JPH11236296A - ビスマス置換型ガーネット厚膜材料およびその製造方法 - Google Patents
ビスマス置換型ガーネット厚膜材料およびその製造方法Info
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- JPH11236296A JPH11236296A JP10055830A JP5583098A JPH11236296A JP H11236296 A JPH11236296 A JP H11236296A JP 10055830 A JP10055830 A JP 10055830A JP 5583098 A JP5583098 A JP 5583098A JP H11236296 A JPH11236296 A JP H11236296A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 約１.６μｍ以上の波長帯域における本質的
な吸収を示すＴｂＢｉ系ガーネット厚膜の代替材料とし
て、Ｔｂイオンによる吸収スペクトルの影響があらわれ
る１.５μｍ以上の波長帯域において、改善された挿入
損失とθf /Tをもつガーネット厚膜材料、およびその製
造方法を提供すること。 【解決手段】 ＬＰＥ法によるビスマス置換型ガーネッ
ト厚膜材料であって、ＮＧＧを基板とし、化学式が、Ｇ
ｄ3-x-y-zＹxＹｂyＢｉｚＦｅ5-aＡｌaＯ12、ただしｘ
＝０〜０.２，ｙ＝０〜０.２で、かつｘおよびｙが同時
には０ではなく、さらに、ｚ＝０.８〜１.４，ａ＝０.
２〜０.７で示される組成を有し、０〜３.７重量％のＢ
2Ｏ3を含有し、９５０〜１１３０℃の温度範囲、酸素濃
度が５％以上の雰囲気中で保持する熱処理を行う。
な吸収を示すＴｂＢｉ系ガーネット厚膜の代替材料とし
て、Ｔｂイオンによる吸収スペクトルの影響があらわれ
る１.５μｍ以上の波長帯域において、改善された挿入
損失とθf /Tをもつガーネット厚膜材料、およびその製
造方法を提供すること。 【解決手段】 ＬＰＥ法によるビスマス置換型ガーネッ
ト厚膜材料であって、ＮＧＧを基板とし、化学式が、Ｇ
ｄ3-x-y-zＹxＹｂyＢｉｚＦｅ5-aＡｌaＯ12、ただしｘ
＝０〜０.２，ｙ＝０〜０.２で、かつｘおよびｙが同時
には０ではなく、さらに、ｚ＝０.８〜１.４，ａ＝０.
２〜０.７で示される組成を有し、０〜３.７重量％のＢ
2Ｏ3を含有し、９５０〜１１３０℃の温度範囲、酸素濃
度が５％以上の雰囲気中で保持する熱処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファラデー回転効
果を有する光学用ガーネット材料の中で、ビスマス置換
型ガーネット厚膜材料と、その製造方法に関し、とくに
液相エピタキシャルによって育成した（Ｇｄ，Ｙ，Ｙ
b，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ａｌ）5Ｏ12系ガーネット（以下、
ＧｄＹＹbＢｉ系ガーネットという）単結晶厚膜材料お
よびその製造方法に関する。
果を有する光学用ガーネット材料の中で、ビスマス置換
型ガーネット厚膜材料と、その製造方法に関し、とくに
液相エピタキシャルによって育成した（Ｇｄ，Ｙ，Ｙ
b，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ａｌ）5Ｏ12系ガーネット（以下、
ＧｄＹＹbＢｉ系ガーネットという）単結晶厚膜材料お
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信においては、ファラデー回
転を応用したデバイスが開発、実用化されている。半導
体レーザを使用した光通信では、光ファイバケーブルや
コネクタなどからの反射光が半導体レーザに戻ると発振
が不安定となったり、ノイズの原因となる。それゆえ、
半導体レーザへの戻り光を遮断し、安定した発振状態を
確保するために光アイソレータが使用されている。
転を応用したデバイスが開発、実用化されている。半導
体レーザを使用した光通信では、光ファイバケーブルや
コネクタなどからの反射光が半導体レーザに戻ると発振
が不安定となったり、ノイズの原因となる。それゆえ、
半導体レーザへの戻り光を遮断し、安定した発振状態を
確保するために光アイソレータが使用されている。
【０００３】大きなファラデー回転角を有するビスマス
置換型希土類鉄ガーネット（以下、Ｂｉ系ガーネットと
いう）は、液相エピタキシャル法（以下ＬＰＥ法とい
う）、フラックス法等で育成され、近赤外線領域でのア
イソレータに使用されている。とくに，ＬＰＥ法は生産
性に優れ、それゆえ、現在実用に供されているガーネッ
ト厚膜は、ほとんどこの方法で生産されている。
置換型希土類鉄ガーネット（以下、Ｂｉ系ガーネットと
いう）は、液相エピタキシャル法（以下ＬＰＥ法とい
う）、フラックス法等で育成され、近赤外線領域でのア
イソレータに使用されている。とくに，ＬＰＥ法は生産
性に優れ、それゆえ、現在実用に供されているガーネッ
ト厚膜は、ほとんどこの方法で生産されている。
【０００４】現在、ファイバケーブルを用いた長距離の
