JPH0750656B2 - 酸化物ガーネット単結晶 - Google Patents
酸化物ガーネット単結晶Info
- Publication number
- JPH0750656B2 JPH0750656B2 JP31176587A JP31176587A JPH0750656B2 JP H0750656 B2 JPH0750656 B2 JP H0750656B2 JP 31176587 A JP31176587 A JP 31176587A JP 31176587 A JP31176587 A JP 31176587A JP H0750656 B2 JPH0750656 B2 JP H0750656B2
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- JP
- Japan
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- single crystal
- epitaxial film
- formula
- substrate
- lattice constant
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は酸化物ガーネット単結晶、特には周波数100MHz
から数10GHzのマイクロ波帯で使用されるマイクロ波素
子、例えばアイソレーター、サーキュレーター用の新規
な磁性膜として有用とされる酸化物ガーネット単結晶に
関するものである。
から数10GHzのマイクロ波帯で使用されるマイクロ波素
子、例えばアイソレーター、サーキュレーター用の新規
な磁性膜として有用とされる酸化物ガーネット単結晶に
関するものである。
（従来の技術とその問題点） 従来、マイクロ波素子用の磁性材料としてはフラックス
法で育成されたYIG結晶が使われていたが、フラックス
法で作られたマイクロ波素子は製造コストが高いという
不利があるためにこれについては半導体工業で開発され
たウエーハプロセス技術を応用した液相エピタクシャル
法で育成したYIG結晶を使用することが提案されてい
る。
法で育成されたYIG結晶が使われていたが、フラックス
法で作られたマイクロ波素子は製造コストが高いという
不利があるためにこれについては半導体工業で開発され
たウエーハプロセス技術を応用した液相エピタクシャル
法で育成したYIG結晶を使用することが提案されてい
る。
しかし、このYIG結晶には飽和磁化の温度依存性が大き
いことからマイクロ波素子を構成したときに共振周波数
の温度依存性が大きくなるという欠点があるため、YIG
結晶の組成中の鉄の一部を非磁性イオンとなるGaで置換
することが報告されているが、YIG結晶中の鉄の一部をG
aで置換すると置換量０のときでも生じているエピタク
シャル膜と基板結晶であるGGG単結晶との格子定数のミ
スマッチが増大し、このミスマッチに基づいて歪が増大
し、極端な場合にはエピタクシャル膜に割れが発生する
という不利が生じる。
いことからマイクロ波素子を構成したときに共振周波数
の温度依存性が大きくなるという欠点があるため、YIG
結晶の組成中の鉄の一部を非磁性イオンとなるGaで置換
することが報告されているが、YIG結晶中の鉄の一部をG
aで置換すると置換量０のときでも生じているエピタク
シャル膜と基板結晶であるGGG単結晶との格子定数のミ
スマッチが増大し、このミスマッチに基づいて歪が増大
し、極端な場合にはエピタクシャル膜に割れが発生する
という不利が生じる。
このため、エピタクシャル膜と基板結晶との格子定数を
合致させる目的において、 １）エピタクシャル膜中にイオン半径の大きいLa元素を
添加する、 ２）基板結晶を通常この種の用途に使用されているGGG
結晶からGGG中のGd元素の一部をイオン半径の小さいＹ
元素で置換した（YGd）3Ga5O12結晶とする、 という方法が提案されているが、この１）の方法ではエ
ピタクシャル膜中のガリウム置換量が増加するにしたが
って、エピタクシャル膜中のランタン置換量を増加させ
る必要があるが、ランタン置換量が増加するとエピタク
シャル膜中にピットが生じ易いという問題点があり、
２）の方法についてはエピタクシャル膜中のガリウム置
換量が増加するのにしたがって基板結晶中のイットリウ
ム置換量を増加させる必要があるが、イットリウム置換
量を増加させると基板単結晶育成中にセル成長が起き易
いという問題点のあることが判った。
