(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気モーメントがらせん構造を有するらせん磁性体Ｙ型フェライトからなるテラヘルツ波の吸収材であって、
らせん磁性体Ｙ型フェライトは、化学式（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）２Ｃｕ２Ｆｅ１２−ｙＡｌｙＯ２２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１からなる
テラヘルツ波の吸収材。
【請求項２】
磁気モーメントがらせん構造を有するらせん磁性体Ｙ型フェライトからなるテラヘルツ波の偏光子であって、
らせん磁性体Ｙ型フェライトは、化学式（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）２Ｃｕ２Ｆｅ１２−ｙＡｌｙＯ２２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１からなる
テラヘルツ波の偏光子。
【請求項３】
前記らせん磁性体Ｙ型フェライトに印加した磁場により、前記らせん磁性体Ｙ型フェライトのテラヘルツ波に対する吸収強度が可変になる
請求項２に記載のテラヘルツ波の偏光子。
【請求項４】
前記らせん磁性体Ｙ型フェライトの温度により、前記らせん磁性体Ｙ型フェライトのテラヘルツ波に対する吸収ピークが可変になる
請求項２または３に記載のテラヘルツ波の偏光子。
【請求項５】
請求項２に記載のテラヘルツ波の偏光子を用いたスイッチ素子。
【請求項６】
請求項３に記載のテラヘルツ波の偏光子を用いたスイッチ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波の吸収材、偏光子およびスイッチ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波とは、およそ３００ＧＨｚから１０ＴＨｚの周波数帯（テラヘルツ帯）の光を指す。例えば、１ＴＨｚ（周波数）＝３３．３ｃｍ―１（波数）＝４．２ｍｅＶ＝３００μｍとなる。現在、携帯電話の通信に用いられる周波数がＧＨｚ帯である。近年、テラヘルツ波の応用展開が盛んになっている。テラヘルツ波は、被測定物の精彩な画像を再現できる。また、テラヘルツ波は、人体に被爆の危険性がないので、Ｘ線に変わって衣服下の金属、爆発物及び麻薬等を探知する装置への応用が期待されている。特に、郵便物の非破壊検査装置へのテラヘルツ波の応用は、すでに実用段階にある。また、テラヘルツ波による材料特定と成分分析への応用研究開発も盛んである。そして、現在の通信に用いられているＧＨｚ帯は、通信情報の大規模化のため、テラヘルツ帯にブロードバンド化することも予想されている。
［特許文献１］  特開２００９−２２４４１４号公報
［非特許文献１］  Ｎ．Ｋｉｄａ、Ｄ．Ｏｋｕｙａｍａ、  Ｓ．Ｉｓｈｉｗａｔａ、  Ｙ．Ｔａｇｕｃｈｉ、  Ｒ．Ｓｈｉｍａｎｏ、  Ｋ．Ｉｗａｓａ、  Ｔ．Ａｒｉｔａ、ａｎｄ  Ｙ.Ｔｏｋｕｒａ、"Ｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｄｉｐｏｌｅ−ａｃｔｉｖｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｃｏｎｉｃａｌ−ｓｐｉｎ  ｍａｇｎｅｔ  Ｂａ２Ｍｇ２Ｆｅ１２Ｏ２２"、ＰＨＹＳＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  Ｂ、米国、Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、２００９年１２月１０日、Ｖｏｌ．８０、２２０４０６（Ｒ）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
テラヘルツ波を通信に利用する場合、多くの解決すべき課題がある。例えば、テラヘルツ波を自動車の走行システムに用いる電子料金収受システム（ＥＴＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）に使う場合、通過する車体によってテラヘルツ波が広い範囲に反射する。反射したテラヘルツ波がノイズとなるため、車両通過路の両サイドにテラヘルツ波の吸収材を設ける必要がある。また、テラヘルツ波を空港での探知装置に用いる場合、検査用に用いるテラヘルツ波を遮蔽するための吸収材が必要である。
【０００４】
また、テラヘルツ波を光源として材料の成分分析を行う場合、テラヘルツ波の偏光成分を取り出す必要がある。従来、テラヘルツ波の偏光には、金属細線のグリッド偏光子を使用していた。金属細線のグリッド偏光子の作成には多くの工程が必要なので、製造コストが高い。また、金属細線のグリッド偏光子は、金属細線の間隔によって使用周波数が限定されるため、テラヘルツ波の周波数に応じて各種のグリッドを用意する必要がある。以上の通り、使い勝手の観点、及び製造コストの観点から、簡便で安価な偏光子材料が必要とされている。
【０００５】
また、テラヘルツ波を通信に利用する場合、通信に必要な短パルスのテラヘルツ波が必要である。通信に使用する場合、使用に必要な時間に限定して多くの回線を使用できるようにするために、テラヘルツ波のスイッチ素子が必要である。
【０００６】
なお、３００ＧＨｚを越えるテラヘルツ帯においてテラヘルツ波を吸収する材料は未だ見つかっていない。但し、テラヘルツ帯に近い吸収材として、最高到達周波数が１７５ＧＨｚ付近の吸収材の報告はある（例えば、特許文献１）。我々は、テラヘルツ帯の吸収材として利用できる材料を探索してきた。そこで、磁気励起周波数帯がテラヘルツ帯に存在することから磁気励起周波数と光の電場成分が結合する機構に着目した。その結果、テラヘルツ帯において、テラヘルツ波とスピンによる磁気モーメントゆらぎが、エレクトロマグノン励起により結合することを見出した（例えば、非特許文献１）。具体的には、Ｙ型フェライト構造を有するＢａ２Ｍｇ２Ｆｅ１２Ｏ２２において、巨大なエレクトマグノンによるｃ結晶軸方向の吸収帯を見出した。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ２Ｍｇ２Ｆｅ１２Ｏ２２は、誘電率虚部が４という巨大な吸収特性を示す。しかし、Ｙ型フェライトＢａ２Ｍｇ２Ｆｅ１２Ｏ２２の吸収バンドは、２００Ｋの低温で消失してしまう。そこで、テラヘルツ波の室温での吸収材として実用化するためには、低温から室温以上でも、エレクトロマグノン励起による吸収バンドが存在する材料が必要であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様においては、磁気モーメントがらせん構造を有するらせん磁性体Ｙ型フェライトからなるテラヘルツ波の吸収材であって、らせん磁性体Ｙ型フェライトは、化学式Ａ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＣｙＯ２２、０≦ｙ≦１からなり、記号ＡはＭｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｐｂ元素の２価イオンを少なくとも１つ含み、記号ＢはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ元素の２価の磁性イオンを少なくとも１つ含み、記号Ｃは任意の元素の３価イオンを含むテラヘルツ波の吸収材を提供する。