通信には、波長が１.３１μｍと１.５５μｍの帯域が使
用されている。また、光通信網の監視等には、約１.６
〜２μｍの範囲にある波長が使用される。
通信には、波長が１.３１μｍと１.５５μｍの帯域が使
用されている。また、光通信網の監視等には、約１.６
〜２μｍの範囲にある波長が使用される。
【０００５】従来、近赤外線用ファラデー回転素子材料
として，ＬＰＥ法で作製されたＴｂＢｉ系ガーネット厚
膜とＧｄＢｉ系（Ｇａ，Ａｌ置換）ガーネット厚膜が実
用に供されてきた。ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜は、ファ
ラデー回転角θf（以下単にθfという） の温度係数θ
f/T（以下単にθf/Tという）が約０.０４〜０.０６deg
（度）／℃と比較的小さいが、飽和磁界Ｈs は約８００
〜１２００Oeと高いため、強力な永久磁石を必要とす
る。ＴｂＢｉガーネット厚膜は、また、磁化反転温度が
約−５０℃以下であり、広い温度範囲で使用できる。
として，ＬＰＥ法で作製されたＴｂＢｉ系ガーネット厚
膜とＧｄＢｉ系（Ｇａ，Ａｌ置換）ガーネット厚膜が実
用に供されてきた。ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜は、ファ
ラデー回転角θf（以下単にθfという） の温度係数θ
f/T（以下単にθf/Tという）が約０.０４〜０.０６deg
（度）／℃と比較的小さいが、飽和磁界Ｈs は約８００
〜１２００Oeと高いため、強力な永久磁石を必要とす
る。ＴｂＢｉガーネット厚膜は、また、磁化反転温度が
約−５０℃以下であり、広い温度範囲で使用できる。
【０００６】他方、ＧｄＢｉ系（Ｇａ，Ａｌ置換）ガー
ネット厚膜は、θf/Tは約０.０８deg／℃と比較的大き
いが、飽和磁界Ｈs は約３００Oeと低い。また、磁化反
転温度が約−１０℃と高い。したがって、市場の要求
は、温度特性が良好なＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に多く
集まっている。
ネット厚膜は、θf/Tは約０.０８deg／℃と比較的大き
いが、飽和磁界Ｈs は約３００Oeと低い。また、磁化反
転温度が約−１０℃と高い。したがって、市場の要求
は、温度特性が良好なＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に多く
集まっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＴｂＢ
ｉ系ガーネットに関して、ジャーナル・オブ・アプライ
ド・フィジックス（Jounal of Applied Physics ）第３
８巻、第３号，１０３８頁には、波長が１.６μｍを越
えた領域ではＴｂイオンに関係した吸収スペクトルが示
されている。このため、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜はこ
の波長帯域においては、光吸収によって実用的機能を失
う可能性も推定される。
ｉ系ガーネットに関して、ジャーナル・オブ・アプライ
ド・フィジックス（Jounal of Applied Physics ）第３
８巻、第３号，１０３８頁には、波長が１.６μｍを越
えた領域ではＴｂイオンに関係した吸収スペクトルが示
されている。このため、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜はこ
の波長帯域においては、光吸収によって実用的機能を失
う可能性も推定される。
【０００８】本発明の課題は、したがって、約１.６μ
ｍ以上の波長帯域における本質的な吸収を示すＴｂＢｉ
系ガーネット厚膜の代替材料として、Ｔｂイオンによる
吸収スペクトルの影響があらわれる１.５μｍ以上の波
長帯域において、改善された挿入損失とθf /Tをもつガ
ーネット厚膜材料、およびその製造方法を提供すること
にある。
ｍ以上の波長帯域における本質的な吸収を示すＴｂＢｉ
系ガーネット厚膜の代替材料として、Ｔｂイオンによる
吸収スペクトルの影響があらわれる１.５μｍ以上の波
長帯域において、改善された挿入損失とθf /Tをもつガ
ーネット厚膜材料、およびその製造方法を提供すること
にある。
【０００９】これにもとづいて、本発明では、さらに具
体的に、ガーネット厚膜材料に対する特性をつぎのとお
り設定した。
体的に、ガーネット厚膜材料に対する特性をつぎのとお
り設定した。
【００１０】（１）約１.６μｍを越える波長帯域でも
高い透過率（低い挿入損失）を示すこと。 （２）θfが４５度となる厚さにおける挿入損失が、０.
２ｄＢ以下であること。 （３）θf/Tが、従来のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料
の特性（約０.０８deg／℃）よりも低いこと。 （４）室温における飽和磁化４πＭSが５００Ｇ以下で
あること。 （５）磁化反転温度Ｔcompが、０℃以下であること。
高い透過率（低い挿入損失）を示すこと。 （２）θfが４５度となる厚さにおける挿入損失が、０.