合致させる目的において、 １）エピタクシャル膜中にイオン半径の大きいLa元素を
添加する、 ２）基板結晶を通常この種の用途に使用されているGGG
結晶からGGG中のGd元素の一部をイオン半径の小さいＹ
元素で置換した（YGd）3Ga5O12結晶とする、 という方法が提案されているが、この１）の方法ではエ
ピタクシャル膜中のガリウム置換量が増加するにしたが
って、エピタクシャル膜中のランタン置換量を増加させ
る必要があるが、ランタン置換量が増加するとエピタク
シャル膜中にピットが生じ易いという問題点があり、
２）の方法についてはエピタクシャル膜中のガリウム置
換量が増加するのにしたがって基板結晶中のイットリウ
ム置換量を増加させる必要があるが、イットリウム置換
量を増加させると基板単結晶育成中にセル成長が起き易
いという問題点のあることが判った。
（発明の構成） 本発明はこのような不利を解決した高品質のマイクロ波
素子用材料に関するもので、これは組成式YaGdb-aGa8-b
O12 （こゝにａ、ｂは0.6≧ａ＞０、3.1≧ｂ＞3.0で示され
る数）で示されるガーネット基板単結晶上に、組成式La
xYy-xFezGa8-y-zO12 （こゝにｘ、ｙ、ｚは0.1＞ｘ＞０、3.1＞ｙ＞3.0、4.1
＞ｚ＞3.6で示される数）で示される膜をエピタクシャ
ル成長させてなることを特徴とするものである。
素子用材料に関するもので、これは組成式YaGdb-aGa8-b
O12 （こゝにａ、ｂは0.6≧ａ＞０、3.1≧ｂ＞3.0で示され
る数）で示されるガーネット基板単結晶上に、組成式La
xYy-xFezGa8-y-zO12 （こゝにｘ、ｙ、ｚは0.1＞ｘ＞０、3.1＞ｙ＞3.0、4.1
＞ｚ＞3.6で示される数）で示される膜をエピタクシャ
ル成長させてなることを特徴とするものである。
すなわち、本発明者らは共振周波数の温度依存性と基板
結晶とエピタクシャル成長層との格子定数のミスマッチ
がなく、育成される膜にピットを生じさせないマイクロ
波素子材料の開発について種々検討した結果、基板材料
として上記したYaGdb-aGa8-bO12（ａ、ｂは上記の通
り） を使用すると、このものは格子定数が12.367〜12.383Å
の範囲内の比較的小さいものであり、この基板上にエピ
タクシャル成長される後記する（La Y Fe Ga）8012も結
晶格子の小さいものであることから格子定数のミスマッ
チが防がれること、この基板上に育成させるべきエピタ
クシャル膜をLaxYy-xFezGa8-y-zO12（ｘ、ｙ、ｚは前記
した通り）とすればこの鉄の量を規定するｚ値が4.1＞
ｚ＞3.6とされており、YIG中の主に（ｄ）サイトの鉄イ
オンが非イオン性のガリウム元素で置換されているので
（ｄ）サイトの鉄イオンによる飽和磁化の温度依存性を
減少させることができること、また上記した基板上にこ
のものをエピタクシャル成長させるとこのもののランタ
ン置換量が0.1以下とされているので、ピットが生じ難
く、飽和磁化の温度依存性のないエピタクシャル膜を育
成することができることを確認し、こゝに使用する基板
単結晶、エピタクシャル膜の組成、この製造方法につい
て研究を進めて本発明を完成させた。
結晶とエピタクシャル成長層との格子定数のミスマッチ
がなく、育成される膜にピットを生じさせないマイクロ
波素子材料の開発について種々検討した結果、基板材料
として上記したYaGdb-aGa8-bO12（ａ、ｂは上記の通
り） を使用すると、このものは格子定数が12.367〜12.383Å
の範囲内の比較的小さいものであり、この基板上にエピ
タクシャル成長される後記する（La Y Fe Ga）8012も結
晶格子の小さいものであることから格子定数のミスマッ
チが防がれること、この基板上に育成させるべきエピタ
クシャル膜をLaxYy-xFezGa8-y-zO12（ｘ、ｙ、ｚは前記
した通り）とすればこの鉄の量を規定するｚ値が4.1＞
ｚ＞3.6とされており、YIG中の主に（ｄ）サイトの鉄イ
オンが非イオン性のガリウム元素で置換されているので
（ｄ）サイトの鉄イオンによる飽和磁化の温度依存性を
減少させることができること、また上記した基板上にこ
のものをエピタクシャル成長させるとこのもののランタ
ン置換量が0.1以下とされているので、ピットが生じ難
く、飽和磁化の温度依存性のないエピタクシャル膜を育
成することができることを確認し、こゝに使用する基板