【０００８】
本発明の第２の態様においては、磁気モーメントがらせん構造を有するらせん磁性体Ｙ型フェライトからなるテラヘルツ波の偏光子であって、らせん磁性体Ｙ型フェライトは、化学式Ａ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＣｙＯ２２、０≦ｙ≦１からなり、記号ＡはＭｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｐｂ元素の２価イオンを少なくとも１つ含み、記号ＢはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ元素の２価の磁性イオンを少なくとも１つ含み、記号Ｃは任意の元素の３価イオンを含むテラヘルツ波の偏光子を提供する。
【０００９】
本発明の第３の態様においては、本発明の第２の態様に係るらせん磁性体Ｙ型フェライトが、化学式（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）２Ｃｕ２Ｆｅ１２−ｙＡｌｙＯ２２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１からなるテラヘルツ波の偏光子を提供する。
【００１０】
本発明の第４の態様においては、本発明の第３の態様に係るテラヘルツ波の偏光子を用いたスイッチ素子を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２の原子配列および磁気モーメントを示す。
【図２Ａ】フェリ磁性体Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２のＴ層の磁気モーメントＬ１とＳ層磁気モーメントＬ２を示す。
【図２Ｂ】らせん磁性体Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２のＴ層の磁気モーメントＬ１とＳ層磁気モーメントＬ２を示す。
【図３】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の２００Ｋにおける磁場依存性を示す。
【図４】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の３００Ｋにおける磁場依存性を示す。
【図５】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の４００Ｋにおける磁場依存性を示す。
【図６Ａ】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の結晶軸（ｃ結晶軸）と光の進行方向（ｋ）、電場（Ｅω）並びに磁場（Ｈω）との空間配置（ａ）を示す。
【図６Ｂ】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の結晶軸（ｃ結晶軸）と光の進行方向（ｋ）、電場（Ｅω）並びに磁場（Ｈω）との空間配置（ｂ）を示す。
【図６Ｃ】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の結晶軸（ｃ結晶軸）と光の進行方向（ｋ）、電場（Ｅω）並びに磁場（Ｈω）との空間配置（ｃ）を示す。
【図７】Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２２の屈折率虚部の周波数依存性を示す。
【図８】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の粉末の場合の吸収率の周波数依存性を示す。
【図９】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の偏光度の周波数依存性を示す。
【図１０】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率虚部の磁場依存性を示す。
【図１１】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２のスペクトル強度の磁場依存性を示す。
【図１２】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率虚部の温度依存性を示す。
【図１３】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率虚部の中心周波数の温度依存性を示す。
【図１４】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の３００Ｋにおける磁場強度依存性を示す。
【図１５】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の４００Ｋにおける磁場強度依存性を示す。
【図１６】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の屈折率虚部偏光度の周波数依存性を示す。
【図１７】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の粉末の場合の吸収率偏光度の周波数依存性を示す。
【図１８】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の偏光度偏光度の周波数依存性を示す。
【図１９Ａ】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘率の虚部の磁場依存性を示す。
【図１９Ｂ】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率の虚部の磁場依存性を示す。
【図１９Ｃ】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率の虚部の磁場依存性を示す。