２ｄＢ以下であること。 （３）θf/Tが、従来のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料
の特性（約０.０８deg／℃）よりも低いこと。 （４）室温における飽和磁化４πＭSが５００Ｇ以下で
あること。 （５）磁化反転温度Ｔcompが、０℃以下であること。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガーネット基
板上に、液相エピタキシャル成長法により育成した、Ｇ
ｄ，Ｙ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌを主成分とする単結晶
厚膜からなるビスマス置換型ガーネット厚膜材料であっ
て、Ｙ，およびＹｂのうち少なくとも１種類を含み、化
学式が、Ｇｄ3-x-y-zＹxＹｂyＢｉｚＦｅ5-aＡｌ
aＯ12、ただしｘ＝０〜０.２，ｙ＝０〜０.２で、かつ
ｘおよびｙが同時には０ではなく、さらに、ｚ＝０.８
〜１.４，ａ＝０.２〜０.７で示される組成を有するビ
スマス置換型ガーネット厚膜材料を提供する。
板上に、液相エピタキシャル成長法により育成した、Ｇ
ｄ，Ｙ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌを主成分とする単結晶
厚膜からなるビスマス置換型ガーネット厚膜材料であっ
て、Ｙ，およびＹｂのうち少なくとも１種類を含み、化
学式が、Ｇｄ3-x-y-zＹxＹｂyＢｉｚＦｅ5-aＡｌ
aＯ12、ただしｘ＝０〜０.２，ｙ＝０〜０.２で、かつ
ｘおよびｙが同時には０ではなく、さらに、ｚ＝０.８
〜１.４，ａ＝０.２〜０.７で示される組成を有するビ
スマス置換型ガーネット厚膜材料を提供する。
【００１２】本発明によるビスマス置換型ガーネット厚
膜材料は、前記ビスマス置換型ガーネット厚膜材料に、
０〜３.７重量％のＢ2Ｏ3が含有されたことが特徴であ
る。
膜材料は、前記ビスマス置換型ガーネット厚膜材料に、
０〜３.７重量％のＢ2Ｏ3が含有されたことが特徴であ
る。
【００１３】本発明によれば、ビスマス置換型ガーネッ
ト厚膜材料は、ＮＧＧ基板上に育成される。
ト厚膜材料は、ＮＧＧ基板上に育成される。
【００１４】また、本発明によれば、前記単結晶厚膜
を、９５０〜１１３０℃の温度範囲で保持する熱処理を
行うことによって、ファラデー回転素子として良好な特
性を有するビスマス置換型ガーネット厚膜材料が得られ
る。
を、９５０〜１１３０℃の温度範囲で保持する熱処理を
行うことによって、ファラデー回転素子として良好な特
性を有するビスマス置換型ガーネット厚膜材料が得られ
る。
【００１５】さらに、本発明によれば、前記単結晶厚膜
を、酸素濃度が５％以上の雰囲気中で保持する熱処理を
行うことによって、前記課題を解決するビスマス置換型
ガーネット厚膜材料が得られる。
を、酸素濃度が５％以上の雰囲気中で保持する熱処理を
行うことによって、前記課題を解決するビスマス置換型
ガーネット厚膜材料が得られる。
【００１６】本発明において、Ｂ2Ｏ3の含有濃度を０〜
３.７重量％とした理由は、この濃度範囲で挿入損失が
低いことを見出したことによる。
３.７重量％とした理由は、この濃度範囲で挿入損失が
低いことを見出したことによる。
【００１７】本発明において、ビスマス置換型ガーネッ
ト厚膜材料を、ＮＧＧ基板上に育成する理由は、ＬＰＥ
法においてよく用いられるＳＧＧＧ基板に対比して、Ｎ
ＧＧの格子定数が大きく、かつ、ビスマス置換型ガーネ
ット厚膜材料との適合性がよいからである。ＮＧＧ基板
を用いると、ＬＰＥ法によって育成されたガーネット厚
膜が５００μｍ以上の厚さとなっても、割れが生じる割
合は低い。
ト厚膜材料を、ＮＧＧ基板上に育成する理由は、ＬＰＥ
法においてよく用いられるＳＧＧＧ基板に対比して、Ｎ
ＧＧの格子定数が大きく、かつ、ビスマス置換型ガーネ
ット厚膜材料との適合性がよいからである。ＮＧＧ基板
を用いると、ＬＰＥ法によって育成されたガーネット厚
膜が５００μｍ以上の厚さとなっても、割れが生じる割
合は低い。
【００１８】本発明において、ビスマス置換型ガーネッ
ト厚膜材料を対象とした理由は、１.６μｍ以上の波長
帯域で、ＧｄＹＹbＢｉ系（Ｇａ，Ａｌ置換）ガーネッ
ト厚膜の吸収スペクトルが存在しないと見られるからで
ある。
ト厚膜材料を対象とした理由は、１.６μｍ以上の波長
帯域で、ＧｄＹＹbＢｉ系（Ｇａ，Ａｌ置換）ガーネッ
ト厚膜の吸収スペクトルが存在しないと見られるからで
ある。
【００１９】また、本発明において、単結晶厚膜の熱処
理温度範囲を９５０〜１１３０℃としたのは、９５０℃
未満の温度では結晶中の原子の均質化が十分でなく、挿
入損失の低減は認められず、１１３０℃を越える温度で