単結晶、エピタクシャル膜の組成、この製造方法につい
て研究を進めて本発明を完成させた。
本発明の酸化物ガーネット単結晶を構成するガーネット
基板単結晶は上記したように組成式YaGdb-aGa8-bO12で
示され、このａは0.6≧ａ＞０、ｂは3.1≧ｂ＞3.0で示
される数とされるものであり、これは｛ｃ｝サイトにＹ
とGd、［ａ］サイトにＹの一部とGa、（ｄ）サイトにGa
を配置したものとされるが、これには式Ｙ0.6Gd2.46Ga
4.94O12、Ｙ0.3Gd2.71Ga4.99O12で示されるものが例示
される。このものは例えばYzO33.5〜7.5モル％、GdzO 3
0〜34モル％およびGazO3 61〜63モル％をルツボに仕込
み、高周波誘導で1,730℃に加熱して溶融したのち、こ
の溶液からチヨクラルスキー法で単結晶を引上げること
によって得ることができる。なお、このものはこの単結
晶から切り出したウェーハを例えば熱リン酸でエッチン
グしたのち格子定数を測定すると12.367〜12.383Åを示
すことが確認された。
基板単結晶は上記したように組成式YaGdb-aGa8-bO12で
示され、このａは0.6≧ａ＞０、ｂは3.1≧ｂ＞3.0で示
される数とされるものであり、これは｛ｃ｝サイトにＹ
とGd、［ａ］サイトにＹの一部とGa、（ｄ）サイトにGa
を配置したものとされるが、これには式Ｙ0.6Gd2.46Ga
4.94O12、Ｙ0.3Gd2.71Ga4.99O12で示されるものが例示
される。このものは例えばYzO33.5〜7.5モル％、GdzO 3
0〜34モル％およびGazO3 61〜63モル％をルツボに仕込
み、高周波誘導で1,730℃に加熱して溶融したのち、こ
の溶液からチヨクラルスキー法で単結晶を引上げること
によって得ることができる。なお、このものはこの単結
晶から切り出したウェーハを例えば熱リン酸でエッチン
グしたのち格子定数を測定すると12.367〜12.383Åを示
すことが確認された。
また、この基板単結晶上にエピタクシャル成長させる構
造体は上記したように組成式がLaxYy-xFezGa8-y-zO12で
示され、このｘ、ｙ、ｚは0.1＞ｘ＞０、3.1＞ｙ＞3.
0、4.1＞ｚ＞3.6とされるものであり、これは｛ｃ｝サ
イトにLaとＹ、〔ａ〕サイトにFeとＹの一部とGaの一
部、（ｄ）サイトにFeとGaを配置したもので、これには
式La0.02Ｙ3.04Fe3.79Ga1.15O12、La0.1Ｙ2.97Fe3.78Ga
1.15O12が例示される。このものはその格子定数が12.36
3〜12.372Åのものとされるが、これをエピタクシャル
成長させる基板単結晶の格子定数が上記したように12.3
67〜12.383Åとされていて両者の格子定数は±0.003Å
の範囲内で一致しているのでミスマッチがなく、容易に
エピタクシャル成長させることができ、得られたエピタ
クシャル成長層は亀裂が入ることもない。
造体は上記したように組成式がLaxYy-xFezGa8-y-zO12で
示され、このｘ、ｙ、ｚは0.1＞ｘ＞０、3.1＞ｙ＞3.
0、4.1＞ｚ＞3.6とされるものであり、これは｛ｃ｝サ
イトにLaとＹ、〔ａ〕サイトにFeとＹの一部とGaの一
部、（ｄ）サイトにFeとGaを配置したもので、これには
式La0.02Ｙ3.04Fe3.79Ga1.15O12、La0.1Ｙ2.97Fe3.78Ga
1.15O12が例示される。このものはその格子定数が12.36
3〜12.372Åのものとされるが、これをエピタクシャル
成長させる基板単結晶の格子定数が上記したように12.3
67〜12.383Åとされていて両者の格子定数は±0.003Å
の範囲内で一致しているのでミスマッチがなく、容易に
エピタクシャル成長させることができ、得られたエピタ
クシャル成長層は亀裂が入ることもない。
なお、このエピタクシャル膜についてはこれを従来公知
のYIGとすると、このYIGでは〔ａ〕サイトに約2.0式量
の鉄イオン、〔ｄ〕サイトに約3.0式量の鉄イオンがあ
り、この〔ａ〕、〔ｄ〕サイトが殆ど鉄イオンで占有さ
れているために飽和磁化としては約1.0式量に相当する
値1.760Gが生じ、また〔ｄ〕サイトの鉄イオンによって
このものはその飽和磁化の温度依存性の強いものになる
のであるが、本発明において使用される上記した組成式
で示されるものはこのYIGの主に〔ｄ〕サイトの鉄イオ
ンをガリウム元素で置換し、この鉄イオンの量Ｚ値を4.
