【事件の表示】
　特許第３２１７７２１号「ファラデー素子及びファラデー素子の製造方法」の請求項１〜５に係る発明の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２１７７２１号の請求項１〜５に係る発明の特許を維持する。
【理　由】
Ｉ．手続の経緯
　本件特許第３２１７７２１号は、平成９年１月２９日（特許法第４１条に基づく優先権主張：平成８年４月１８日）に出願されたものであって、平成１３年８月３日にその特許の設定登録がなされたところ、上田英子より特許異議の申立がなされ、その後、当審では以下の手続きを経ている。
　　取消理由通知書　　　　　　　　　　　　　平成１４年　８月２８日
　　訂正請求書　　　　　　　　　　　　　　　平成１４年１１月　１日
　　特許異議意見書　　　　　　　　　　　　　平成１４年１１月　１日
　　審尋（特許異議申立人）　　　　　　　　　平成１４年１１月　８日
　　回答書（特許異議申立人）　　　　　　　　平成１５年　１月１４日
　なお、上記取消理由通知書の取消理由は、後記する特許異議申立の証拠と理由とを採用して構成されたものである。
　
II．訂正の適否
II−１．訂正事項
　平成１４年１１月１日付け訂正請求は、本件明細書につき、訂正請求書に添付された全文訂正明細書に記載されるとおりの次の（イ）〜（ニ）の訂正を求めるものである。
（イ）明細書の特許請求の範囲の請求項１における、
「【請求項１】液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結
晶であって、組成式が、
　Ｒ３−ｘ−ｙＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕＭｕＯ１２　但し、ＲはＹ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれる１種以上
　　　　ＭはＧａ、Ａｌから選ばれる１種以上
で表され、ｕ−ｘ組成分布マップ上で
　曲線ｃ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９６
　曲線ｄ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２１
で挾まれ（但し曲線上も含む）、且つ
　０．５≦ｘ≦１．８
　０．８≦ｙ≦１．７
　ｘ＋ｙ≦３
であるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子。」を、
「【請求項１】液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結
晶であって、組成式が、
　Ｒ３−ｘ−ｙＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕＭｕＯ１２　但し、ＲはＹ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれる１種以上
　　　　ＭはＧａ、Ａｌから選ばれる１種以上
で表され、ｕ−ｘ組成分布マップ上で
　曲線ｃ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９６
　曲線ｄ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２１
で挾まれ（但し曲線上も含む）、且つ
　０．５≦ｘ≦１．８
　０．８≦ｙ≦１．７
　ｘ＋ｙ≦３
であって、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下であるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子。」と訂正する。
（ロ）明細書の特許請求の範囲の請求項２における、
「【請求項２】液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、組成式が、
　Ｙ０．９Ｔｂ０．６Ｂｉ１．５Ｆｅ４．０Ｇａ１．０Ｏ１２であるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子。」を、
「【請求項２】液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、組成式が、
　Ｙ０．９Ｔｂ０．６Ｂｉ１．５Ｆｅ４．０Ｇａ１．０Ｏ１２で表され、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下であるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子。」と訂正する。」と訂正する。
（ハ）明細書の特許請求の範囲の請求項３における、
「【請求項３】液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、組成式が、
　Ｔｂ１．３Ｂｉ１．７Ｆｅ４．１Ｇａ０．４Ａｌ０．５Ｏ１２であるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子。」を、
「【請求項３】液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、組成式が、
　Ｔｂ１．３Ｂｉ１．７Ｆｅ４．１Ｇａ０．４Ａｌ０．５Ｏ１２で表され、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下であるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子。」と訂正する。
（ニ）明細書の特許請求の範囲の請求項５における、
「【請求項５】請求項１乃至３に記載されている組成のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶を、酸素濃度１５容積％以上の育成雰囲気中で液相エピタキシャル法により育成し、育成後、大気中で８００℃以上１１００℃以下で熱処理することを特徴とするファラデー素子の製造方法。」を、
「【請求項５】請求項１乃至３に記載されている組成のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶を、酸素濃度１５容積％以上の育成雰囲気中で液相エピタキシャル法により育成し、育成後、大気中で８００℃以上１１００℃以下で熱処理し、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘを１５０ガウス以下とすることを特徴とするファラデー素子の製造方法。」と訂正する。
　
II−２．訂正の適否の判断
II−２−１．〈訂正の目的の適否〉
　上記訂正事項（イ）〜（ハ）は、具体的には、請求項１〜３に記載のファラデー素子の「ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶」について、「０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下である」との事項を付加し、当該ガーネット単結晶の物性を下位概念のものに限定するのであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに該当する。
　上記訂正事項（ニ）は、具体的には、請求項５に記載のファラデー素子の製造方法において製造するところの、「ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶」について、「０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘを１５０ガウス以下とする」との事項を付加し、当該ガーネット単結晶の物性を下位概念のものに限定するのであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに該当する。
II−２−２．〈新規事項の追加の有無〉