は、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料で、とくにＢ
ｉ2Ｏ3の蒸発による分解のために、挿入損失が増大する
からである。
理温度範囲を９５０〜１１３０℃としたのは、９５０℃
未満の温度では結晶中の原子の均質化が十分でなく、挿
入損失の低減は認められず、１１３０℃を越える温度で
は、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料で、とくにＢ
ｉ2Ｏ3の蒸発による分解のために、挿入損失が増大する
からである。
【００２０】本発明において、単結晶厚膜の熱処理を、
５％以上の酸素濃度の雰囲気中としたのは、５％以上の
酸素濃度の雰囲気中での熱処理によって、ビスマス置換
型ガーネット厚膜材料の挿入損失が、熱処理前（非処
理）よりも減少したこと、および、５％未満の酸素濃度
では挿入損失が増加したことにもとづく。
５％以上の酸素濃度の雰囲気中としたのは、５％以上の
酸素濃度の雰囲気中での熱処理によって、ビスマス置換
型ガーネット厚膜材料の挿入損失が、熱処理前（非処
理）よりも減少したこと、および、５％未満の酸素濃度
では挿入損失が増加したことにもとづく。
【００２１】なお、ビスマス置換型ガーネット厚膜の特
性の変化は、結晶を構成する各イオンの磁気モーメント
等に起因する。
性の変化は、結晶を構成する各イオンの磁気モーメント
等に起因する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、に本発明の実施の形態につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２３】ビスマス置換型ガーネット厚膜は、以下に
述べるようにＬＰＥ法によって育成される。まず、白金
るつぼの中で、フラックス成分としてのＰｂＯ，Ｂｉ2
Ｏ3，Ｂ2Ｏ3等、ガーネット成分としてＧｄ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ
3，Ｙｂ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3等を、約９００〜１
１００℃の温度で溶解して溶液を作製した後、降温し過
冷却状態（過飽和溶液状態）とする。その溶液にガーネ
ット基板を浸漬し、一定時間回転することにより、ビス
マス置換型ガーネット厚膜を育成する。
述べるようにＬＰＥ法によって育成される。まず、白金
るつぼの中で、フラックス成分としてのＰｂＯ，Ｂｉ2
Ｏ3，Ｂ2Ｏ3等、ガーネット成分としてＧｄ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ
3，Ｙｂ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3等を、約９００〜１
１００℃の温度で溶解して溶液を作製した後、降温し過
冷却状態（過飽和溶液状態）とする。その溶液にガーネ
ット基板を浸漬し、一定時間回転することにより、ビス
マス置換型ガーネット厚膜を育成する。
【００２４】Ｂｉ系ガーネット厚膜の中でもＧｄＢｉＹ
系ガーネット厚膜は、比較的高いファラデー回転能を有
し、飽和磁界Ｈs が比較的低いという特徴がある。一般
に、Ｂｉ系ガーネット厚膜をファラデー回転子として使
う場合には、飽和磁界Ｈs またはこれを越える印加磁界
は、その周辺に配置した永久磁石によって供給される。
Ｂｉ系ガーネット厚膜の飽和磁化４πＭSが低いと飽和
磁界Ｈsが低く、使用する永久磁石を小型にでき、ある
いは永久磁石の特性の自由度を広げるため、工業上有用
である。
系ガーネット厚膜は、比較的高いファラデー回転能を有
し、飽和磁界Ｈs が比較的低いという特徴がある。一般
に、Ｂｉ系ガーネット厚膜をファラデー回転子として使
う場合には、飽和磁界Ｈs またはこれを越える印加磁界
は、その周辺に配置した永久磁石によって供給される。
Ｂｉ系ガーネット厚膜の飽和磁化４πＭSが低いと飽和
磁界Ｈsが低く、使用する永久磁石を小型にでき、ある
いは永久磁石の特性の自由度を広げるため、工業上有用
である。
【００２５】
【実施例】以下に、実施例をもとにして、さらに本発明
を説明する。
を説明する。
【００２６】（実施例１）高純度の酸化ガドリニウム
（Ｇｄ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化イッ
テルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）、酸化第二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸
化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ビスマス（Ｂｉ
2Ｏ3）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）
の粉末を使用した。これらの粉末を使って、ＰｂＯ−Ｂ
ｉ2Ｏ3-Ｂ2Ｏ3系をフラックスとするＬＰＥ法によっ
て、ＮＧＧ［化学式Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12、格子定数１２.５
０９ ］基板上に、Ｇｄ1.8Ｂｉ1.2Ｆｅ4.7Ａｌ
0.3Ｏ12，Ｇｄ1.6Ｙ0. 1Ｂｉ1.3Ｆｅ4.5Ａｌ0.3Ｏ12，お
よびＧｄ1.4Ｙｂ0.2Ｂｉ1.4Ｆｅ4.3Ａｌ0.5Ｏ1 2で示さ
れる組成のＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を厚
さ約７００μｍ育成した。
（Ｇｄ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化イッ
テルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）、酸化第二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸
化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ビスマス（Ｂｉ
2Ｏ3）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）
の粉末を使用した。これらの粉末を使って、ＰｂＯ−Ｂ
ｉ2Ｏ3-Ｂ2Ｏ3系をフラックスとするＬＰＥ法によっ
て、ＮＧＧ［化学式Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12、格子定数１２.５
０９ ］基板上に、Ｇｄ1.8Ｂｉ1.2Ｆｅ4.7Ａｌ
0.3Ｏ12，Ｇｄ1.6Ｙ0. 1Ｂｉ1.3Ｆｅ4.5Ａｌ0.3Ｏ12，お
よびＧｄ1.4Ｙｂ0.2Ｂｉ1.4Ｆｅ4.3Ａｌ0.5Ｏ1 2で示さ
れる組成のＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を厚
さ約７００μｍ育成した。
【００２７】比較のために、酸化テルビウム（Ｔｂ
2Ｏ3）等の粉末を使用し、ＬＰＥ法によって、同様に、
ＳＧＧＧ［化学式（ＧｄＣａ）3（ＧａＭｇＺｒ）
5Ｏ12、格子定数１２.４９６ ］基板上に、Ｔｂ2.0Ｂ
ｉ1.0Ｆｅ5Ｏ12なる組成のＴｂＢｉ系ガーネット単結晶
厚膜を、厚さ約７００μｍ育成した。
2Ｏ3）等の粉末を使用し、ＬＰＥ法によって、同様に、
ＳＧＧＧ［化学式（ＧｄＣａ）3（ＧａＭｇＺｒ）
5Ｏ12、格子定数１２.４９６ ］基板上に、Ｔｂ2.0Ｂ
ｉ1.0Ｆｅ5Ｏ12なる組成のＴｂＢｉ系ガーネット単結晶
厚膜を、厚さ約７００μｍ育成した。
【００２８】つぎに、これらのガーネット単結晶厚膜か
ら基板を除去し、両面を鏡面研磨し、厚さ約６００μｍ
とした。図１は、ＬＰＥ法によって育成したこれらＧｄ
ＹＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜、およびＴｂＢｉ系
ガーネット単結晶厚膜について、透過率の波長依存性を
示す図である。図１から明らかなように、約１.２〜２.
２μｍの波長範囲で、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット単結
晶厚膜は、高い透過率をもっている。
ら基板を除去し、両面を鏡面研磨し、厚さ約６００μｍ
とした。図１は、ＬＰＥ法によって育成したこれらＧｄ
ＹＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜、およびＴｂＢｉ系
ガーネット単結晶厚膜について、透過率の波長依存性を
示す図である。図１から明らかなように、約１.２〜２.
２μｍの波長範囲で、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット単結
晶厚膜は、高い透過率をもっている。
【００２９】他方、ＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜が
高い透過率を示す波長範囲は約１.２〜１.５μｍにすぎ
ない。この結果から、１.５μｍ以上の波長帯域におい
ては、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜が有用で
ある。なお、これらのガーネット厚膜材料組成は、ＥＰ
ＭＡ分析によって、予め確認した。
高い透過率を示す波長範囲は約１.２〜１.５μｍにすぎ
ない。この結果から、１.５μｍ以上の波長帯域におい
