(57)【要約】【課題】本発明は、磁性ガーネット単結晶膜を液相エピタキシャル成長させる際に使用する融液を攪拌させるための攪拌冶具と基板を融液中で固定させるための基板固定用冶具に関し、磁性ガーネット単結晶膜を育成するときに使用する攪拌用冶具や基板固定用冶具の長寿命化を実現する。【解決手段】攪拌用冶具１は、金又は金を主成分とする材質で長方形平板状に形成されている。攪拌用冶具１は、その一端辺ほぼ中央でセラミック製の攪拌棒６に接続固定されている。攪拌棒６を貴金属製のルツボ４内に搬入して、攪拌棒６先端の攪拌用冶具１をルツボ４内の融液８中に浸し、攪拌棒６を棒の中心軸回りに回転させると攪拌用冶具１も一緒に回転して融液８を攪拌することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液相エピタキシャル法による磁性ガーネット単結晶膜の育成においてルツボ内の融液の攪拌に使用され、金又は金を含む材質で形成されていることを特徴とする磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具。
【請求項２】
液相エピタキシャル法による磁性ガーネット単結晶膜の育成においてルツボ内の融液に基板を浸すために前記基板を固定するために使用され、金又は金を含む材質で形成されていることを特徴とする磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具において、
少なくとも前記融液と接触する部分が金又は金を含む材質で形成されていることを特徴とする磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性ガーネット単結晶膜を液相エピタキシャル成長させる際に使用する融液を攪拌させるための攪拌冶具と基板を融液中で固定させるための基板固定用冶具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液相エピタキシャル法により磁性ガーネット単結晶膜を育成する際、白金を主成分とする貴金属製ルツボに原材料を充填して、電気炉中で９００〜１０００℃程度の温度まで加熱した後に白金を主成分とする貴金属製の攪拌用冶具で原材料の溶融物を攪拌して均一な溶液にする。エピタキシャル成長させるには融液温度を７００〜９００℃程度の育成温度とした後、白金を主成分とする貴金属製冶具でＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）単結晶基板等を固定し、融液に接触させて当該ＧＧＧ基板上に単結晶膜をエピタキシャル成長させる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２９２６９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、白金および白金を主成分とする材質は磁性ガーネット膜を育成するために使用されるＰｂＯやＢｉ２Ｏ３などのフラックスに徐々に溶解する。そのため攪拌用冶具と基板固定用冶具は融液に触れる部分が溶解してやがて使用できなくなる。特に基板固定冶具では基板を固定する部分が融液に接触するため、長時間の育成を行うと基板固定部が溶解して基板が冶具から外れて育成に失敗することがある。また、白金は融液に溶解した後、その一部が磁性ガーネット単結晶に取り込まれる。磁性ガーネット中の白金は光吸収の原因となり、磁性ガーネット単結晶をファラデー回転子に加工した場合、光挿入損失が増大する要因となる。
【０００５】
本発明の目的は、磁性ガーネット単結晶膜を育成するときに使用する攪拌用冶具や基板固定用冶具の長寿命化を実現した磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具を提供することにある。
また、本発明の目的は、磁性ガーネット単結晶から作製するファラデー回転子の光挿入損失の特性を改善に寄与する磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、液相エピタキシャル法による磁性ガーネット単結晶膜の育成においてルツボ内の融液の攪拌に使用され、金又は金を含む材質で形成されていることを特徴とする磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具によって達成される。
【０００７】
また、上記目的は、液相エピタキシャル法による磁性ガーネット単結晶膜の育成においてルツボ内の融液に基板を浸すために前記基板を固定するために使用され、金又は金を含む材質で形成されていることを特徴とする磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具によって達成される。
【０００８】
上記本発明の磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具において、少なくとも前記融液と接触する部分が金又は金を含む材質で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具について図１及び図２を用いて説明する。まず、本実施の形態による磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具である攪拌用冶具の概略の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態による攪拌用冶具１を用いた攪拌状態を示している。図１に示すように、攪拌用冶具１は、金又は金を主成分とする材質で長方形平板状に形成されている。攪拌用冶具１は、その一端辺ほぼ中央でセラミック製の攪拌棒６に接続固定されている。攪拌棒６を貴金属製のルツボ４内に搬入して、攪拌棒６先端の攪拌用冶具１をルツボ４内の融液８中に浸し、攪拌棒６を棒の中心軸回りに回転させると攪拌用冶具１も一緒に回転して融液８を攪拌することができる。