1＞Ｚ＞3.6となるようにしてあるので、このものは飽和
磁化の温度依存性のなうものとされている。
のYIGとすると、このYIGでは〔ａ〕サイトに約2.0式量
の鉄イオン、〔ｄ〕サイトに約3.0式量の鉄イオンがあ
り、この〔ａ〕、〔ｄ〕サイトが殆ど鉄イオンで占有さ
れているために飽和磁化としては約1.0式量に相当する
値1.760Gが生じ、また〔ｄ〕サイトの鉄イオンによって
このものはその飽和磁化の温度依存性の強いものになる
のであるが、本発明において使用される上記した組成式
で示されるものはこのYIGの主に〔ｄ〕サイトの鉄イオ
ンをガリウム元素で置換し、この鉄イオンの量Ｚ値を4.
1＞Ｚ＞3.6となるようにしてあるので、このものは飽和
磁化の温度依存性のなうものとされている。
また、このように鉄イオンをガリウム元素で置換したも
のについてはさらにランタン元素を添加し、ランタン置
換量ｘ値を0.24＞ｘ＞0.13としたものが知られている
が、（La Y Fe Ga）8O12の結晶中におけるランタン値を
このようにするとエピタクシャル膜中にピットが多く発
生することが判ったので、本発明のものはこのｘ値を0.
1＞ｘ＞０としたのでピットの発生がないものになって
いる。
のについてはさらにランタン元素を添加し、ランタン置
換量ｘ値を0.24＞ｘ＞0.13としたものが知られている
が、（La Y Fe Ga）8O12の結晶中におけるランタン値を
このようにするとエピタクシャル膜中にピットが多く発
生することが判ったので、本発明のものはこのｘ値を0.
1＞ｘ＞０としたのでピットの発生がないものになって
いる。
このエピタクシャル成長は液相法で行えばよく、したが
ってこれはLazO3、YzO3、FezO3、GazO3とフラックス成
分であるPbOとBzO3とを白金ルツボに収容し、950〜1,10
0℃に加熱して溶融し、この融液中に上記した基板単結
晶を浸漬すればよい。このエピタクシャル成長法で作ら
れたエピタクシャル層の厚さは目的とするマイクロ波素
子で使われる周波数で異なるが、通常は５μｍから40μ
ｍの範囲とすればよい。
ってこれはLazO3、YzO3、FezO3、GazO3とフラックス成
分であるPbOとBzO3とを白金ルツボに収容し、950〜1,10
0℃に加熱して溶融し、この融液中に上記した基板単結
晶を浸漬すればよい。このエピタクシャル成長法で作ら
れたエピタクシャル層の厚さは目的とするマイクロ波素
子で使われる周波数で異なるが、通常は５μｍから40μ
ｍの範囲とすればよい。
上記したような方法で得られる本発明の酸化物ガーネッ
ト単結晶は共振周波数の温度依存性がないし、基板単結
晶とエピタクシャル成長層との格子定数のミスマッチも
なく、さらには育成されたエピタクシャル膜にピットを
生じることもないので、マイクロ波素子用材料としてす
ぐれた物性をもつものとなり、このものは例えば周波数
100MHzから数10GHzのマイクロ波帯で使用されるマイク
ロ波素子として有用とされるほか、アイソレーター、サ
ーキュレーター用の磁性膜としても有用とされる。
ト単結晶は共振周波数の温度依存性がないし、基板単結
晶とエピタクシャル成長層との格子定数のミスマッチも
なく、さらには育成されたエピタクシャル膜にピットを
生じることもないので、マイクロ波素子用材料としてす
ぐれた物性をもつものとなり、このものは例えば周波数
100MHzから数10GHzのマイクロ波帯で使用されるマイク
ロ波素子として有用とされるほか、アイソレーター、サ
ーキュレーター用の磁性膜としても有用とされる。
つぎに本発明の実施例をあげるが、例中における共鳴磁
界値の測定、飽和磁化の算出および飽和磁化の温度依存
性を定量的に示す温度係数の算出は次記によって行なっ
たものである。
界値の測定、飽和磁化の算出および飽和磁化の温度依存
性を定量的に示す温度係数の算出は次記によって行なっ
たものである。
試料から2.6×2.6mmの小片を切出し、温度可変装置付き
の強磁性共鳴装置を用いて、エピタクシャル膜と印加磁
場との方向が水平の場合および垂直の場合についての共
鳴磁界値を試料温度を変えながら測定する。
の強磁性共鳴装置を用いて、エピタクシャル膜と印加磁
場との方向が水平の場合および垂直の場合についての共
鳴磁界値を試料温度を変えながら測定する。
上記で測定された共鳴磁界値から次式を用いて算出す
る。
る。
こゝに４πMs…飽和磁化、 Ha…異方性磁界 Ｈ １ …エピタクシャル膜を印加磁界に垂直に置
いたときの共鳴磁界値、 H11…エピタクシャル膜を印加磁界に平行に置い