ては、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜が有用で
ある。なお、これらのガーネット厚膜材料組成は、ＥＰ
ＭＡ分析によって、予め確認した。
【００３０】（実施例２）実施例１と同様の方法で、Ｎ
ＧＧ基板上に、それぞれ、Ｇｄ2.0Ｂｉ1.8Ｆｅ4. 7Ａｌ
0.3Ｏ12、Ｇｄ1.7Ｙ0.1Ｂｉ1.2Ｆｅ4.5Ａｌ0.5Ｏ12、お
よびＧｄ1.5Ｙｂ0. 2Ｂｉ1.3Ｆｅ4.4Ａｌ0.6Ｏ12の化学
式で表され、Ｂ2Ｏ3が、０，０.０５，１.０，１.５，
２.０，２.５，３.０，３.５，および４.０ｗｔ％含む
ガーネット厚膜を、厚さ約６００〜８００μｍ育成し
た。
ＧＧ基板上に、それぞれ、Ｇｄ2.0Ｂｉ1.8Ｆｅ4. 7Ａｌ
0.3Ｏ12、Ｇｄ1.7Ｙ0.1Ｂｉ1.2Ｆｅ4.5Ａｌ0.5Ｏ12、お
よびＧｄ1.5Ｙｂ0. 2Ｂｉ1.3Ｆｅ4.4Ａｌ0.6Ｏ12の化学
式で表され、Ｂ2Ｏ3が、０，０.０５，１.０，１.５，
２.０，２.５，３.０，３.５，および４.０ｗｔ％含む
ガーネット厚膜を、厚さ約６００〜８００μｍ育成し
た。
【００３１】実施例１と同様の方法で基板を除去し、波
長１.６２μｍにおいてファラデー回転角が約４５度と
なるように厚さを調整し、両面にＳｉＯ2反射防止膜を
つけた。これらのガーネット厚膜材料について、波長
１.６２μｍにおける、６００Ｏｅの印加磁界のもとで
の挿入損失、ファラデー回転能、および室温付近におけ
るθf/ Tを求めた。また、振動型磁力計（ＶＳＭ）を用
いて、飽和磁化も測定した。
長１.６２μｍにおいてファラデー回転角が約４５度と
なるように厚さを調整し、両面にＳｉＯ2反射防止膜を
つけた。これらのガーネット厚膜材料について、波長
１.６２μｍにおける、６００Ｏｅの印加磁界のもとで
の挿入損失、ファラデー回転能、および室温付近におけ
るθf/ Tを求めた。また、振動型磁力計（ＶＳＭ）を用
いて、飽和磁化も測定した。
【００３２】これらの試料の飽和磁化（４πＭs）は、
約３００〜４５０Ｇ（ガウス）、ファラデー回転能は約
９５０〜１２５０ｄｅｇ／ｃｍ、θf/T は約０.０５〜
０.０７ｄｅｇ／℃であった。
約３００〜４５０Ｇ（ガウス）、ファラデー回転能は約
９５０〜１２５０ｄｅｇ／ｃｍ、θf/T は約０.０５〜
０.０７ｄｅｇ／℃であった。
【００３３】図２は、本実施例におけるＧｄＹＹｂＢｉ
系ガーネット厚膜材料について、挿入損失に対する、Ｂ
2Ｏ3の含有濃度依存性を示す図である。図２から、Ｂ2
Ｏ3の含有濃度０〜３.７ｗｔ％の範囲で、挿入損失の低
減効果があることがわかる。
系ガーネット厚膜材料について、挿入損失に対する、Ｂ
2Ｏ3の含有濃度依存性を示す図である。図２から、Ｂ2
Ｏ3の含有濃度０〜３.７ｗｔ％の範囲で、挿入損失の低
減効果があることがわかる。
【００３４】（実施例３）実施例２と同様の方法で、Ｎ
ＧＧ基板上に、Ｂ2Ｏ3を約０.５ｗｔ％含有する、Ｇｄ
1.7Ｂｉ1.3Ｆｅ4.6Ａｌ0.4Ｏ12、Ｇｄ1.4Ｙ0.2Ｂｉ1.4
Ｆｅ4.3Ａｌ0.7Ｏ1 2、およびＧｄ1.7Ｙｂ0.1Ｂｉ1.2Ｆ
ｅ4.6Ａｌ0.4Ｏ12の化学式で表されるガーネット単結晶
厚膜を、厚さ約５００〜８００μｍ育成した。
ＧＧ基板上に、Ｂ2Ｏ3を約０.５ｗｔ％含有する、Ｇｄ
1.7Ｂｉ1.3Ｆｅ4.6Ａｌ0.4Ｏ12、Ｇｄ1.4Ｙ0.2Ｂｉ1.4
Ｆｅ4.3Ａｌ0.7Ｏ1 2、およびＧｄ1.7Ｙｂ0.1Ｂｉ1.2Ｆ
ｅ4.6Ａｌ0.4Ｏ12の化学式で表されるガーネット単結晶
厚膜を、厚さ約５００〜８００μｍ育成した。
【００３５】つぎに、実施例２と同様に、これらのガー
ネット単結晶厚膜から基板を除去し、酸素濃度４０％の
雰囲気中で、９５０℃、１０００℃、１１００℃、１１
３０℃、および１１５０℃の各温度で、２０時間保持す
る熱処理を行った。その後、波長１.６２μｍにおいて
ファラデー回転角が約４５度となるように厚さを調整
し、両面にＳｉＯ2反射防止膜を付け、各特性を測定し
た。
ネット単結晶厚膜から基板を除去し、酸素濃度４０％の
雰囲気中で、９５０℃、１０００℃、１１００℃、１１
３０℃、および１１５０℃の各温度で、２０時間保持す
る熱処理を行った。その後、波長１.６２μｍにおいて
ファラデー回転角が約４５度となるように厚さを調整
し、両面にＳｉＯ2反射防止膜を付け、各特性を測定し
た。
【００３６】これらのガーネット単結晶厚膜の飽和磁化
（４πＭs）は、約２５０〜４５０Ｇ、ファラデー回転
能は約１０００〜１３００ｄｅｇ／ｃｍ、θf/Tは約０.
０５〜０.０７ｄｅｇ／℃であった。
（４πＭs）は、約２５０〜４５０Ｇ、ファラデー回転
能は約１０００〜１３００ｄｅｇ／ｃｍ、θf/Tは約０.