【図２０】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率の磁場依存性を示す。
【図２１】らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の単結晶図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
本発明者らは、らせん磁性体Ｙ型フェライト構造を有するＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２に引き続き注目した。Ｂサイトが公知の２価イオンの非磁性元素であるＭｇ２＋（非特許文献１参照）以外の元素でらせん磁性を示すＹ型を調査した結果、エレクトロマグノンが室温以上の温度で安定に存在する為には、Ｂサイトに２価のＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕなどの磁性イオンとし、Ｆｅの３価のイオンをＡｌ＋３、Ｓｃ＋３、Ｉｎ＋３、Ｔｉ＋４０．５Ｍｎ＋２０．５、Ｔｉ＋４０．５Ｃｏ＋２０．５、Ｔｉ＋４０．５Ｎｉ＋２０．５、Ｔｉ＋４０．５Ｃｕ＋２０．５、Ｚｒ＋４０．５Ｍｎ＋２０．５、Ｚｒ＋４０．５Ｃｏ＋２０．５、Ｚｒ＋４０．５Ｎｉ＋２０．５、Ｚｒ＋４０．５Ｃｕ＋２０．５などの３価イオン元素で置換すればよいことが分かった。具体的には、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）２Ｃｏ２Ｆｅ１２−ｙＡｌｙＯ２２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、又は、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）２Ｃｕ２Ｆｅ１２−ｙＡｌｙＯ２２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１を用いて、常温以上の温度範囲で、テラヘルツ波によってエレクトロマグノンを励起できる材料を開発した。
【００１４】
エレクトロマグノンとは、電気磁気結合を通じて生じるスピン波である。エレクトロマグノンは、らせん磁性体フェライトであることが必要条件である。らせん磁性体フェライトには、らせん磁性体Ｙ型、らせん磁性体Ｚ型、らせん磁性体Ｕ型等のいくつかの型が存在する。
【００１５】
しかしながら、らせん磁性体フェライトであれば、必ずエレクトロマグノンが存在するとは限らない。例えば、らせん磁性体Ｚ型フェライトＳｒ３Ｃｏ２Ｆｅ２４Ｏ４１、及びらせん磁性体Ｕ型フェライトＳｒ４Ｃｏ２Ｆｅ３６Ｏ６０ではエレクトロマグノンを観察できない。このように、エレクトロマグノンの発生機構は未解明の部分もあるが、エレクトロマグノンが引き起こす新たな現象は今まで知られていなかった巨大な効果を与える。以下、実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１にＹ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２の原子配列を示す。Ｙ型フェライトは、六方晶結晶構造を有する。Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２は、磁性元素の磁気モーメントがｃ結晶軸に垂直な面内にあり、各磁気モーメントの向きが１８０度の角度で相対抗する磁気モーメントからなり、相対抗する磁気モーメントの大きさが異なるフェリ磁性体である。記号Ａ、Ｂは、それぞれＹ型フェライト構造において、元素の占める位置（サイト）を示す。
【００１７】
大きな白丸はマイナス２価の酸素イオンを示す。大きな多重丸は記号Ａで示す元素からなるプラス２価のイオンを示す。記号Ａに対応する元素イオンは、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｐｂ元素を少なくとも１つを含むプラス２価イオンからなる。
【００１８】
小さな白丸は、ｃ結晶軸に垂直で右向きの磁気モーメントをもつ磁性イオンを示す。また、小さな黒丸はｃ結晶軸に垂直で左向きの磁気モーメントをもつ磁性イオンを示す。これらの元素はプラス３価の鉄イオンと記号Ｂで示す元素からなるプラス２価のイオンからなる。記号Ｂで示す元素がＭｇやＺｎ元素の２価の非磁性イオンのＹ型フェライトは、室温において典型的なフェリ磁性体である。Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２の結晶構造は、Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２を構成する原子配列に応じて、ｃ結晶軸方向にＴ層とＳ層とが交互に積み重なったような構造である。Ｔ層は、プラス２価の記号Ａで示す元素イオンを含む層である。一方、Ｓ層は、記号Ａで示す元素イオンを含まない層である。
【００１９】
磁気モーメントＬ１はＳ層とＴ層の一部を構成する元素イオンの磁気モーメントを合計（ベクトル和）した磁気モーメントである。磁気モーメントＬ２は、Ｔ層の一部を構成する元素イオンの磁気モーメントを合計（ベクトル和）した磁気モーメントである。図１において、磁気モーメントＬ１は、Ｓ層とＴ層の一部を構成する元素イオンの磁気モーメント黒丸（左向き）と磁気モーメント白丸（右向き）のベクトル和である。磁気モーメントＬ１は右向きの磁気モーメントを示す。一方、磁気モーメントＬ２は、Ｔ層の一部の磁気モーメント黒丸（左向き）と磁気モーメント白丸（右向き）のベクトル和である。磁気モーメントＬ２は左向きの磁気モーメントを示す。磁気モーメントＬ１は、磁気モーメントＬ２よりも大きい。
【００２０】
図２Ａにフェリ磁性体Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２の磁気モーメントを示す。Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２は、磁気モーメントＬ１及びＬ２を有する。磁気モーメントＬ１及びＬ２は、いずれもｃ結晶軸に対して垂直な方向を向く。また、磁気モーメントＬ１及びＬ２は、互いに１８０°相対する反平行な磁気モーメントである。
【００２１】