　請求項１〜３及び５におけるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶が、「０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下である」ないしは「０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘを１５０ガウス以下とする」との事項は、本件明細書の「この組成条件を満たすビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶は、最大飽和磁化４πＭsｍａｘが１５０ガウス以下まで更に小さくなる。」（段落００１４の抜粋）等の記載から、自明なこととして導き出せるものであり、したがって、上記訂正事項（イ）〜（ニ）は、新規事項の追加には該当せず、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてなされたものである。
II−２−３．〈拡張・変更の存否〉
　上記訂正事項（イ）〜（ニ）は、それぞれ、特許請求の範囲に記載される発明を減縮するものであり、また、発明の目的の範囲内でなされるものであって、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
II−２−４．訂正の結論
　してみれば、上記訂正請求の訂正は、特許法第１２０条の４第２項、及び、同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項並びに第３項の規定に適合するので認める。
　
III．本件発明
　本件明細書は平成１４年１１月１日付け訂正請求により訂正されており、訂正後の本件請求項１〜５に係る発明（以下、それぞれ、必要に応じて、「本件発明１」〜「本件発明５」という）は、その明細書の特許請求の範囲に記載される次のとおりのものである。
【請求項１】液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結
晶であって、組成式が、
　Ｒ３−ｘ−ｙＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕＭｕＯ１２　但し、ＲはＹ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれる１種以上
　　　　ＭはＧａ、Ａｌから選ばれる１種以上
で表され、ｕ−ｘ組成分布マップ上で
　曲線ｃ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９６
　曲線ｄ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２１
で挾まれ（但し曲線上も含む）、且つ
　０．５≦ｘ≦１．８
　０．８≦ｙ≦１．７
　ｘ＋ｙ≦３
であって、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下であるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子。
【請求項２】液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、組成式が、
　Ｙ０．９Ｔｂ０．６Ｂｉ１．５Ｆｅ４．０Ｇａ１．０Ｏ１２で表され、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下であるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子。
【請求項３】液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、組成式が、
　Ｔｂ１．３Ｂｉ１．７Ｆｅ４．１Ｇａ０．４Ａｌ０．５Ｏ１２で表され、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下であるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子。
【請求項４】請求項１乃至３に記載のファラデー素子と、それに用いられているビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶の飽和磁化以上の磁界を該ファラデー素子に印加するための磁石とを組み合わせたファラデー回転子。
【請求項５】請求項１乃至３に記載されている組成のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶を、酸素濃度１５容積％以上の育成雰囲気中で液相エピタキシャル法により育成し、育成後、大気中で８００℃以上１１００℃以下で熱処理し、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘを１５０ガウス以下とすることを特徴とするファラデー素子の製造方法。
　
IV．特許異議申立の概要
　特許異議申立人は、次の甲第１〜６号証を提示して、本件請求項１〜５に係る発明（訂正後の請求項１〜５に係る発明）は、甲第１〜６号証に記載された発明であり、又は、甲第１〜６号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであり、それらの特許は、特許法第２９条第１項第３号又は同法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものであって、取り消されるべきものである旨、主張する。
甲第１号証：足立吟也監修、「希土類物語−先端材料の魔術師−」、産業図
　　　　　　書株式会社、平成７年２月１日、第１３８〜１４３頁
甲第２号証：特開平５−２７２０７号公報
甲第３号証：特開平４−１３９０９３号公報
甲第４号証：特開平３−２８２４１４号公報
甲第５号証：特開平１−２２４３００号公報
甲第６号証：特開平６−７７０８１号公報
　
Ｖ．引用例の記載
Ｖ−１．甲第１号証（「希土類物語−先端材料の魔術師−」）
（Ａ−１）「このファラデー回転素子に要求される条件はまず、半導体レーザの波長である０．８マイクロメートルおよび１．３〜１．５マイクロメートルの近赤外領域で吸収が小さく、室温付近でフェリ磁性体でファラデー回転角が大きいこと、がある。希土類−鉄−ガーネット（Ｒ３Ｆｅ５Ｏ１２）はこのような条件を満たす数少ない透明磁性体である。また、ガーネットは結晶構造上、元素置換を行いやすく、材料設計が容易であり、立方晶であるため光学的に等方であるなどの特徴もある。
　実用材料として要求される特性は、単位長さあたりのファラデー回転角が大きく、ファラデー回転角の温度依存性が小さい（２５３〜３３３Ｋで０．０４度／Ｋ）こと、飽和磁界が小さい（０．１テラス程度）ことなどが挙げられる。」旨（第１４１頁第１〜１４行）
（Ａ−２）ＹＩＧ単結晶　ＬＰＥ結晶厚膜
　（ＢｉＲ）３Ｆｅ５Ｏ１２　　（ＢｉＲ）３（ＦｅＡｌＧａ）５Ｏ１２　　Ｒ＝Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙなど
　　〔表４・１４ガーネット材料の特徴における掲載事項〕
　
Ｖ−２．甲第２号証（特開平５−２７２０７号公報）
（Ｂ−１）「【請求項１】組成ＢｉｘＰｙＱ３−ｘ−ｙＦｅ５−ｗＭｗＯ１２（ここでＰ：Ｙ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの中の１種以上、
　Ｑ：Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒの中の１種以上、
　Ｍ：Ｆｅと置換しうる元素の１種以上、
であり、又ｘ、ｙ、ｗは
　０．７≦ｘ≦２．０、０．５≦ｙ≦２．３、０≦３−ｘ−ｙ≦１、　　　　０．５≦ｗ≦１．０を満足する）で表わされるガーネット材料に、この材料に飽和磁界よりも小さい磁界を印加するための磁石を組合せて構成したファラデー回転子。