０５〜０.０７ｄｅｇ／℃であった。
【００３７】図３は、本実施例におけるＧｄＹＹｂＢｉ
系ガーネット厚膜材料について、挿入損失と熱処理温度
との関係を示す図である。図３から、９５０〜１１３０
℃の温度範囲では、熱処理によって、挿入損失が、熱処
理前（非処理）よりも減少し、それ以上の温度では、挿
入損失は急激に増加することがわかる。
系ガーネット厚膜材料について、挿入損失と熱処理温度
との関係を示す図である。図３から、９５０〜１１３０
℃の温度範囲では、熱処理によって、挿入損失が、熱処
理前（非処理）よりも減少し、それ以上の温度では、挿
入損失は急激に増加することがわかる。
【００３８】（実施例４）実施例２と同様の方法で、Ｎ
ＧＧ基板上に、Ｂ2Ｏ3を約０.５ｗｔ％含有する、Ｇｄ
2.2Ｂｉ0.8Ｆｅ4.8Ａｌ0.2Ｏ12、Ｇｄ1.5Ｙ0.2Ｂｉ1.3
Ｆｅ4.4Ａｌ0.6Ｏ1 2、およびＧｄ1.8Ｙｂ0.1Ｂｉ1.1Ｆ
ｅ4.6Ａｌ0.5Ｏ12の化学式で表されるガーネット単結晶
厚膜を、厚さ約６００〜９００μｍ育成した。
ＧＧ基板上に、Ｂ2Ｏ3を約０.５ｗｔ％含有する、Ｇｄ
2.2Ｂｉ0.8Ｆｅ4.8Ａｌ0.2Ｏ12、Ｇｄ1.5Ｙ0.2Ｂｉ1.3
Ｆｅ4.4Ａｌ0.6Ｏ1 2、およびＧｄ1.8Ｙｂ0.1Ｂｉ1.1Ｆ
ｅ4.6Ａｌ0.5Ｏ12の化学式で表されるガーネット単結晶
厚膜を、厚さ約６００〜９００μｍ育成した。
【００３９】つぎに、実施例２と同様に、これらのガー
ネット単結晶厚膜から基板を除去し、温度１０５０℃
で、酸素濃度が０，１０，２０，４０，６０，８０，お
よび１００％の雰囲気中で、１０時間保持する熱処理を
行った。その後、波長１.６２μｍにおいてファラデー
回転角が約４５度となるように厚さを調整し、両面にＳ
ｉＯ2反射防止膜を付け、各特性を測定した。
ネット単結晶厚膜から基板を除去し、温度１０５０℃
で、酸素濃度が０，１０，２０，４０，６０，８０，お
よび１００％の雰囲気中で、１０時間保持する熱処理を
行った。その後、波長１.６２μｍにおいてファラデー
回転角が約４５度となるように厚さを調整し、両面にＳ
ｉＯ2反射防止膜を付け、各特性を測定した。
【００４０】これらの試料の飽和磁化（４πＭs）は、
約２５０〜４５０Ｇ、ファラデー回転能は約７００〜１
２００ｄｅｇ／ｃｍ、θf/T は約０.０５〜０.０７ｄ
ｅｇ／℃であった。
約２５０〜４５０Ｇ、ファラデー回転能は約７００〜１
２００ｄｅｇ／ｃｍ、θf/T は約０.０５〜０.０７ｄ
ｅｇ／℃であった。
【００４１】図４は、本実施例におけるＧｄＹＹｂＢｉ
系ガーネット厚膜材料について、挿入損失と熱処理時の
酸素濃度との関係を示す図である。図４から、酸素濃度
が５％以上では、熱処理によって、挿入損失が、熱処理
前（非処理）よりも減少することがわかる。これらの結
果から、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット厚膜には、酸素濃
度５％以上の雰囲気中での熱処理が有用であるといえ
る。
系ガーネット厚膜材料について、挿入損失と熱処理時の
酸素濃度との関係を示す図である。図４から、酸素濃度
が５％以上では、熱処理によって、挿入損失が、熱処理
前（非処理）よりも減少することがわかる。これらの結
果から、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット厚膜には、酸素濃
度５％以上の雰囲気中での熱処理が有用であるといえ
る。
【００４２】さらに、前述した実施例１〜実施例４で対
象としたすべてのＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料
について、磁化反転温度Ｔcompは、すべて−４０℃以下
であった。
象としたすべてのＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料
について、磁化反転温度Ｔcompは、すべて−４０℃以下
であった。
【００４３】なお、実施例１〜実施例４では、ＹとＹｂ
とをともに含むガーネット厚膜材料を扱っていない。し
かし、ＹとＹｂは互いに類似した化学的、物理的性質を
有し、また、ガーネット厚膜材料においても、互いに置
換し、かつ類似した特性を示す。これらの事実から、Ｙ
とＹｂとをともに含むガーネット厚膜材料においても、
実施例１〜実施例４に記述した事項が肯定されることは
容易に推定されるところである。
とをともに含むガーネット厚膜材料を扱っていない。し
かし、ＹとＹｂは互いに類似した化学的、物理的性質を
有し、また、ガーネット厚膜材料においても、互いに置
換し、かつ類似した特性を示す。これらの事実から、Ｙ
とＹｂとをともに含むガーネット厚膜材料においても、
実施例１〜実施例４に記述した事項が肯定されることは
容易に推定されるところである。
【００４４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、約１.６μｍ以上の波長帯域における本質的な吸収
を示すＴｂＢｉ系ガーネット厚膜の代替材料として、
１.５μｍ以上の波長帯域において、改善された挿入損
失とθf /Tをもつガーネット厚膜材料が得られる。
ば、約１.６μｍ以上の波長帯域における本質的な吸収
を示すＴｂＢｉ系ガーネット厚膜の代替材料として、
１.５μｍ以上の波長帯域において、改善された挿入損
失とθf /Tをもつガーネット厚膜材料が得られる。
【図１】実施例１における、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネッ
ト単結晶厚膜について、透過率の波長依存性を示す図。
ト単結晶厚膜について、透過率の波長依存性を示す図。
【図２】実施例２における、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネッ
ト厚膜材料について、挿入損失に対するＢ2Ｏ3の含有濃
度依存性を示す図。
ト厚膜材料について、挿入損失に対するＢ2Ｏ3の含有濃
度依存性を示す図。
【図３】実施例３における、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネッ
ト厚膜材料について、挿入損失と熱処理温度との関係を
示す図。
ト厚膜材料について、挿入損失と熱処理温度との関係を
示す図。
【図４】実施例４における、ＧｄＹＹｂＢｉ系ガーネッ
ト厚膜材料について、挿入損失と熱処理時の酸素濃度と
の関係を示す図。
ト厚膜材料について、挿入損失と熱処理時の酸素濃度と
の関係を示す図。
Claims (5)
- 【請求項１】 ガーネット基板上に、液相エピタキシャ