図２Ｂにらせん磁性体Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＣｙＯ２２、０≦ｙ≦１の磁気モーメントを矢印で示す。Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＣｙＯ２２、０≦ｙ≦１は、磁気モーメントがらせん状に旋回するらせん磁性体である。記号Ａ、Ｂは、それぞれらせん磁性体Ｙ型フェライト構造において、元素の占める位置（サイト）を示す。記号ＢはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ元素の２価の磁性イオンを少なくとも１つを含む。なお、らせん磁性体Ｙ型フェライトを単に、Ａ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２と記載する場合もあるが、らせん磁性体Ｙ型フェライトは、Ｆｅ１２の場合に限定されるものではなく、化学式Ａ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＣｙＯ２２、０≦ｙ≦１と表されるように、Ｆｅ元素を、記号Ｃで示す任意の３価イオンと置換したものも含み得る。
【００２２】
らせん磁性体Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＣｙＯ２２、０≦ｙ≦１は、フェリ磁性体Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２と同様に、ｃ結晶軸方向にＴ層とＳ層とが交互に積み重なったような構造を有する。本例の磁気モーメントＬ１及び磁気モーメントＬ２は大きさ及び方向が異なる。磁気モーメントＬ１を太線、磁気モーメントＬ２を破線で示す。
【００２３】
磁気モーメントＬ１及び磁気モーメントＬ２は、Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２と同様に、磁気モーメントＬ１はＳ層とＴ層の一部を構成する元素イオンの磁気モーメントを合計（ベクトル和）した磁気モーメントである。磁気モーメントＬ２は、Ｔ層の一部を構成する元素イオンの磁気モーメントを合計（ベクトル和）した磁気モーメントである。但し、本例の磁気モーメントＬ１及び磁気モーメントＬ２は、ｃ結晶軸方向と垂直でないらせん状の磁気モーメントとなる。磁気モーメントＬ１及び磁気モーメントＬ２をらせん状に配置するためには、ｃ結晶軸に対して垂直に反平行に向いている磁気モーメントをｃ結晶軸方向に傾かせる必要がある。
【００２４】
コーン角θは、磁気モーメントＬ１と磁気モーメントＬ２との関係に基づき、らせん磁性体Ｙ型フェライトの特性を規定する。コーン角θは、ｃ結晶軸と磁気モーメントＬ１もしくはＬ２の方向とのなす角度を指す。磁気モーメントのＬ１のコーン角θは、９０°より小さい。磁気モーメントＬ１は、コーン角θを一定に保ちながら、ｃ結晶軸方向に対して一定の角度で旋回する。一方、磁気モーメントＬ２のコーン角θは９０°より大きい。磁気モーメントＬ２も、コーン角θを一定に保ちながら、ｃ結晶軸方向に対して一定の角度で旋回する。
【００２５】
ここで、Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＣｙＯ２２、０≦ｙ≦１に用いる元素の組み合わせを工夫することにより、らせん磁性を室温以上の高温まで安定して存在させることができる。例えば、Ｂサイトに２価イオン元素で、且つ、磁性を有するイオンを用いれば、磁気モーメントＬ１とＬ２との相互作用が変化する。また、Ｆｅの３価イオンに着目し、Ｆｅ１２の一部をＦｅと異なる磁性を有する元素に置き換えることにより、磁気モーメントＬ１及び磁気モーメントＬ２の大きさを調整する。これにより、らせん磁性を室温以上の高温まで安定して存在するＹ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＣｙＯ２２、０≦ｙ≦１を得ることができる。
【００２６】
例えば、１２個のＦｅの３価イオンの一部をＡｌ＋３、Ｓｃ＋３、Ｉｎ＋３、Ｔｉ＋４０．５Ｍｎ＋２０．５、Ｔｉ＋４０．５Ｃｏ＋２０．５、Ｔｉ＋４０．５Ｎｉ＋２０．５、Ｔｉ＋４０．５Ｃｕ＋２０．５、Ｚｒ＋４０．５Ｍｎ＋２０．５、Ｚｒ＋４０．５Ｃｏ＋２０．５、Ｚｒ＋４０．５Ｎｉ＋２０．５、Ｚｒ＋４０．５Ｃｕ＋２０．５などで置換することにより、磁気モーメントＬ１及び磁気モーメントＬ２の大きさを調整できる。ここで、Ａｌ＋３、Ｓｃ＋３、Ｉｎ＋３は３価の非磁性イオンである。これにより３価のＦｅイオンが配置する元素位置での磁気モーメントの大きさを調整できる。また、非磁性イオンであるＴｉ＋４、Ｚｒ＋４と、磁性イオンであるＮｉ＋２、Ｃｏ＋２、Ｃｏ＋２とを組み合わせたものを、Ｆｅの３価イオンと置き換えることにより、磁気モーメントＬ１及び磁気モーメントＬ２の大きさを調整できる。
【００２７】
らせん磁気構造の存在は、エレクトロマグノンを励起するための必要条件である。らせん磁気構造を有する場合、下記の数式が成り立つ。
【数１】
0006607734.tif 000002
ここで、Ｐｉｊは、分極ゆらぎを指し、Ｓｉ及びＳｊは、それぞれ、Ｓ部分及びＬ部分の磁気モーメントを指す。即ち、［数１］式は、２つの互いに相反する方向を向いた磁気モーメント（Ｓｉ、Ｓｊ）が存在する場合、磁気モーメントＳｉ及び磁気モーメントＳjの積に比例した電気分極が生じることを示す。磁気モーメントＳｉの結晶軸（ｃ結晶軸）方向のゆらぎは、磁気モーメントＳｊ（ｊ＝ｉ＋１）と結合して、ｃ結晶軸方向の分極ゆらぎを励起する（非特許文献１）。ただし、らせん磁気構造は、エレクトロマグノンを励起するための必要条件であって、十分条件ではないことに注意を払う必要がある。つまり、らせん磁気構造であっても、エレクトロマグノンを励起できない場合がある。
【００２８】
以上の通り、テラヘルツ波を吸収するためには、テラヘルツ波の電場成分が、らせん磁気構造により生ずる電気分極を揺することにより、エレクトロマグノンを励起する必要がある。また、高温領域でテラヘルツ波を吸収するためには、高温領域で安定的にらせん磁気構造を形成する必要がある。なお、高温領域とは、２０℃以上の温度を指してよい。より好ましくは、高温領域は４００Ｋ以上の温度である。
【００２９】
図３にＹ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の２００Ｋにおける磁場依存性を示す。縦軸は磁化（μＢ／ｆ．ｕ．）を示し、横軸は磁場強度を示す。本例の磁場強度は、−４ｋＯｅから＋４ｋＯｅまで変化する。曲線はそれぞれ、ｃ結晶軸に平行な磁化及びｃ結晶軸に垂直な磁化を示す。ｃ結晶軸方向の弱磁場印可に対して、磁気モーメントはｃ結晶軸に平行の向きを向く成分をもつ。Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２Ｏ２２はらせん磁性を持たないフェリ磁性体の場合、ｃ結晶軸に平行の磁場印加により、ｃ結晶軸方向の磁気モーメント成分は小さくほとんど傾きを持たない。ｃ結晶軸方向に磁気モーメント成分を持つＹ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２はｃ結晶軸を中心軸としてらせん磁性を示す証左である。磁化のｃ結晶軸成分が有限な値を示すことは、磁気モーメントのコーン角θが有限の値を有することを示す。コーン角θはエレクトロマグノンが励起し得ることを示す。