【請求項２】ＭｗがＡａＤｄ（ここにＡはガーネットのａサイトに置換し得るＳｃ、Ｉｎより選択される元素、Ｄはガーネットのｄサイトに置換し得るＧａ、Ａｌより選択される元素であり、０≦ａ＜０．３、０．５≦ｄ≦１、ｗ＝ａ＋ｄである）で表わされる請求項１に記載のファラデー回転子。」（特許請求の範囲第１及び２項）
（Ｂ−２）「【発明が解決すべき課題】特開昭６２−１０５９３１号のような回転角の温度変化率の少ない組成のファラデー回転子はＢｉ置換量が少ないためにファラデー回転係数（回転能）が小さい。一方、実公昭６１−９３７６号のような温度補償装置を有するものは複雑な構造と面倒な調整が必要である。従って、本発明は温度依存性の少なく且つファラデー回転角の大きいファラデー回転子を提供することを目的とする。」（段落０００７）
（Ｂ−３）「磁界の強さ：本発明の材料では飽和磁化は約９００Ｇであり、これを飽和させるには約９００Ｏｅが必要であるので、これより小さくなる。」（段落００２０の抜粋）
（Ｂ−４）「実施例　
　ＬＰＥ法により材料（ＹＬａＨｏ）１．６Ｂｉ１．４Ｆｅ４．５（Ｇａ，Ａｌ）０．５Ｏ１２（ただしＨｏ／Ｙ＝０．２５、Ｌａ／（Ｙ＋Ｌａ）＝０．１）を作製した。飽和磁界は約９００Ｏｅ、波長１．３μｍの回転能は１９００ｄｅｇ／ｃｍ、θＦＳの温度係数は−０．１３％／℃、Ｖ＝θｆｓ／ＨＳの温度係数は＋０．０３％／℃であった。」（段落００２２の抜粋）
　
Ｖ−３．甲第３号証（特開平４−１３９０９３号公報）
（Ｃ−１）「ＬＰＥ法によるビスマス（Ｂｉ）置換希土類鉄ガーネット（化学式Ｒ３−ＸＢｉＸＦｅ５−ＹＭＹＯ１２で示した時、０．２≦Ｘ≦２．５，０≦Ｙ≦２．０，但し、ＲはＮｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙで示される元素のうち少なくとも１種類、ＭはＡｌ，Ｇａで示される元素のうち少なくとも１種。）単結晶膜の育成において、単結晶膜の成長方向の格子定数の変動を、育成開始時の格子定数を基準として±０．００３オングストローム以下に制御するよう、単結晶膜の育成中に育成膜を形成する融液温度を降下させながら膜育成を行うことを特徴とするビスマス置換希土類鉄ガーネットの製造方法」（特許請求の範囲）
（Ｃ−２）「本発明は、単結晶育成の規模を拡大せずに、割れない大口径のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶厚膜をＬＰＥ法により育成し、高性能で、しかも極めて低価格のファラデー素子を提供することにある。」（第２頁右上欄第１５〜１９行）
（Ｃ−３）ビスマス置換テルビウム鉄ガーネット（ＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２〔実施例１及び２において成長させたビスマス（Ｂｉ）置換希土類ガーネット〕
　
Ｖ−４．甲第４号証（特開平３−２８２４１４号公報）
（Ｄ−１）「化学式（Ｒ３−ＸＢｉＸ）（Ｆｅ５−ＹＡＹ）Ｏ１２（但し，ＲはＹ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕのうち少なくとも１種，ＡはＡｌ，Ｇａ，Ｓｃ，Ｉｎのうち少なくとも１種，０．２≦Ｘ≦２．０，０≦Ｙ≦１．０）で表される磁性ガーネットにおいて，飽和磁界でファラデー回転が約１８０度である厚みを有することを特徴とする磁界センサ用ファラデー回転子。」（特許請求の範囲）
（Ｄ−２）「そこで、本発明の技術的課題は上記の問題を解決すべく安価な磁性ガーネットを用いてヴェルデ定数が常磁性体に比べて大きくしかもガーネットの飽和磁界を越える磁界中でもファラデー回転の検出により磁界を制度よく測定できるファラデー素子を提供することにある。」（第２頁左上欄第１３〜１８行）
（Ｄ−３）「実施例１
　・・・・単結晶基板上にＴｂ２Ｂｉ１Ｆｅ５Ｏ１２の組成を有する磁性ガーネットを４００μｍの厚さに形成した。この磁性ガーネットを飽和磁界（７００Ｏｅ）で波長０．８５μｍでファラデー回転が１８１．３度となるように厚さを３２７μｍに研磨した。この磁性ガーネットの磁界と波長０．８５μｍでのファラデー回転角の関係を調べたところ７００〜２００００Ｏｅの範囲で第２図に示すような結果が得られた。」（第３頁左上欄第４〜１８行）
（Ｄ−４）「実施例２
　・・・・溶解した融液からＬＰＥ法により，・・・単結晶基板上にＧｄ１．８Ｂｉ１．２Ｆｅ４Ａｌ１Ｏ１２の組成を有する磁性ガーネットを５００μｍの厚さに形成した。この磁性ガーネットを飽和磁界（１０　Ｏｅ）で波長０．８５μｍでファラデー回転が１８０．１度となるように厚さを４００μｍに研磨した。この磁性ガーネットの磁界と波長０．８５μｍでのファラデー回転角の関係を調べたところ１０〜２００００Ｏｅの範囲で第３図に示すような結果が得られた。」（第３頁右上欄第第３〜１８行）
　
VI．当審の判断
VI−１．本件発明１
　本件明細書には、「本発明者等は、Ｆｅの一部をＧａで置換して実験を行ったところ、初めは確かに飽和磁界が小さくなった。しかし、Ｇａ置換量を増大していくと、逆に飽和磁化が大きくなった。そこで種々の組成の膜を育成し飽和磁化との関係を調べた結果、飽和磁化を最小にする最適Ｇａ置換量が存在することを見出した。更に、その最適値はＴｂ量に依存することも判明した。またこのことは、Ｆｅの一部をＡｌで置換した時、あるいはＧａとＡｌの両方で同時に置換した時も同様であった。本発明は、かかる事実の知得に基づきなされたものである。」（段落００１７の抜粋）と記載され、これと段落０００９の発明の目的の記載並びに実施例の表１〜４の記載を併せみると、本件発明１は、ファラデー素子のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶において、Ｔｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを所定量で含むことにより、すなわち、Ｒ３−ｘ−ｙＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕＭｕＯ１２で示されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶においてＴｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを本件請求項１に規定される割合で含むことにより、その余の特定事項と相俟って、ファラデー回転係数が大きく及びファラデー回転係数の温度変化率が小さいというだけでなく、飽和磁化が優れて小さいところのビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子を提供することができたものである（少なくとも、以上のことは、本件発明２〜５についても当てはまるものである）。
　これに対して、まず、甲第１号証には、その摘示した（Ａ−１）及び（Ａ−２）によれば、「一般式（ＢｉＲ）３（ＦｅＡｌＧａ）５Ｏ１２　Ｒ＝Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙなどで構成される液相エピタキシャル法により育成されるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子」に関する発明が記載されているといえるものである。
