛111｝面に平行なものを用いた。直
径は23mmである。この基板上にGd2O30.3828モル
％、Fe2O37.2172モル％、PbO62.4286モル％、
Bi2O324.9714モル％、B2O35.0000モル％の融液を
用い深さ内径ともに50mmの白金るつぼ中で720℃
において過冷却温度60℃で液相エピタキシヤル成
長を行つた。成長時間15分、基板ウエフアー上に
40μｍの厚さのBiを固溶した均質な磁性ガーネツ
ト単結晶膜が得られた。この結晶膜の格子定数
は、12.568Åであり、Bi固溶量はｘ＝1.72であつ
た。
以上の実施例では、夫々得られたBiを固溶し
たガーネツト単結晶膜中のBi固溶量はいずれも、
従来得られたガーネツト単結晶中のBi固溶量よ
り大きく、その量は基板結晶の格子定数の大きさ
に対応している。なお、上記実施例においては４
種類の基板結晶について説明したが、12.53Å以
上12.64Å以下の格子定数値を有するガーネツト
単結晶であれば、他の組成のガーネツト単結晶で
あつても基板として使つて、組成式がGd3-xBix
Fe5O12（1.72≦ｘ≦３）である液相エピタキシヤ
ル磁性ガーネツト単結晶を得ることができる。
たガーネツト単結晶膜中のBi固溶量はいずれも、
従来得られたガーネツト単結晶中のBi固溶量よ
り大きく、その量は基板結晶の格子定数の大きさ
に対応している。なお、上記実施例においては４
種類の基板結晶について説明したが、12.53Å以
上12.64Å以下の格子定数値を有するガーネツト
単結晶であれば、他の組成のガーネツト単結晶で
あつても基板として使つて、組成式がGd3-xBix
Fe5O12（1.72≦ｘ≦３）である液相エピタキシヤ
ル磁性ガーネツト単結晶を得ることができる。
以上説明したように本発明によれば、これまで
知られているBi固溶ガーネツト結晶よりもBi固
溶量を増すことが可能となり、従来のイツトリウ
ム−鉄−ガーネツトやこれまで知られているBi
固溶ガーネツト結晶よりも、更にすぐれた磁気光
学効果を有するBi固溶ガーネツト単結晶を得る
ことができる。
知られているBi固溶ガーネツト結晶よりもBi固
溶量を増すことが可能となり、従来のイツトリウ
ム−鉄−ガーネツトやこれまで知られているBi
固溶ガーネツト結晶よりも、更にすぐれた磁気光
学効果を有するBi固溶ガーネツト単結晶を得る
ことができる。
Claims (1)
- １ 格子定数が12.53Å以上12.64Å以下の値を有
するガーネツト単結晶を基板として該基板上に液
相エピタキシヤル成長させた、組成式がGd3-x
BixFe5O12（1.72≦ｘ≦３）である液相エピタキシ
ヤル磁性ガーネツト単結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001841A JPS60145990A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 液相エピタキシャル磁性ガーネット単結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001841A JPS60145990A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 液相エピタキシャル磁性ガーネット単結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145990A JPS60145990A (ja) | 1985-08-01 |
| JPH0459280B2 true JPH0459280B2 (ja) | 1992-09-21 |
Family
ID=11512772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59001841A Granted JPS60145990A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 液相エピタキシャル磁性ガーネット単結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60145990A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9771304B2 (en) | 2015-06-15 | 2017-09-26 | Skyworks Solutions, Inc. | Ultra-high dielectric constant garnet |
-
1984
- 1984-01-11 JP JP59001841A patent/JPS60145990A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60145990A (ja) | 1985-08-01 |
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