【００３０】
図４にＹ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の３００Ｋにおける磁場依存性を示す。縦軸は磁化（μＢ／ｆ．ｕ．）を示し、横軸は磁場強度を示す。本例の磁場強度は、−８０ｋＯｅから＋８０ｋＯｅまで変化する。曲線はそれぞれ、ｃ結晶軸に平行な磁化及びｃ結晶軸に垂直な磁化を示す。ｃ結晶軸方向の磁場に対してはｃ結晶軸に平行な磁気モーメント成分はさらに顕著となり大きな磁気モーメントを有する。３００Ｋにおいてもコーン角を有するらせん磁性体であることが分かる。
【００３１】
図５にＹ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の４００Ｋにおける磁場依存性を示す。縦軸及び横軸は、図４の場合と同じである。温度４００Ｋでは、磁化の振る舞いは３００Ｋの低磁場での小さな構造がなくなったこと以外は、ｃ結晶軸成分の磁気モーメントは３００Ｋと同じ程度の大きな値をもつ。以上から、Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２のらせん磁気特性は、常温を越える１２５℃以上まで変化していない。本例の磁場依存性のグラフより、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２が常温を超える温度でらせん磁性体であることを確認できたが、エレクトロマグノンを励起できる材料としては十分条件を満たしただけである。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２が常温を超える温度でエレクトロマグノンを励起できる材料であることの確認は、光照射によりエレクトロマグノンの励起を実証することが必要である。以下、テラヘルツ波で、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２のエレクトロマグノンを励起できることを詳述する。
【００３２】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃにらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２単結晶の結晶方位と光の空間的配置（ａ）、（ｂ）（ｃ）をそれぞれ示す。Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２結晶方位と光の空間的配置とは、Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２に光が入射する場合の、Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の結晶方位と光の入射方向ｋ、電場成分Ｅω及び光の磁場成分Ｈωとの相互の配置関係を示す。光の空間的配置をＹ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の結晶方位に対していずれの配置とするかによって、エレクトロマグノンを励起できるか否かが変わる。
【００３３】
配置（ａ）は、光の進行方向ｋがｃ結晶軸に垂直で、光の電場成分Ｅωがｃ結晶軸に平行で、かつ、光の磁場成分Ｈωがｃ結晶軸に垂直な場合である。また、配置（ｂ）は、光の進行方向ｋがｃ結晶軸に垂直で、光の電場成分Ｅωがｃ結晶軸に垂直で、かつ、光の磁場成分Ｈωがｃ結晶軸に平行な場合である。配置（ｃ）は、光の進行方向ｋがｃ結晶軸に平行で、光の電場成分Ｅω及び光の磁場成分Ｈωが、いずれもｃ結晶軸に垂直な場合である。
【００３４】
図７にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２単結晶の屈折率の虚部κの周波数依存性を示す。屈折率の虚部κは、光の吸収の大きさを示す。縦軸は屈折率の虚部κを示し、横軸は光の周波数（ＴＨｚ）を示す。つまり、図７の曲線は光の吸収スペクトルに対応する。図中の配置（ａ）〜（ｃ）は、図６Ａ〜図６Ｃで示した空間的配置の配置（ａ）〜（ｃ）に対応する。配置（ａ）の場合は、配置（ｂ）及び（ｃ）の場合と比較して、屈折率虚部κが大きくなる。ここで、配置（ａ）は、光の電場成分Ｅωがｃ結晶軸に対して平行な場合であり、配置（ｂ）及び（ｃ）は、光の電場成分Ｅωがｃ結晶軸に対して垂直な場合である。つまり、屈折率虚部κは、光の電場成分Ｅωがｃ結晶軸に対して平行な場合に大きくなる。よって、光の電場成分Ｅωがｃ結晶軸（以下同様）に平行である配置（ａ）の場合に、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、０．３ＴＨｚから１．６ＴＨｚまでの広い領域の光を吸収する。光の電場成分Ｅωがｃ結晶軸に対して平行な場合の配置のみの強い吸収特性は、エレクトロマグノンとテラヘルツ波との相互作用による（非特許文献２）。この吸収特性は４００Ｋ以上の高温まで観察できる。図７に示した吸収特性は、結晶方位依存性を調べるために、後述する方法で作製した単結晶を用いている。結晶軸と光学偏光成分の関係を調べることがエレクトロマグノンを誘起したかどうかの判定条件となるからである。
【００３５】
図８にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の粉末の吸収率の周波数依存性を示す。縦軸は粉末の光の吸収率（％）を示し、横軸は光の周波数（ＴＨｚ）を示す。粉末結晶方位はランダムであるから、粉末試料の吸収率は図７に示した（ａ），（ｂ），（ｃ）の３成分の和である。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、０．３ＴＨｚから１．３５ＴＨｚの周波数領域で６０％以上の大きな吸収率を有する。また、０．６ＴＨｚ以上の高い周波数では、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の吸収率が特に高く、この領域では完全な吸収材として機能する。
【００３６】
らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の粉末形状でテラヘルツ波の強い吸収材となるので、適当な塗料にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の粉末を拡散して使用できる。例えば、塗料をパネルに塗布することにより、テラヘルツ波の散乱波を吸収するパネルを容易に製造できる。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２を用いたテラヘルツ波の吸収材は、空港の探知装置用及びＥＴＣ用に使用できる。このように、本例のテラヘルツ波の吸収材は応用できる範囲が広い。
【００３７】
以上の通り、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、２００Ｋから高温までの広い温度範囲で強い吸収特性を示す。つまり、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、２００Ｋから４００Ｋまでの広い温度範囲において、０．３ＴＨｚ以上のテラヘルツ波を吸収する。これにより、テラヘルツ帯の吸収材としてらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２を実用化できる。
【００３８】
（実施例２）
図９にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の偏光度の周波数依存性を示す。縦軸は偏光度（％）を示し、横軸は光の周波数（ＴＨｚ）を示す。本例の偏光度は、１ｍｍの厚みを有するらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２を用いて測定した。本例の偏光度は、光の強度（Ｅ２）の透過率を用いて計算する。また、計算に用いた偏光は、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２結晶のａｃ面におけるａ偏光とｃ偏光である。０．４テラヘルツ以上のテラヘルツ波で９０％以上の高い偏光度を示す。
【００３９】
以上の通り、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、テラヘルツ波の偏光子として利用できる。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２を偏光子として利用する場合も、基本的な原理は吸収材として利用する場合と同様である。即ち、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２と光の空間的配置が配置（ａ）の場合に、テラヘルツ波がエレクトロマグノンを励起し、配置（ｂ）及び（ｃ）の場合にエレクトロマグノンを励起しないことに基づく。
【００４０】
以上の通り、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２を用いれば、テラヘルツ帯を１つの素子で偏光できる。一方、従来のテラヘルツ波の偏光子は、テラヘルツ波の偏光周波数に応じて、金属細線の間隔を変更する必要がある。例えば、１０μｍ程度の径の金属細線を２５から８０μｍの間隔で配置する。そのため、従来のテラヘルツ波の偏光子は、偏光周波数ごとに金属細線の間隔を変更したグリッド偏光子が必要なので、使い勝手が悪く、かつ、製造コストが高い。
【００４１】
（実施例３）
図１０にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の吸収スペクトルの磁場依存性を示す。縦軸は誘電率虚部（εμ）を示し、横軸は周波数（ＴＨｚ）を示す。本例では、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２に印加する磁場を０Ｔから７Ｔまで１Ｔずつ変更している。印加磁場により、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２のらせん磁気構造のコーン角θを制御できる。これにより、印加磁場に応じて、Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の吸収帯の吸収強度を制御する。
【００４２】
図１１にＹ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２のスペクトル強度の磁場依存性を示す。縦軸はスペクトル強度（ａ．ｕ．）を示し、横軸は磁場強度（Ｔ）を示す。本例では、図１０と同様に、印加磁場を０Ｔから７Ｔまで１Ｔずつ変更した場合のスペクトル強度を比較する。スペクトル強度は、試料に光が入射した後の出射光が有するスペクトルの強度を指す。つまり、スペクトル強度が大きい程、光の吸収率が高いことを示す。０Ｔから７Ｔの印加磁場の範囲では、印加磁場が大きい程スペクトル強度が小さくなる。即ち、０Ｔから７Ｔの印加磁場の範囲では、印加磁場が大きい程、光の吸収率が低く透明になる。これは、コーン角が小さくなり磁気モーメントがｃ結晶軸方向に向くと、エレクトロマグノンは消滅し、吸収強度は小さくなることに対応している。Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２に磁場を印加することにより、光の吸収率を変化させることができる。
【００４３】
（実施例４）
図１２にＹ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の吸収スペクトルの温度依存性を示す。縦軸は誘電率虚部（εμ）を示し、横軸は周波数（ＴＨｚ）を示す。本例では、ＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の温度を１００Ｋから３００Ｋまで５０Ｋずつ変更している。Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の温度上昇に伴い、吸収帯の周波数中心は低周波領域にシフトする。例えば、温度を１００Ｋから３００Ｋまで変化させると、中心周波数は、０．８ＴＨｚから１．５ＴＨｚの広い範囲シフトする。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の温度制御は、ペルチェ素子を使えば簡単に制御できる。
【００４４】
図１３に中心周波数の温度依存性を示す。縦軸は周波数（ＴＨｚ）を示し、横軸は温度（Ｋ）を示す。図１３は、図１２に示したスペクトルから温度毎の中心周波数をプロットしたものである。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の温度上昇に伴い、ほぼ線形的に中心周波数が低下していることが分かる。
【００４５】