　しかし、甲第１号証では、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶が、その一般式により、Ｔｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれる成分とを含む可能性が概念上示されるとしても、具体的組成につき示されるものはなく、したがって、甲第１号証の発明で、本件発明１のように、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶において、Ｔｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを本件請求項１に規定される割合で含むことについて示されるところが何もないものである。また、そもそも、甲第１号証の発明では、ファラデー回転係数が大きく、ファラデー回転係数の温度変化率が小さいだけでなく、飽和磁化が優れて小さいというビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子を提供するために、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶においてＴｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを所定量含有させることにつき教示するものはないものである。
　次に、甲第２号証には、その摘示した（Ｂ−１）及び（Ｂ−３）によれば、「一般式ＢｉｘＰｙＱ３−ｘ−ｙＦｅ５−ｗＭｗＯ１２で示される液相エピタキシャル法により育成されるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子」に関する発明が記載されているといえるものである。
　しかし、甲第２号証の発明のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶では、一般式により、そのＱ成分としてＴｂが選ばれ、又、そのＭ成分としてＧａ及びＡｌが選ばれる可能性があるとしても、そこで実際に確認されるものは（ＹＬａＨｏ）１．６Ｂｉ１．４Ｆｅ４．５（Ｇａ，Ａｌ）０．５Ｏ１２だけであり、したがって、甲第２号証の発明から、本件発明１のように、Ｔｂを選択し且つＧａ及びＡｌを選択したうえで両成分を組み合わせて用いること、更には、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶において、Ｔｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを本件請求項１に規定される割合で含むことについては具体的に示されるところが何もないものである。また、そもそも、甲第２号証には、ファラデー回転係数が大きく、ファラデー回転係数の温度変化率が小さいだけでなく、飽和磁化が優れて小さいというビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子を提供するために、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶においてＴｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを所定量含有させることにつき教示するものはないものである。
　次いで、甲第３号証には、その摘示した（Ｃ−１）〜（Ｃ−３）によれば、「一般式がＲ３−ＸＢｉＸＦｅ５−ＹＭＹＯ１２で示される液相エピタキシャル法により育成されるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子」に関する発明が記載されているといえるものである。
　しかし、甲第３号証の発明のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶では、一般式により、そのＲ成分としてＴｂが選ばれ、更に、Ａｌ又はＧａのＭ成分を含み得る可能性があるとしても、そこで実際に確認されるものは（ＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２だけであり、したがって、甲第３号証の発明から、本件発明１のように、そのＲ成分としてＴｂを選択し且つそのＭ成分を用いることとしたうえで両成分を組み合わせて用いること、更には、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶において、Ｔｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを本件請求項１に規定される割合で含むことについては具体的に示されるところが何もないものである。また、そもそも、甲第３号証には、ファラデー回転係数が大きく、ファラデー回転係数の温度変化率が小さいだけでなく、飽和磁化が優れて小さいというビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子を提供するために、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶においてＴｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを所定量含有させることにつき教示するものはないものである。
　次いで、甲第４号証には、その摘示した（Ｄ−１）〜（Ｄ−４）によれば、「一般式が（Ｒ３−ＸＢｉＸ）（Ｆｅ５−ＹＡＹ）Ｏ１２で示される液相エピタキシャル法により育成されるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子」に関する発明が記載されているといえるものである。
　しかし、甲第４号証の発明のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶では、一般式により、そのＲ成分としてＴｂが選ばれ、更に、そのＡ成分としてＧａ及びＡｌが選ばれる可能性があるとしても、そこで実際に確認されるものはＴｂ２Ｂｉ１Ｆｅ５Ｏ１２とＧｄ１．８Ｂｉ１．２Ｆｅ４Ａｌ１Ｏ１２の２例に過ぎず、したがって、甲第４号証の発明から、本件発明１のように、Ｔｂを選択し且つＧａ及びＡｌを選択したうえで両成分を組み合わせて用いること、更には、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶において、Ｔｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを本件請求項１に規定される割合で含むことについては具体的に示されるところが何もないものである。また、そもそも、甲第４号証には、ファラデー回転係数が大きく、ファラデー回転係数の温度変化率が小さいだけでなく、飽和磁化が優れて小さいというビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子を提供するために、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶においてＴｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを所定量含有させることにつき教示するものはないものである。
［なお、特許異議申立人は、甲第４号証に記載の上記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶Ｇｄ１．８Ｂｉ１．２Ｆｅ４Ａｌ１Ｏ１２につき、その飽和磁化が低いものであるとした上で、甲第２〜４号証の発明のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶の飽和磁化の程度につき云々する。しかし、仮に、特許異議申立人の主張するように甲第４号証の当該ガーネット単結晶の飽和磁化が小さいとしても、Ｇｄ成分を含有するビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶が、偶々、そのような特性を示しただけであり、それだけのことから、根拠なくして、甲第２〜４号証に記載される他のビスマス置換型希土類鉄ガーネットが本件発明１のように飽和磁化が小さいといえるものではない。そもそも、本件発明１では、Ｇｄ成分を含有するビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶を排除するものである（表４を参照）。実際、甲第２〜４号証において飽和磁化条件が示されている例をみると、甲第２号証ではその前記（Ｂ−３）により飽和磁化９００Ｇと相当大きく、また、同甲第４号証では、その（Ｄ−３）により、他に、飽和磁界が７００Ｏｅの例が示されこの例では飽和磁化が相当大きいと予測されるものである。したがって、甲第２〜４号証の発明において、仮に、Ｔｂ成分又はＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分が選択されたとしても、その場合のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶の飽和磁化が小さいと予測するには無理がある。］