たときの共鳴磁界値。
いたときの共鳴磁界値、 H11…エピタクシャル膜を印加磁界に平行に置い
たときの共鳴磁界値。
各試料についての飽和磁化の温度依存性のグラフから−
30℃〜80℃の範囲における飽和磁化の温度依存性を示す
温度係数を次式から算出する。
30℃〜80℃の範囲における飽和磁化の温度依存性を示す
温度係数を次式から算出する。
（注）４πMs（80℃）…80℃における飽和磁化 ４πMs（−30℃）…−30℃における飽和磁化 実施例１ エピタクシャル膜を形成させる成分としてのLa2O3、Y2O
3、Fe2O3およびGa2O3を第１表に示したFe2O3とGa2O3と
の割合を変えた８種のエピタクシャル膜組成となる量で
白金ルツボ中に仕込み、これにさらにフラックス成分と
してのPbO、B2O3を仕込んでから、1,100℃に加熱してこ
れを溶融させ、ついでこの融液中に式Ｙ0.5Gd2.55Ga
4.95O12で示されるガーネット基板単結ウェーハを浸漬
してその（111）方位に式（La Y Fe Ga）8O12で示され
るエピタクシャル膜を厚さ約２μｍに成長させた。
3、Fe2O3およびGa2O3を第１表に示したFe2O3とGa2O3と
の割合を変えた８種のエピタクシャル膜組成となる量で
白金ルツボ中に仕込み、これにさらにフラックス成分と
してのPbO、B2O3を仕込んでから、1,100℃に加熱してこ
れを溶融させ、ついでこの融液中に式Ｙ0.5Gd2.55Ga
4.95O12で示されるガーネット基板単結ウェーハを浸漬
してその（111）方位に式（La Y Fe Ga）8O12で示され
るエピタクシャル膜を厚さ約２μｍに成長させた。
つぎにこのようにして得られた酸化物ガーネット単結晶
の格子定数、基板単結晶とエピタクシャル膜のミスマッ
チ度（Å）、およびこの温度係数をしらべたところ、第
１表に示したとおりの結果が得られ、このものはミスマ
ッチがいずれも0.003Å以下で実用上問題がなく、また
このエピタクシャル膜はランタン置換量が0.1式量以下
であることからピット数も少なく良質なものであり、温
度係数もYIGの3.2G/℃にくらべて少ないものであること
が確認された。
の格子定数、基板単結晶とエピタクシャル膜のミスマッ
チ度（Å）、およびこの温度係数をしらべたところ、第
１表に示したとおりの結果が得られ、このものはミスマ
ッチがいずれも0.003Å以下で実用上問題がなく、また
このエピタクシャル膜はランタン置換量が0.1式量以下
であることからピット数も少なく良質なものであり、温
度係数もYIGの3.2G/℃にくらべて少ないものであること
が確認された。
なお、添付の第１図はサンプルNo.5の飽和磁化の温度依
存性と比較例としてのYIGの飽和磁化の温度依存性を示
したグラフであり、本発明のものが比較例のものにくら
べてすぐれていることが確認された。
存性と比較例としてのYIGの飽和磁化の温度依存性を示
したグラフであり、本発明のものが比較例のものにくら
べてすぐれていることが確認された。
実施例２ エピタクシャル膜を形成させる成分としてのLa2O3、Y2O
3、Fe2O3およびGa2O3を第２表に示したFe2O3とGa2O3と
の割合を変えた８種のエピタクシャル膜組成となる量で
白金ルツボ中に仕込み、これにさらにフラックス成分と
してのPbO、B2O3を仕込んでから、1,000℃に加熱して溶
融させ、ついでこの融液中に式Ｙ0.6Gd2.46Ga4.94O12で
示されるガーネット基板単結晶ウェーハを浸漬してその
（111）方位に式（La Y Fe Ga）8O12で示されるエピタ
クシャル膜を厚さ約２μｍで成長させた。
3、Fe2O3およびGa2O3を第２表に示したFe2O3とGa2O3と
の割合を変えた８種のエピタクシャル膜組成となる量で
白金ルツボ中に仕込み、これにさらにフラックス成分と
してのPbO、B2O3を仕込んでから、1,000℃に加熱して溶
融させ、ついでこの融液中に式Ｙ0.6Gd2.46Ga4.94O12で
示されるガーネット基板単結晶ウェーハを浸漬してその
（111）方位に式（La Y Fe Ga）8O12で示されるエピタ
クシャル膜を厚さ約２μｍで成長させた。
つぎにこのようにして得られた酸化物ガーネット単結晶
の格子常数、基板単結晶とエピタクシャル膜とのミスマ
ッチ度（Å）および温度係数をしらべたところ、第２表
に示したとおりの結果が得られ、このことからこれはい
ずれもミスマッチが0.003Å以下で実用上問題のないも
のであり、このエピタクシャル膜はランタン置換量が0.