中心周波数とは、誘電率虚部が最大となる周波数である。本例では、１ｋＯｅの印加磁場で、１２０ＧＨｚの広い範囲で中心周波数をシフトできる。中心周波数のシフトは、テラヘルツ波を通信に用いる場合に重要な機能である。中心周波数のシフトにより、通信バンドを各利用者別に分配できる。従来の磁気共鳴法を用いる方法では、１ｋＯｅの印加磁場で２．８ＧＨｚ程度しか中心周波数をシフトできない。
【００４６】
（実施例５）
図１４にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の３００Ｋにおける磁場依存性を示す。例えば、らせん磁性体Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＡｌｙＯ２２は、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）２Ｃｕ２Ｆｅ１２−ｙＡｌｙＯ２２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１で表される。ここで、ｘ＝０．７５、ｙ＝１のとき、らせん磁性体Ｙ型フェライトＡ２Ｂ２Ｆｅ１２−ｙＡｌｙＯ２２は、Ｂａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２となる。また、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、実施例１〜４で示したらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａＳｒＣｏ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２のＢａ濃度をＳｒにさらに置き換え、Ｃｏの代わりにＣｕを用いた材料である。ｃ結晶軸に平行な成分は印加磁化に非線形のとびがあるものの有限の値を有しコーン角を有するらせん磁性を示すことが分かる。
【００４７】
図１５にＹ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の磁化の４００Ｋにおける磁場依存性を示す。Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、ｃ結晶軸に平行な磁気モーメントの成分を有し、コーン角θを有するらせん磁性を示す。
【００４８】
図１６にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の屈折率の虚部κの偏光依存性を示す。本例では、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の温度を３００Ｋに設定する。光の電場成分Ｅωがｃ結晶軸に平行である配置の場合に、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、０．４ＴＨｚから１．４ＴＨｚまでの広い領域の光を吸収することがわかる。この強い吸収の偏光特性は、エレクトロマグノンとテラヘルツ波との相互作用に由来するのは上の述べてきたことと同様である。
【００４９】
図１７にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の粉末の吸収率の周波数依存性を示す。本例では、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の温度を３００Ｋに設定する。縦軸は粉末の光の吸収率（％）を示し、横軸は光の周波数（ＴＨｚ）を示す。粉末結晶方位はランダムであるから、粉末試料の吸収率は空間配置（ａ），（ｂ），（ｃ）の３成分の和である。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、０．４ＴＨｚから１．４ＴＨｚの周波数領域で９０％以上の大きな吸収率を有する。また、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、０．5ＴＨｚから１．４ＴＨｚの周波数領域で１００％に近い特に大きな吸収率を有する。即ち、テラヘルツ領域では完全な吸収材として機能する。
【００５０】
以上の通り、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、２００Ｋから高温までの広い温度範囲で強い吸収特性を示す。つまり、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、２００Ｋから４００Ｋまでの広い温度範囲において、０．４ＴＨｚ以上のテラヘルツ波を吸収する。これにより、テラヘルツ帯の吸収材としてらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２を実用化できる。
【００５１】
（実施例６）
図１８にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の偏光度の周波数依存性を示す。本例では、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の温度を３００Ｋに設定する。縦軸は偏光度（％）を示し、横軸は光の周波数（ＴＨｚ）を示す。本例の偏光度は、１ｍｍの厚みを有するらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２を用いて測定した。偏光度は、光の強度（Ｅ２）の透過率を用いて計算する。また、計算に用いた偏光は、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２結晶のａｃ面におけるａ偏光とｃ偏光である。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、テラヘルツ波の偏光子として利用できる。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２を偏光子として利用する場合も、基本的な原理は吸収材として利用する場合と同様である。即ち、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２と光の空間的配置が配置（ａ）の場合に、テラヘルツ波がエレクトロマグノンを励起し、配置（ｂ）及び（ｃ）の場合にエレクトロマグノンを励起しないことに基づく。０．４ＴＨｚから１．２Ｈｚ領域のテラヘルツ帯では、８０％から１００％の高い偏光度を示す。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、テラヘルツ帯の良好な偏光子として利用できることが分かる。
【００５２】
（実施例７）