　この他、甲第５号証には、「液晶エピタキシャル法により、非磁性ガーネット基板上に育成される鉄ガーネット単結晶の育成方法において、上記鉄ガーネット単結晶は酸素濃度が２１ｖｏｌ％未満の雰囲気中にて育成されることを特徴とする単結晶の育成方法。」（特許請求の範囲）という発明が記載され、また、甲第６号証には、「【請求項１】非磁性単結晶基板上に、ＬＰＥ法により１００μｍ以上の厚さにＢｉ置換稀土類鉄ガーネット膜を作成した磁気光学素子から、非磁性単結晶基板を除去した後、８００〜１２００℃において酸素含有雰囲気中で熱処理することを特徴とする磁気光学素子の製造方法。」（特許請求の範囲第１項）という発明が記載されるだけであって、この甲第５及び６号証の発明のいずれにおいても、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶において、Ｔｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを本件請求項１に規定される割合で含むことについては具体的に記載されるところがないものであり、また、そもそも、ファラデー回転係数が大きく、ファラデー回転係数の温度変化率が小さいだけでなく、飽和磁化が優れて小さいというビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子を提供するために、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶においてＴｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを所定量含有させることにつき教示するものは何もない。
　このように、甲第１、２、３、４、５又は６号証に記載される発明では、ファラデー素子のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶につき、組成式Ｒ３−ｘ−ｙＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕＭｕＯ１２のＴｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを本件請求項１に規定される割合、すなわち、「ｕ−ｘ組成分布マップ上で曲線ｃ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９６、曲線ｄ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２１で挾まれ（但し曲線上も含む）、且つ０．５≦ｘ≦１．８、０．８≦ｙ≦１．７、ｘ＋ｙ≦３」で含むことについて示されるところがなく、この点で、本件発明１は、甲第１、２、３、４、５又は６号証に記載される発明とは別異の発明を構成するものであり、甲第１、２、３、４、５又は６号証に記載された発明であるということはできない。
　また、甲第１〜６号証に記載される発明では、ファラデー回転係数が大きく、ファラデー回転係数の温度変化率が小さいだけでなく、飽和磁化が優れて小さいというビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子を提供するために、「ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶において、組成式Ｒ３−ｘ−ｙＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕＭｕＯ１２のＴｂ成分とＧａ及びＡｌから選ばれるＭ成分とを本件請求項１に規定される割合で含有させること」という特定事項を採択することにつき教示するものは何もなく、当該特定事項を含む本件発明１が甲第１〜６号証に記載される発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるということができない。
　したがって、本件発明１は、特許法第２９条第１項第３号又は同法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものであるということはできない。
VI−２．本件発明２〜５
　本件発明２及び３は、本件発明１の特定事項を実質上全て具備するものであり、また、本件発明４及び５は、本件発明１、２又は３を引用するものであって、本件発明１の特定事項を実質上全て具備するものである。
　したがって、本件発明２〜５は、上記した理由と同じ理由により、甲第１、２、３、４、５又は６号証に記載された発明であるということはできず、また、甲第１〜６号証に記載される発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるということができない。
　よって、本件発明２〜５は、特許法第２９条第１項第３号又は同法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものであるということはできない。
　
VII．まとめ
　特許異議申立の理由及び証拠によっては、訂正後の本件請求項１〜５に係る発明の特許を取り消すことができない。
　また、他に訂正後の本件請求項１〜５に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年９月５日（２００３．９．５）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
ファラデー素子及びファラデー素子の製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、組成式が、
　　Ｒ３−ｘ−ｙＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕＭｕＯ１２
　　但し、ＲはＹ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれる１種以上
　　　　　ＭはＧａ、Ａｌから選ばれる１種以上
で表され、ｕ−ｘ組成分布マップ上で
　　曲線ｃ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９６
　　曲線ｄ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２１
で挾まれ（但し曲線上も含む）、且つ
　　０．５≦ｘ≦１．８
　　０．８≦ｙ≦１．７
　　ｘ＋ｙ≦３
であ
って、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下であ
　【請求項２】　液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、組成式が、
　　Ｙ０．９Ｔｂ０．６Ｂｉ１．５Ｆｅ４．０Ｇａ１．０Ｏ１２
で
表され、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下で
　【請求項３】　液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、組成式が、
　　Ｔｂ１．３Ｂｉ１．７Ｆｅ４．１Ｇａ０．４Ａｌ０．５Ｏ１２
で
表され、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下で