02式量で0.1式量以下であることからピット数の小さい
良質なものであること、さらには温度係数が0.7G/℃以
下と小さいものであることが確認された。
の格子常数、基板単結晶とエピタクシャル膜とのミスマ
ッチ度（Å）および温度係数をしらべたところ、第２表
に示したとおりの結果が得られ、このことからこれはい
ずれもミスマッチが0.003Å以下で実用上問題のないも
のであり、このエピタクシャル膜はランタン置換量が0.
02式量で0.1式量以下であることからピット数の小さい
良質なものであること、さらには温度係数が0.7G/℃以
下と小さいものであることが確認された。
実施例３ エピタクシャル膜を形成させる成分としてのLa2O3、Y2O
3、Fe2O3およびGa2O3を第３表に示したFe2O3とGa2O3と
の割合を変えた８種のエピタクシャル膜組成となる量で
白金ルツボに仕込み、これにさらにフラックス成分であ
るPbOとB2O3を仕込んでから、950℃に加熱してこれらを
溶融させ、この融液に式Ｙ0.3Gd2.71Ga4.99O12で示され
るガーネット基板単結晶ウェーハを浸漬してその（11
1）方位に第３表に示したエピタクシャル膜を厚さ約２
μｍにエピタクシャル成長させた。
3、Fe2O3およびGa2O3を第３表に示したFe2O3とGa2O3と
の割合を変えた８種のエピタクシャル膜組成となる量で
白金ルツボに仕込み、これにさらにフラックス成分であ
るPbOとB2O3を仕込んでから、950℃に加熱してこれらを
溶融させ、この融液に式Ｙ0.3Gd2.71Ga4.99O12で示され
るガーネット基板単結晶ウェーハを浸漬してその（11
1）方位に第３表に示したエピタクシャル膜を厚さ約２
μｍにエピタクシャル成長させた。
つぎにこのようにして得られた酸化物ガーネット単結晶
の格子常数、基板単結晶とエピタクシャル膜とのミスマ
ッチ度（Å）およびこのものの温度係数をしらべたとこ
ろ、第３表に示したとおりの結果が得られ、このものは
いずれもミスマッチが0.003Å以下であることから実用
上問題がなく、このエピタクシャル膜はランタン置換度
が0.1式量でピット数の少ない良質なものであること、
さらには温度係数も0.7G/℃以下であることからすぐれ
た物性をもつものであることが確認された。
の格子常数、基板単結晶とエピタクシャル膜とのミスマ
ッチ度（Å）およびこのものの温度係数をしらべたとこ
ろ、第３表に示したとおりの結果が得られ、このものは
いずれもミスマッチが0.003Å以下であることから実用
上問題がなく、このエピタクシャル膜はランタン置換度
が0.1式量でピット数の少ない良質なものであること、
さらには温度係数も0.7G/℃以下であることからすぐれ
た物性をもつものであることが確認された。
比較例１ エピタクシャル膜を形成させるLa2O3、Y2O3、Fe2O3およ
びGa2O3を、エピタクシャル膜結晶中のFe、Gaの式量をF
e、Gaが飽和磁気の温度依存性のない範囲となるFe3.86
式量、Ga1.10式量となる量で、またLaについてはその式
量を第２図に示した範囲で変わる量として白金ルツボ中
に添加し、これにフラックス成分としてのPbO、B2O3を
仕込んでから、これを1,100℃に加熱して溶融し、つい
でこの融液に式（Ga3.03Ga4.97O12で示されるGGG単結晶
ウェーハを浸漬してその（111）方式に式（La Y Fe G
a）8O12で示されるエピタクシャル膜を厚さ約２μｍで
エピタクシャル成長させ、得られた酸化物ガーネット単
結晶についての格子常数とこのエピタクシャル膜中に存
在するピット数をしらべたところ、第２図に示したとお