図１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃにらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率の虚部の磁場依存性を示す。本例では、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の温度を３００Ｋに設定する。縦軸は誘電率虚部Ｉｍ（εμ〕を示し、横軸はエネルギー（ｍｅＶ）を示す。図１９Ａは、磁場強度を０Ｔ、１Ｔ、２Ｔ、２．１Ｔ、２．３Ｔにそれぞれ設定した場合の磁場依存性を示す。図１９Ｂは、磁場強度を２．３Ｔ、２．５Ｔ、３Ｔ、４Ｔにそれぞれ設定した場合の磁場依存性を示す。図１９Ｃは、磁場強度を４Ｔ、５Ｔ、７Ｔにそれぞれ設定した場合の磁場依存性を示す。
【００５３】
磁場強度２０ＫＯｅ＝２Ｔ（テスラ）付近で誘電率の虚部の急激な増大があることが分かる。誘電率の虚部の急激な増大は、Ｓ層の磁気モーメントＬ２に関し、ａｂ面内方向の成分が変化したことによる。つまり、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は、磁場強度に応じて誘電率の虚部が大きく変化するので、磁場制御テラヘルツ波スイッチ素子として利用できる。
【００５４】
図２０にらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率虚部の磁場依存性を示す。縦軸は誘電率虚部ε（Ｈ）−ε（０Ｔ）を示し、横軸は磁場（Ｔ）を示す。磁場強度は、０Ｔから７Ｔまで変化させる。グラフの右側は、磁場強度２〜２．２５Ｔの拡大図である。らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率虚部は、磁場強度２Ｔで増加する。特に、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２の誘電率虚部は２．１Ｔから急激に増加し、その値は１．５の巨大吸収を発生する。このことから、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２に磁場を印加することにより、ｃ結晶軸方向の偏光の吸収強度を増加させることができる。したがって、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２を、磁場制御テラヘルツ波スイッチ素子として利用できる。
【００５５】
（実施例８）
図２１にレーザ光を用いた浮遊溶融帯方式により作成したらせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２単結晶写真を示す。結晶棒の右端部は、ｃ結晶軸方向に垂直のａｂ面に対応する。ｃ結晶軸方向に垂直のａｂ面は、鏡面を有し、光沢があることが分かる。
【００５６】
浮遊溶融帯方式は、鉛直に保持した試料棒の一部を加熱して溶融部をつくり、その液相部を表面張力によって支えながら上あるいは下方に移動させることによって結晶成長させる方式である。浮遊溶融帯方式を用いることにより高品質な単結晶を得ることができる。
【００５７】
らせん磁性体Ｙ型フェライト単結晶は、溶融温度でＹ型組成から異なる組成に変化する分解溶融材料なので、ハロゲンランプを用いた浮遊溶融帯方式では単結晶を得ることができない。しかし、レーザを用いた浮遊溶融帯方式では、試料棒の溶融帯と成長する結晶領域の温度を峻別することが可能であることにより、良質で大型ならせん磁性体Ｙ型フェライト単結晶の作製に成功した。レーザを用いた浮遊溶融帯方式により、らせん磁性体Ｙ型フェライト単結晶を作製するためには、溶融帯温度を精度よく制御する必要がある。また、らせん磁性体Ｙ型フェライト単結晶成長時の酸素雰囲気を５気圧に保持する。
【００５８】
以上、実施例１、３、５に示した通り、本明細書に開示した吸収材は、テラヘルツ波を吸収できる。さらに室温から高温領域まで機能する。また、本明細書に開示した吸収材は粉末にしてパネル面に塗布できるので実用性の高い吸収材として重要である。また、実施例２、６に示した通り、本明細書に開示した偏光子は、テラヘルツ帯を広くカバーできる偏光子として実用に供することができる。
【００５９】
さらに、本明細書に開示したらせん磁性体Ｙ型フェライトは、らせん磁性体Ｙ型フェライトの温度に応じテラヘルツ波の吸収波長のピークを制御できる。らせん磁性体Ｙ型フェライトは、温度により中心周波数を制御して、テラヘルツ波を各バンドに分岐できる。また本明細書に開示したらせん磁性体Ｙ型フェライトは、印加した磁場に応じて吸収強度を制御できる。特に、らせん磁性体Ｙ型フェライトＢａ０．５Ｓｒ１．５Ｃｕ２Ｆｅ１１ＡｌＯ２２は磁場印加により、テラヘルツ波の吸収強度をオン−オフするテラヘルツ波のスイッチ素子として応用できる。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図１】
0006607734.tif 000003
【図２Ａ】
0006607734.tif 000004
【図２Ｂ】
0006607734.tif 000005
【図３】
0006607734.tif 000006
【図４】
0006607734.tif 000007
【図５】
0006607734.tif 000008
【図６Ａ】
0006607734.tif 000009
【図６Ｂ】
0006607734.tif 000010
【図６Ｃ】
0006607734.tif 000011
【図７】
0006607734.tif 000012
【図８】
0006607734.tif 000013
【図９】
0006607734.tif 000014
【図１０】
0006607734.tif 000015
【図１１】
0006607734.tif 000016
【図１２】
0006607734.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0006607734.tif 000020
【図１６】
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【図１７】
0006607734.tif 000022
【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
0006607734.tif 000025
【図１９Ｃ】
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【図２０】
0006607734.tif 000027
【図２１】
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