　【請求項４】　請求項１乃至３に記載のファラデー素子と、それに用いられているビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶の飽和磁化以上の磁界を該ファラデー素子に印加するための磁石とを組み合わせたファラデー回転子。
　【請求項５】　請求項１乃至３に記載されている組成のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶を、酸素濃度１５容積％以上の育成雰囲気中で液相エピタキシャル法により育成し、育成後、大気中で８００℃以上１１００℃以下で熱処理
し、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘを１５０ガウス以下と
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、液相エピタキシャル法（以下、「ＬＰＥ法」と略記する）により育成されるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子に関するものである。このファラデー素子を用いたファラデー回転子は、例えば光通信などの分野で使用する光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ、光アッテネータなどに有用である。
　【０００２】
　【従来の技術】
　光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチなどには、ファラデー素子とそれに磁界を印加する磁石とを組み合わせたファラデー回転子が組み込まれている。周知のようにファラデー素子は、磁界によって入射光の偏光面を一定角度回転させる磁気光学素子であり、ファラデー効果を有する磁性ガーネット単結晶が用いられている。近年、この種の磁性ガーネット単結晶としては、ＬＰＥ法により非磁性ガーネット基板上に育成したビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶が主流になってきている。これは希土類鉄ガーネット単結晶中の希土類元素の一部をＢｉで置換したものであり、厚さ百数十〜数百μｍの厚膜である。ＬＰＥ法を採用する理由は、ＬＰＥ法が量産性に優れており、且つ高品質の単結晶膜を低価格で製造できるからである。
　【０００３】
　ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶に関しては、従来から様々な研究開発が行われており、古くはＦｅの一部をＧａやＩｎなどの非磁性イオンで置き換えることにより、動作磁界を低下させうることが示されている（特開昭５０−１４３６１号公報参照）。またＦｅの一部をＧａやＡｌなどの非磁性イオンで置き換えることにより、飽和磁化４πＭｓを１００ガウス以下に小さくすることが示されている（特開昭６２−１８６２２０号公報参照）。その他、組成を変えることによって飽和磁界の小さな材料を得ようと種々試みられている。
　【０００４】
　これらのことから分かるように、ファラデー素子の飽和磁化は小さいほど好ましい。その理由は、組み合わせる永久磁石を小さくでき、あるいは電磁石の駆動電力を小さくできるためである。
　【０００５】
　また近年、ファラデー素子を用いて機械的な可動部分を無くした光アッテネータが提案されている（特開平６−５１２５５号公報参照）。この光アッテネータは、ファラデー素子と、偏光子と、互いに異なる方向の第１及び第２の磁界を合成磁界の強さが所定値を超えるように前記ファラデー素子に対して印加する磁界印加手段と、第１及び第２の磁界の強さの少なくとも一方を変化させる磁界調整手段とを具備している。合成磁界の強さを変えることで、ファラデー回転角が変化し、それに応じて偏光子を通過する光の減衰量も変化する。従って、磁界調整手段で第１及び第２の磁界の強さの少なくとも一方を変化させることで、所望の減衰量を得ることができる。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】
　光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチなどへの応用に際し、ファラデー素子材料である磁性ガーネット単結晶としては、飽和磁化が小さいことのみならず、ファラデー回転係数が大きく、且つファラデー回転係数の温度変化率が小さいことも要求される。ファラデー回転係数が小さいと、磁性ガーネット単結晶の膜厚が厚くなければ所定のファラデー回転角が得られず、ＬＰＥ法による単結晶の育成では、一般に膜厚が５００μｍを超えるほどまで厚くなると割れが発生するためである。またファラデー回転係数の温度変化率が大きければ、ファラデー回転子としての温度特性が悪くなるからである。
　【０００７】
　前記の従来技術（特開昭５０−１４３６１号公報）では、Ｆｅの一部をＧａやＩｎなどの非磁性イオンで置き換えることにより、動作磁界を低下させうるとされている。しかし、ある程度以上それらの置換量を増加していくと、逆に飽和磁化が大きくなるばかりでなく、ファラデー回転係数が小さくなり、ファラデー回転係数の温度変化率が大きくなった。
　【０００８】
　また前記光アッテネータの場合、ファラデー素子を構成している磁性ガーネット単結晶の（１１１）面が光軸に対して垂直となるように設置するが、単結晶の（１１１）面に対して垂直方向の飽和に要する磁界が小さいことのみならず、同時に平行方向の飽和に要する磁界が小さい特性も要求される。これは前記のように互いに異なる方向の第１及び第２の磁界を印加する必要があり、いずれの方向であっても、飽和に要する磁界が大きいと磁界印加手段としての電磁石の駆動電力が大きくなるためである。また光アッテネータの場合には、偏光面を０〜９０度の範囲で回転させる必要があるため、ファラデー回転係数が大きいことも重要である。ＬＰＥ法による磁性ガーネット単結晶の育成では、膜厚が厚くなると割れが発生し易く歩留りが低下するので、必要膜厚を極力薄くできることは非常に有利だからである。
　【０００９】
　本発明の目的は、飽和磁化が小さいばかりでなく、ファラデー回転係数が大きく、且つファラデー回転係数の温度変化率が小さいビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子を提供することである。また本発明の他の目的は、それによって、特性が良好で、小型化でき、低電力動作が可能なファラデー回転子を提供することである。
　【００１０】
　本発明の更に他の目的は、磁性ガーネット単結晶の（１１１）面に対して垂直方向の飽和に要する磁界が小さいことのみならず平行方向の飽和に要する磁界も小さく、且つファラデー回転係数を大きくできるような、特に光アッテネータ用として好適なファラデー素子の製造方法を提供することである。
　【００１１】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は、液相エピタキシャル法により育成されるビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子である。磁性ガーネット単結晶は、組成式が、
　　Ｒ３−ｘ−ｙＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕＭｕＯ１２
　　但し、ＲはＹ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれる１種以上
　　　　　ＭはＧａ、Ａｌから選ばれる１種以上
で表され、ｕ−ｘ組成分布マップ上で
　　曲線ａ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９０
　　曲線ｂ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２４
で挾まれ（但し曲線上も含む）、且つ
　　０．３≦ｘ≦２．２
　　０．８≦ｙ≦１．７
　　ｘ＋ｙ≦３
の領域である。従って、Ｒを含む場合と、Ｒを含まない場合とがある。
　【００１２】
　Ｒを含まない場合、磁性ガーネット単結晶は、組成式が、