りの結果が得られ、このGGG単結晶とエピタクシャル膜
のミスマッチを防止するためにエピタクシャル膜の格子
定数をGGG単結晶の格子常数に合致させるためにはLaの
式量を0.19にしなければならず、この場合にはエピタク
シャル膜中にピット数が多くなって実用上問題の発生す
ること、したがってGGGを基板材料としてこれに式（La
Y Fe Ga）8O12で示されるエピタクシャル膜をエピタク
シャル成長させると飽和磁化の温度依存性と格子定数の
ミスマッチをなくすことができず、さらにピット数の少
ないエピタクシャル膜を成長させることができないとい
うことが確認された。
びGa2O3を、エピタクシャル膜結晶中のFe、Gaの式量をF
e、Gaが飽和磁気の温度依存性のない範囲となるFe3.86
式量、Ga1.10式量となる量で、またLaについてはその式
量を第２図に示した範囲で変わる量として白金ルツボ中
に添加し、これにフラックス成分としてのPbO、B2O3を
仕込んでから、これを1,100℃に加熱して溶融し、つい
でこの融液に式（Ga3.03Ga4.97O12で示されるGGG単結晶
ウェーハを浸漬してその（111）方式に式（La Y Fe G
a）8O12で示されるエピタクシャル膜を厚さ約２μｍで
エピタクシャル成長させ、得られた酸化物ガーネット単
結晶についての格子常数とこのエピタクシャル膜中に存
在するピット数をしらべたところ、第２図に示したとお
りの結果が得られ、このGGG単結晶とエピタクシャル膜
のミスマッチを防止するためにエピタクシャル膜の格子
定数をGGG単結晶の格子常数に合致させるためにはLaの
式量を0.19にしなければならず、この場合にはエピタク
シャル膜中にピット数が多くなって実用上問題の発生す
ること、したがってGGGを基板材料としてこれに式（La
Y Fe Ga）8O12で示されるエピタクシャル膜をエピタク
シャル成長させると飽和磁化の温度依存性と格子定数の
ミスマッチをなくすことができず、さらにピット数の少
ないエピタクシャル膜を成長させることができないとい
うことが確認された。
比較例２ エピタクシャル膜結晶中のFe、Gaの式量をFe、Gaが飽和
磁界の温度依存性のない範囲となるFe3.86式量、Ga1.10
式量でＹが3.04式量となるようにしたY2O3、Fe2O3およ
びGa2O3とフラックス成分としてのPbOとB2O3を白金ルツ
ボ中に仕込み、1,000℃に加熱してこれを溶融させ、こ
の融液に第３図に示した範囲でＹ置換量を変えることに
よって格子常数を変化させた式（Y Gd Ga）8O12で示さ
れるガーネット単結晶基板を浸漬し、その（111）方位
に式Ｙ3.04Fe3.86Ga1.10O12で示されるエピタクシャル
膜をエピタクシャル成長させたところ、この式（Y Gd G
a）8O12で示される基板材料のＹ式量と格子常数との関
係、エピタクシャル膜の転位密度との関係について第３
図に示したとおりの結果が得られ、エピタクシャル膜を
転位密度が10ヶ/cm2以下である実用範囲のものとするた
めには基板材料のＹ式量を0.5以下とする必要がある
が、この基板材料はその格子常数がＹ式量0.5でも12.36
0であるために望ましい温度特性を有するエピタクシャ
ル膜の格子常数よりも0.004Å大きいものとなり、した
がってＹ式量を0.5とした式（Y Gd Ga）8O12でしめされ
るガーネット単結晶上に式Ｙ3.04Fe3.86Ga1.10O12で示
されるエピタクシャル膜を成長させた酸化物ガーネット
単結晶の強磁性共鳴の吸収スペクトルの線巾は5.00eと
なり、これは格子定数のミスマッチが認められない値2.