【００１０】
次に、本実施の形態による磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具である基板固定用冶具の概略の構成について図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態による基板固定用冶具２を用いた単結晶膜成長時の状態を示している。図３（ａ）は図２の基板固定用冶具２近傍の部分拡大図である。また、図３（ｂ）は基板固定用冶具２の端部をさらに拡大して示している。図２及び図３に示すように、基板固定用冶具２は、金又は金を主成分とする材質で基板１０を３点で支持する３本（図２及び図３では２本のみ示している）の線状支持部材２ａを有している。各線状支持部材２ａの先端部は図３（ｂ）に示すように、基板１０周端部で基板裏面側に折り曲げられた基板保持部２ｂを有している。
【００１１】
基板固定用冶具２の各線状支持部材２ａは他端部で一つにまとめられてセラミック製の支持棒７に接続固定されている。支持棒７を所定距離だけ貴金属製のルツボ４内に搬入して、支持棒７先端の基板固定用冶具２に保持された基板１０裏面をルツボ４内の融液８中に浸す。そして、支持棒７を棒の中心軸回りに回転させると、基板固定用冶具２と共に基板１０も一緒に回転して基板１０裏面に融液８を十分接触させることができる。このとき、各線状支持部材２ａの先端の基板保持部２ｂは、図３（ｂ）に示すように、基板１０裏面と共に融液８中に浸されている。
【００１２】
ここにおいて、少なくとも融液８と接触する部分が金又は金を主成分とする材質により攪拌用冶具１と基板固定用冶具２を形成することにより、攪拌用冶具１と基板固定用冶具２を長寿命にすることができる。金は白金に比べてイオンになりにくい傾向があるため、金又は金を主成分とする材質で作製された磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具１，２は白金製の冶具より融液に溶解しにくい。その結果、これらの冶具の寿命は白金製のものと比較して２０〜３０倍に伸ばすことができる。さらに金が融液８にわずかしか溶解しないため、磁性ガーネット単結晶に金が取り込まれることがない。そのため金又は金を主成分とする材質で作製された磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具１，２を使って単結晶膜を育成し、ファラデー回転子に加工した場合には当該ファラデー回転子の光挿入損失の増大を抑制することが可能となる。
【００１３】
以下、実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。
〔実施例１〕
金製のルツボ４にＧｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇｅ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ４内の材料を溶解し、本実施例における磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具である金製の攪拌用冶具１を使用して融液８を攪拌した。その後、攪拌用冶具１を塩酸で洗浄し、攪拌前後の冶具の重量を測定した。その重量減少量はわずか０．０２ｇであった。
【００１４】
次に、本実施例における磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具である金製の基板固定用冶具２にＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板１０を取り付けて炉内に投入し、８５０℃まで炉温を下げてから基板１０の裏面を融液８に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍの磁性ガーネット単結晶膜が得られた。
【００１５】
基板固定用冶具２の融液８に接触する部分で特に溶解した痕跡は認められなかった。育成した単結晶膜に研磨加工を施してから反射防止膜の成膜を行い、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５°となるファラデー回転子を作製した。当該ファラデー回転子の波長１．５５μｍでの光挿入損失を測定したところ０ｄＢであった。
【００１６】
同じ基板固定用冶具２を用いて同様な育成を繰り返したところ、７０回の育成を行ったところまで基板１０を固定することができ、基板固定用冶具２としての機能を十分に果たすことができた。
【００１７】
〔実施例２〕
金製のルツボ４にＧｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇｅ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ４内の材料を溶解し、本実施例における磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具であるジルコニア微粒子で分散強化した金製の攪拌用冶具１を使用して融液を攪拌した。その後、攪拌用冶具１を塩酸で洗浄し、攪拌前後の冶具の重量を測定した。その重量減少量はわずか０．０２ｇであった。
【００１８】
次に、本実施例における磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具であるジルコニア微粒子で分散強化した金製の基板固定用冶具２にＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板１０を取り付けて炉内に投入し、８５０℃まで炉温を下げてから基板１０の裏面を融液８に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍの磁性ガーネット単結晶膜が得られた。
【００１９】