　　ＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕＭｕＯ１２
　　但し、ＭはＧａ、Ａｌから選ばれる１種以上
で表され、ｕ−ｘ組成分布マップ上で
　　曲線ａ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９０
　　曲線ｂ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２４
で挾まれ（但し曲線上も含む）、且つ
　　１．３≦ｘ≦２．２
　　０．８≦ｙ≦１．７
　　ｘ＋ｙ＝３
の領域である。この場合には、Ｂｉ量ｙの上限と下限とから、Ｔｂ量ｘの上限と下限が決まることになる。
　【００１３】
　この組成条件を満たすビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶は、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが２００ガウス以下まで小さくなる。またファラデー回転係数は−１０００度／ｃｍ以上と十分大きく、且つファラデー回転係数の温度変化率β（度／℃）も十分小さくなる。
　【００１４】
　これらの磁性ガーネット単結晶において、より好ましくは、ｕ−ｘ組成分布マップ上で
　　曲線ｃ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９６
　　曲線ｄ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２１
で挾まれ（但し曲線上も含む）、且つ
　　０．５≦ｘ≦１．８
とすることである。この組成条件を満たすビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶は、最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下まで更に小さくなる。
　【００１５】
　これらのファラデー素子は、それに使用しているビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶の飽和磁化以上の磁界を該ファラデー素子に印加するための磁石と組み合わせることでファラデー回転子となる。
　【００１６】
　【発明の実施の形態】
　非磁性ガーネット基板を使用し、一般的なＬＰＥ法によってＲＴｂＢｉ系の磁性ガーネット単結晶を育成する。Ｒとしては必要に応じてＹ、Ｌａ、Ｌｕを使用する。これは、それら磁性ガーネット単結晶を育成するための基板と格子定数を合わせるためである。Ｆｅの一部はＧａ及び／又はＡｌで置換する。これは飽和磁化を小さくするためである。
　【００１７】
　前記のように、従来技術として、Ｆｅの一部をＧａやＩｎで置換することにより、動作磁界が小さくなることが分かっている。本発明者等は、Ｆｅの一部をＧａで置換して実験を行ったところ、初めは確かに飽和磁界が小さくなった。しかし、Ｇａ置換量を増大していくと、逆に飽和磁化が大きくなった。そこで種々の組成の膜を育成し飽和磁化との関係を調べた結果、飽和磁化を最小にする最適Ｇａ置換量が存在することを見出した。更に、その最適値はＴｂ量に依存することも判明した。またこのことは、Ｆｅの一部をＡｌで置換した時、あるいはＧａとＡｌの両方で同時に置換した時も同様であった。本発明は、かかる事実の知得に基づきなされたものである。
　【００１８】
　また本発明は、上記のような組成のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶を、酸素濃度１５容積％以上の育成雰囲気中で液相エピタキシャル法により育成し、育成後、大気中で８００℃以上１１００℃以下で熱処理するファラデー素子の製造方法である。
　【００１９】
　上記のように磁性ガーネット単結晶の組成を最適化することにより、単結晶の（１１１）面に対して垂直方向の飽和に要する磁界が小さく、ファラデー回転係数が大きいものが得られる。そして、ＬＰＥ法による単結晶育成雰囲気を適切に設定し、育成後に適正な条件で熱処理することにより、それらの良好な特性を維持しつつ、単結晶の（１１１）面に対して平行方向の飽和に要する磁界も小さくすることができる。その結果、互いに異なる２方向から磁界を印加して用いる光アッテネータ用のファラデー素子として、特に優れた性能を発揮する。なお、一方向のみから磁界を印加する光アイソレータ用のファラデー素子のような場合には、このような熱処理を行う必要は無い。
　【００２０】
　【実施例】
　ＰｂＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３をフラックスとして用い、結晶成分と混合して磁性ガーネット単結晶育成の原料を作製した。まず９５０℃で１０時間溶融し、次いで同じ９５０℃で３時間攪拌した。その後、原料に応じた育成温度まで降温してＬＰＥ法で単結晶を育成した。育成した磁性ガーネット単結晶の組成と最大飽和磁化４πＭｓｍａｘ（ガウス）とファラデー回転係数ΘＦ（度／ｃｍ）の関係を表１に示す。また各磁性ガーネット単結晶について、Ｔｂ量ｘ（ａｔｏｍｓ／ｆ．ｕ．）とＭ量ｕ（ａｔｏｍｓ／ｆ，ｕ．）の関係を図１のｕ−ｘ組成分布マップ上に示す。
　【００２１】
　【表１】
　【００２２】
　ところで飽和磁化の適当な値を決める明確な基準はない。そのため光スイッチに用いられるような小型の電磁石（巻数：２３５ターン、抵抗値：６．７Ω）を試作しギャップでの磁界を測定したところ、駆動電圧４Ｖで２００エルステッドが得られた。そこで磁性ガーネット単結晶の反磁界係数を１と仮定し、０〜６０℃の最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが２００ガウスを目安とし、それ以下を「良」と判定した。またファラデー回転係数ΘＦは膜厚を決定する要因であり大きい方が好ましい。ＬＰＥ法による単結晶の育成では、通常、膜厚が５００μｍを超えると割れが発生する。４５度ファラデー回転子として用いる磁性ガーネット単結晶では、その膜厚を５００μｍ以下にするには、ファラデー回転係数ΘＦが絶対値で１０００度／ｃｍ以上であることが必要である。
　【００２３】
　試料番号１〜１２（各表で記号＊もしくは＊＊を付す）の磁性ガーネット単結晶は、全て最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが２００ガウス以下で、且つファラデー回転係数ΘＦが絶対値で１０００度／ｃｍ以上となっている。これらは組成式が、
　　Ｒ３−ｘ−ｙＴｂｘＢｉｙＦｅ５−ｕ、ＭｕＯ１２
　　但し、ＲはＹ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれる１種以上
　　　　　ＭはＧａ、Ａｌから選ばれる１種以上
で表され、図１のｕ−ｘ組成分布マップ上で
　　曲線ａ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９０
　　曲線ｂ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２４
で挾まれ（曲線上も含む）、且つ
　　０．３≦ｘ≦２．２
　　０．８≦ｙ≦１．７
　　ｘ＋ｙ≦３
の領域（ハッチングで示す本発明領域）に分布している。それに対して試料番号１３〜１５の磁性ガーネット単結晶は、最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが２００ガウスを超えるか、あるいはファラデー回転係数ΘＦが絶対値で１０００度／ｃｍ未満となっている。これらは図１に示す前記本発明の領域から外れている。
　【００２４】
　特に、ｕ−ｘ組成分布マップ上で
　　曲線ｃ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋０．９６
　　曲線ｄ：ｕ＝−０．０４２ｘ２−０．１ｘ＋１．２１