50eの２倍の大きさであることからミスマッチが発生す
ること、またこの場合には飽和磁化の温度依存がなく、
さらにピット数の少ないエピタクシャル膜を得ることの
できないことが確認された。
磁界の温度依存性のない範囲となるFe3.86式量、Ga1.10
式量でＹが3.04式量となるようにしたY2O3、Fe2O3およ
びGa2O3とフラックス成分としてのPbOとB2O3を白金ルツ
ボ中に仕込み、1,000℃に加熱してこれを溶融させ、こ
の融液に第３図に示した範囲でＹ置換量を変えることに
よって格子常数を変化させた式（Y Gd Ga）8O12で示さ
れるガーネット単結晶基板を浸漬し、その（111）方位
に式Ｙ3.04Fe3.86Ga1.10O12で示されるエピタクシャル
膜をエピタクシャル成長させたところ、この式（Y Gd G
a）8O12で示される基板材料のＹ式量と格子常数との関
係、エピタクシャル膜の転位密度との関係について第３
図に示したとおりの結果が得られ、エピタクシャル膜を
転位密度が10ヶ/cm2以下である実用範囲のものとするた
めには基板材料のＹ式量を0.5以下とする必要がある
が、この基板材料はその格子常数がＹ式量0.5でも12.36
0であるために望ましい温度特性を有するエピタクシャ
ル膜の格子常数よりも0.004Å大きいものとなり、した
がってＹ式量を0.5とした式（Y Gd Ga）8O12でしめされ
るガーネット単結晶上に式Ｙ3.04Fe3.86Ga1.10O12で示
されるエピタクシャル膜を成長させた酸化物ガーネット
単結晶の強磁性共鳴の吸収スペクトルの線巾は5.00eと
なり、これは格子定数のミスマッチが認められない値2.
50eの２倍の大きさであることからミスマッチが発生す
ること、またこの場合には飽和磁化の温度依存がなく、
さらにピット数の少ないエピタクシャル膜を得ることの
できないことが確認された。
第１図は実施例１で作られた、ガーネット単結晶基板に
式（La Y Fe Ga）8O12で示されるエピタクシャル膜をエ
ピタクシャル成長して作られた本発明の酸化物ガーネッ
ト単結晶の飽和磁化の温度特性と比較例としてのYIGの
飽和磁化の温度特性をグラフ化したもの、第２図は比較
例１でGGG単結晶上に式（La Y Fe Ga）8O12で示される
エピタクシャル膜をエピタクシャル成長させて得た酸化
物ガーネット単結晶のLa式量と格子常数との関係図、第
３図は比較例２において式（Y Gd Ga）8O12で示される
ガーネット単結晶基板上に式Ｙ3.04Fe3.86Ga1.10O12で
示されるエピタクシャル膜をエピタクシャル成長させて
得た酸化物ガーネット単結晶の基板材料のＹ式量と格子
常数との関係またこのエピタクシャル膜の転位密度との
関係図を示したものである。
式（La Y Fe Ga）8O12で示されるエピタクシャル膜をエ
ピタクシャル成長して作られた本発明の酸化物ガーネッ
ト単結晶の飽和磁化の温度特性と比較例としてのYIGの
飽和磁化の温度特性をグラフ化したもの、第２図は比較
例１でGGG単結晶上に式（La Y Fe Ga）8O12で示される
エピタクシャル膜をエピタクシャル成長させて得た酸化
物ガーネット単結晶のLa式量と格子常数との関係図、第
３図は比較例２において式（Y Gd Ga）8O12で示される
ガーネット単結晶基板上に式Ｙ3.04Fe3.86Ga1.10O12で
示されるエピタクシャル膜をエピタクシャル成長させて
得た酸化物ガーネット単結晶の基板材料のＹ式量と格子
常数との関係またこのエピタクシャル膜の転位密度との
関係図を示したものである。
Claims (1)
- 【請求項１】組成式YaGdb-aGa8-bO12 （こゝにａ、ｂは0.6≧ａ＞０、3.1≧ｂ＞3.0で示され
る数）で示されるガーネット基板単結晶上に、組成式 LaxYy-xFezGa8-y-zO12 （こゝにｘ、ｙ、ｚは0.1＞ｘ＞０、3.1＞ｙ＞3.0、4.1
＞ｚ＞3.6で示される数）で示される膜をエピタクシャ
ル成長させてなることを特徴とする酸化物ガーネット単
結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31176587A JPH0750656B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 酸化物ガーネット単結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31176587A JPH0750656B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 酸化物ガーネット単結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01152604A JPH01152604A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0750656B2 true JPH0750656B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=18021214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31176587A Expired - Fee Related JPH0750656B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 酸化物ガーネット単結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750656B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2945035B2 (ja) * | 1989-09-13 | 1999-09-06 | 信越化学工業株式会社 | 静磁波素子の製造方法 |
-
1987
- 1987-12-09 JP JP31176587A patent/JPH0750656B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01152604A (ja) | 1989-06-15 |
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