基板固定用冶具２の融液８に接触する部分で特に溶解した痕跡は認められなかった。育成した単結晶膜に研磨加工を施してから反射防止膜の成膜を行い、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５°となるファラデー回転子を作製した。当該ファラデー回転子の波長１．５５μｍでの光挿入損失を測定したところ０ｄＢであった。
【００２０】
同じ基板固定用冶具２を用いて同様な育成を繰り返したところ、７５回の育成を行ったところまで基板１０を固定することができ、基板固定用冶具２としての機能を十分に果たすことができた。
【００２１】
〔実施例３〕
金製のルツボ４にＧｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇｅ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ４内の材料を溶解し、本実施例における磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具である白金を５重量％加えた金合金製の攪拌用冶具１を使用して融液８を攪拌した。その後、攪拌用冶具１を塩酸で洗浄し、攪拌前後の冶具の重量を測定した。その重量減少量はわずか０．０３ｇであった。
【００２２】
次に、本実施例における磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具である白金を５重量％加えた金合金製の基板固定用冶具２にＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板１０を取り付けて炉内に投入し、８５０℃まで炉温を下げてから基板１０の裏面を融液８に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍの磁性ガーネット単結晶膜が得られた。
【００２３】
基板固定用冶具２の融液２に接触する部分で特に溶解した痕跡は認められなかった。育成した単結晶膜に研磨加工を施してから反射防止膜の成膜を行い、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５°となるファラデー回転子を作製した。当該ファラデー回転子の波長１．５５μｍでの光挿入損失を測定したところ０．０１ｄＢであった。
【００２４】
同じ基板固定用冶具２を用いて同様な育成を繰り返したところ、６０回の育成を行ったところまで基板１０を固定することができ、基板固定用冶具２としての機能を十分に果たすことができた。
【００２５】
〔比較例〕
白金製のルツボ４にＧｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｇｅ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ４内の材料を溶解し、白金製の攪拌用冶具を使用して融液８を攪拌した。攪拌に使用した冶具を塩酸で洗浄し、攪拌前後の冶具の重量を測定した。その重量減少量は０．５ｇに達していた。
【００２６】
次に、ＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板１０を白金製の固定冶具に取り付けて炉内に投入し、８５０℃まで炉温を下げてから基板１０の裏面を融液８に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍの磁性ガーネット単結晶膜が得られた。基板固定冶具の融液８に接触する部分で一部溶解した痕跡が認められた。
【００２７】
育成した単結晶膜に研磨加工を施してから反射防止膜の成膜を行い、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５°となるファラデー回転子を作製した。当該ファラデー回転子の波長１．５５μｍでの光挿入損失を測定したところ０．０５ｄＢであった。
【００２８】
同じ基板固定冶具を用いて同様な育成を繰り返したところ、３回の育成を行ったところで基板１０を固定することができなくなり、基板固定冶具としての機能を十分に果たすことができなかった。
【００２９】
以上のように、少なくとも融液と接触する部分が金又は金を主成分とする材質で作製された冶具によれば、白金又は白金を主成分とする材質で作製された冶具と比較して寿命を２０〜３０倍に伸ばすことができる。また、少なくとも融液と接触する部分が金又は金を主成分とする材質で作製された冶具を使って単結晶膜を育成してファラデー回転子に加工した場合には、回転子の光挿入損失をほぼ０ｄＢにすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、磁性ガーネット単結晶膜を育成するときに使用する攪拌用冶具や基板固定用冶具の長寿命化を実現できる。
また、本発明によれば、磁性ガーネット単結晶から作製するファラデー回転子の光挿入損失の特性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具である攪拌用冶具の概略の構成について説明する図である。
【図２】本発明の一実施の形態による磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具である基板固定用冶具の概略の構成について説明する図である。
【図３】本発明の一実施の形態による磁性ガーネット単結晶膜育成用冶具である基板固定用冶具の概略の構成について説明する図である。
【符号の説明】
１  攪拌用冶具
２  基板固定用冶具
２ａ  線状支持部材
２ｂ  基板保持部
６  攪拌棒
７  支持棒
８  融液
１０  基板
【図１】
2004269291.tif 000003
【図２】
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【図３】
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