で挾まれ（曲線上も含む）、且つ
　　０．５≦ｘ≦１．８
の領域（図１でクロスハッチングで示す領域）に分布している試料番号４、６〜９、１１、１２（各表で符号＊＊を付す）の磁性ガーネット単結晶は、最大飽和磁化４πＭｓｍａｘが１５０ガウス以下というように極めて良好な特性を呈する。
　【００２５】
　更に上記の各試料も含めて種々の磁性ガーネット単結晶を条件別にして表２〜４にまとめた。表２は、Ｔｂ量がほぼ一定でＦｅサイトのＭの置換量ｕが異なるものを順に並べて、最大飽和磁化４πＭｓｍａｘとの関係を明らかにしたものである。これによりＦｅサイトのＭの置換量ｕには最適値があることが分かる。
　【００２６】
　【表２】
　【００２７】
　表３は、Ｂｉ量ｙが異なるものを順に並べたものである。試料番号１５の磁性ガーネット単結晶は、Ｂｉ置換量が０．６ａｔｏｍｓ／ｆ．ｕ．と少ないためにファラデー回転係数ΘＦが小さく、４５度膜厚（偏光面を４５度回転させるための膜厚）が６００μｍを超える。前述のように、ＬＰＥ法では膜厚が５００μｍを超えると割れが発生する。４５度膜厚を５００μｍ以下にするためには、ファラデー回転係数ΘＦが絶対値で１０００度／ｃｍ以上である必要がある。このことから試料番号１５の磁性ガーネット単結晶は好ましくない。このことから、Ｂｉ量ｙの下限は０．８となる。また、それと同時にＴｂ量ｘの上限は２．２となる。試料番号１７ではＢｉ置換量ｙが１．９ａｔｏｍｓ／ｆ．ｕ．の膜を作製しようと試みたが、割れが発生したため３ｍｍ角のチップが１個も採れなかった。一般的にＢｉ多置換膜の育成は困難と言われており、このことから、Ｂｉ量ｙの上限は１．７となる。
　【００２８】
　【表３】
　【００２９】
　表４は、Ｔｂに代えてＧｄを用いた磁性ガーネット単結晶（試料番号１６）との比較結果を示している。比較した特性は、最大飽和磁化４πＭｓｍａｘ、ファラデー回転係数ΘＦ、ファラデー回転係数の温度変化率βである。なおファラデー回転係数の温度変化率βとは、
　　β＝（２５℃のΘＦ−５０℃のΘＦ）／２５
で定義される値ある。これにより、Ｔｂを置換することによって、ファラデー回転係数の温度変化率βを小さくできることが分かる。本発明でＴｂを使用するのは、この理由による。
　【００３０】
　【表４】
　【００３１】
　なお本発明では、Ｒを含まないビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶と、Ｒ（ＲはＹ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれる１種以上）を含むビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶との両方の形態がある。これは、適切なＲを適量含ませることによって、使用する非磁性ガーネット基板との間で格子定数を合わせ、良好な磁性ガーネット単結晶膜を育成するためである。
　【００３２】
　ところで光アッテネータ用のファラデー素子を製造するには、磁性ガーネット単結晶の（１１１）面に対して平行な方向の飽和に要する磁界も小さい特性が要求されるため、組成を最適化しただけでは対応が困難である。そこで次のような実験を行った。
　【００３３】
　前記実施例と同様、ＰｂＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３をフラックスとして用い、結晶成分と混合して磁性ガーネット単結晶育成の原料を作製した。まず９５０℃で１０時間溶融し、次いで９５０℃で３時間攪拌した。その後、原料に応じた育成温度まで降温してＬＰＥ法で基板の（１１１）面上に単結晶を育成した。一連の作業を単結晶育成雰囲気中の酸素濃度を変えて複数回繰り返し行った。実験に用いた磁性ガーネット単結晶の組成は、前記試料番号９と同じものである。育成した磁性ガーネット単結晶から、切断及び研磨をし２×２×０．４ｍｍの薄板状の試料を複数個作製した。なお薄板状の試料の主表面が（１１１）面である。複数個作製した試料のうち数個は温度と雰囲気を変えた種々の条件で熱処理した。熱処理における保持時間は全て２時間である。そしてＶＳＭ（振動試料型磁力計）により（１１１）面に対し垂直及び平行方向の飽和に要する磁界を測定した。ファラデー回転係数は、光源に１．３μｍの半導体レーザを用いて測定した。膜の組成はＥＰＭＡ（電子線プローブマイクロアナライザ）で測定した。なお、試料番号が９の系列のものは、全て原料組成が同じである。
　【００３４】
　なお前記の実施例では４πＭｓを判断基準に用いているが、ここでの光アッテネータ用の磁性ガーネット単結晶の評価では、垂直方向の飽和に要する磁界Ｈｓｖを判断基準の一つにしている。両者は、反磁界係数が１のときほぼ同じ値になるが、光アッテネータ用として製作した上記のような試料形状では、反磁界係数が約０．８であるため、飽和に要する磁界Ｈｓｖの方が４πＭｓより小さくなる。
　【００３５】
　表５は磁性ガーネット単結晶の育成雰囲気の効果を示している。表５から分かるように、単結晶の育成雰囲気が酸素濃度１５容積％未満の場合（試料番号９−３，９−４）には、適切な熱処理（大気中で１０００℃）を行っても平行方向の飽和に要する磁界Ｈｓｐはそれほど低下しない。それに対して酸素濃度が１５容積％以上で単結晶を育成した場合（試料番号９−１，９−２）には、適切な熱処理を行うと平行方向の飽和に要する磁界Ｈｓｐは６０エルステッドまで低下する。垂直方向の飽和に要する磁界Ｈｓｖは多少増加するが、十分２００エルステッド以下に収まる。これらのことから、磁性ガーネット単結晶の育成雰囲気は酸素濃度を１５容積％以上とする必要がある。
　【００３６】
　【表５】
　【００３７】
　表６は単結晶育成後の熱処理条件の効果を示している。熱処理前の試料は、組成が試料番号９と同じで酸素濃度２１容積％で単結晶を育成したものである。熱処理温度が７００℃の場合（試料番号９−ｂ）は、熱処理の効果が乏しく、平行方向の飽和に要する磁界Ｈｓｐが十分に低下しない。逆に熱処理温度が１１５０℃の場合（試料番号９−ｅ）、及び熱処理を窒素雰囲気中で行った場合（試料番号９−ｆ）には、表面に荒れが生じる。つまり膜の表面がざらざらになり、光沢がなくなって光が透過し難くなる。それに対して大気中で８００℃以上１１００℃以下で熱処理した場合（試料番号９−ａ，９−ｃ，９−ｄ）は、膜表面が荒れることも無く、垂直方向の飽和に要する磁界Ｈｓｖ及び平行方向の飽和に要する磁界Ｈｓｐともに２００エルステッド以下となり、互いに異なる２方向から磁界を印加する形式の光アッテネータ用などとして、極めて良好な特性を呈する。
　【００３８】
　【表６】
　【００３９】
　【発明の効果】
　本発明は上記のように構成した特定組成のビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶からなるファラデー素子であるから、飽和磁化を小さくでき、ファラデー回転係数を大きく、またファラデー回転係数の温度変化率を小さくできる。このファラデー素子とそれに磁界を印加する磁石とを組み合わせてファラデー回転子を構成すると、上記の素子特性によって光アイソレータや光サーキュレータにおいては小型化を図ることができ、また光スイッチにおいては低電力化が可能となる。
　【００４０】
　本発明は上記のように磁性ガーネット単結晶の組成の最適化によって、該単結晶の（１１１）面に対して垂直方向の飽和に要する磁界が小さく、ファラデー回転係数が大きいものが得られる。そして、適切な雰囲気で単結晶を育成し、その後に適切な条件で熱処理を行うことで、単結晶の（１１１）面に対して平行方向の飽和に要する磁界も小さくできる。これによって、互いに異なる２方向から磁界を印加するように使用する光アイソレータ用のファラデー素子などとして、優れた特性が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　磁性ガーネット単結晶のＴｂ量ｘ（ａｔｏｍｓ／ｆ．ｕ．）とＭ量ｕ（ａｔｏｍｓ／ｆ．ｕ．）の関係を示すｕ−ｘ組成分布マップ。