ル成長法により育成した、Ｇｄ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌを主
成分とする単結晶厚膜からなるビスマス置換型ガーネッ
ト厚膜材料であって、化学式が、Ｇｄ3-x-y-zＹxＹｂy
ＢｉzＦｅ5-aＡｌaＯ12、ただしｘ＝０〜０.２，ｙ＝０
〜０.２で、かつｘおよびｙが同時には０ではなく、さ
らに、ｚ＝０.８〜１.４，ａ＝０.２〜０.７で示される
組成を有することを特徴とするビスマス置換型ガーネッ
ト厚膜材料。 - 【請求項２】 請求項１記載のビスマス置換型ガーネッ
ト厚膜材料に、Ｂ2Ｏ3が０〜３.７重量％含有されたこ
とを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料。 - 【請求項３】 前記単結晶厚膜を、９５０〜１１３０℃
の温度範囲で保持する熱処理を行うことを特徴とする請
求項１または請求項２記載のビスマス置換型ガーネット
厚膜材料の製造方法。 - 【請求項４】 前記単結晶厚膜からなるビスマス置換型
ガーネット厚膜材料をＮＧＧ基板上に育成することを特
徴とする請求項１記載ないし請求項３のいずれか記載の
ビスマス置換型ガーネット厚膜材料の製造方法。 - 【請求項５】 前記単結晶厚膜を、酸素濃度が５％以上
の雰囲気中で保持する熱処理を行うことを特徴とする請
求項１ないし請求項４のうちいずれか記載のビスマス置
換型ガーネット厚膜材料の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10055830A JPH11236296A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | ビスマス置換型ガーネット厚膜材料およびその製造方法 |
| JP2007274223A JP2008074703A (ja) | 1998-02-20 | 2007-10-22 | ビスマス置換型ガーネット厚膜材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10055830A JPH11236296A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | ビスマス置換型ガーネット厚膜材料およびその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007274223A Division JP2008074703A (ja) | 1998-02-20 | 2007-10-22 | ビスマス置換型ガーネット厚膜材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11236296A true JPH11236296A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=13009902
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10055830A Pending JPH11236296A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | ビスマス置換型ガーネット厚膜材料およびその製造方法 |
| JP2007274223A Pending JP2008074703A (ja) | 1998-02-20 | 2007-10-22 | ビスマス置換型ガーネット厚膜材料 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007274223A Pending JP2008074703A (ja) | 1998-02-20 | 2007-10-22 | ビスマス置換型ガーネット厚膜材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPH11236296A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1128399A1 (en) | 2000-02-22 | 2001-08-29 | TDK Corporation | Magnetic garnet material and magnetooptical device using the same |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61113026A (ja) * | 1984-11-07 | 1986-05-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 磁気光学素子用媒体 |
| JPH0677081A (ja) * | 1991-12-25 | 1994-03-18 | Tdk Corp | 磁気光学素子の製造方法 |
| JPH07157400A (ja) * | 1993-12-06 | 1995-06-20 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 磁性ガーネット及びファラデー回転素子 |
| JPH09202698A (ja) * | 1996-01-26 | 1997-08-05 | Shin Etsu Chem Co Ltd | レーザ材料の製造方法 |
-
1998
- 1998-02-20 JP JP10055830A patent/JPH11236296A/ja active Pending
-
2007
- 2007-10-22 JP JP2007274223A patent/JP2008074703A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1128399A1 (en) | 2000-02-22 | 2001-08-29 | TDK Corporation | Magnetic garnet material and magnetooptical device using the same |
| US6527973B2 (en) * | 2000-02-22 | 2003-03-04 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material and magnetooptical device using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2008074703A (ja) | 2008-04-03 |
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