(57)【要約】【課題】磁気光学媒体を用いて磁気情報を読取り、評価するための方法及び装置の提供【解決手段】磁気情報を含む物体の磁気情報を磁気検出手段によって読取るとともに評価する磁気情報の読取・評価方法において、該磁気検出手段として、ガーネット単結晶基板の特定結晶面に下記の化学式で表されるＢｉ置換磁性ガーネット膜を成膜してなる磁気光学媒体を用い、この磁気検出手段によって、評価対象物が有する磁気情報の磁気分布を検出し、検出された磁気分布に基づいて、上記磁気情報を読取るとともに評価する。    化学式：（ＢｉwＲ1-wーxＰｂx）3（ＭyＦｅ1-y）5Ｏ12        ただし、        Ｒ＝Ｌｕ、Ｙｂから選ばれる１種または２種        Ｍ＝Ｇａ、Ａｌから選ばれる１種または２種        ０．２５≦ｗ≦０．７、  ０≦ｘ≦０．０５、  ０≦ｙ≦０．２４【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気情報を磁気光学効果を用いた磁気検出手段によって読取るとともに評価する磁気情報の読取・評価方法において、該磁気検出手段が、ガーネット単結晶基板の特定結晶面に下記の化学式で表されるＢｉ置換磁性ガーネット膜を成膜してなる磁気光学媒体からなり、該磁気検出手段によって、磁気情報の磁気分布を検出し、検出された磁気分布に基づいて、上記磁気情報を読取るとともに評価することを特徴とする磁気情報の読取・評価方法。
化学式：（ＢｉwＲＥ1-wーxＰｂx）3（ＭyＦｅ1-y）5Ｏ12
ただし、
ＲＥ＝Ｌｕ、Ｙｂから選ばれる１種または２種
Ｍ＝Ｇａ、Ａｌから選ばれる１種または２種
０．２５≦ｗ≦０．７
０≦ｘ≦０．０５
０≦ｙ≦０．２４
【請求項２】
前記磁気情報が電磁気相互作用により誘起されたものであることを特徴とする請求項１に記載の磁気情報の読取・評価方法。
【請求項３】
キュリー温度以下の読取温度において、前記Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の、格子定数が、下記の格子整合条件：
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０２Åを満たし、かつ、前記Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の磁化容易軸が膜面に平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気情報の読取・評価方法。
【請求項４】
前記ガーネット単結晶基板が、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12基板、Ｓｍ3Ｇａ5Ｏ12基板、Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12基板、及び、ＣａＭｇＺｒ置換Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２基板から選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気情報の読取・評価方法。
【請求項５】
前記特定結晶面が、（１００）面又は（１１１）面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気情報の読取・評価方法。
【請求項６】
キュリー温度以下の読取温度において、前記格子整合条件が、
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０１Å
であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気情報の読取・評価方法。
【請求項７】
磁気情報を磁気光学効果を用いた磁気検出手段によって読取るとともに評価する磁気情報の読取・評価装置において、
（ａ）ガーネット単結晶基板の特定結晶面に下記（ii）の条件を満たし、下記（iii）の化学式で表されるＢｉ置換磁性ガーネット膜を成膜してなる磁気光学媒体からなる磁気情報の磁気分布を検出する磁気検出手段と、
（ii）磁化容易軸が膜面に平行である。
（iii）化学式：（ＢｉwＲＥ1-wーxＰｂx）3（ＭyＦｅ1-y）5Ｏ12
ただし、
ＲＥ＝Ｌｕ、Ｙｂから選ばれる１種または２種
Ｍ＝Ｇａ、Ａｌから選ばれる１種または２種
０．２５≦ｗ≦０．７
０≦ｘ≦０．０５
０≦ｙ≦０．２４
（ｂ）該磁気検出手段を、磁気情報源に近接せしめて保持する近接保持手段と、
（ｃ）上記磁気検出手段の偏向量に基づいて磁気情報を読取るとともに評価する読取・評価手段と
を備えることを特徴とする磁気情報の読取・評価装置。
【請求項８】
磁気情報を磁気光学効果を用いた磁気検出手段によって読取るとともに評価する磁気情報の読取・評価装置において、
（ａ）ガーネット単結晶基板の特定結晶面に下記（ｉ）及び（ii）の条件を満たし、下記（iii）の化学式で表されるＢｉ置換磁性ガーネット膜を成膜してなる磁気光学媒体からなる磁気情報の磁気分布を検出する磁気検出手段と、
（ｉ）キュリー温度以下の読取温度において、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の、格子定数が、下記の格子整合条件を満たす。
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０２Å
（ii）磁化容易軸が膜面に平行である。
（iii）化学式：（ＢｉwＲＥ1-wーxＰｂx）3（ＭyＦｅ1-y）5Ｏ12
ただし、
ＲＥ＝Ｌｕ、Ｙｂから選ばれる１種または２種
Ｍ＝Ｇａ、Ａｌから選ばれる１種または２種
０．２５≦ｗ≦０．７
０≦ｘ≦０．０５
０≦ｙ≦０．２４
（ｂ）該磁気検出手段を、磁気情報源に近接せしめて保持する近接保持手段と、
（ｃ）上記磁気検出手段の偏向量に基づいて磁気情報を読取るとともに評価する読取・評価手段と
を備えることを特徴とする磁気情報の読取・評価装置。
【請求項９】
前記ガーネット単結晶基板が、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12基板、Ｓｍ3Ｇａ5Ｏ12基板、Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12基板、及び、ＣａＭｇＺｒ置換Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２基板から選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項７又は８に記載の磁気情報の読取・評価装置。
【請求項１０】
前記特定結晶面が、（１００）面又は（１１１）面であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の磁気情報の読取・評価装置。
【請求項１１】
前記格子整合条件が、
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０１Å
であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の磁気情報の読取・評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面内磁化ガーネット膜の磁気光学効果（ファラデー効果）を利用して磁気情報を読取り、評価するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気カード、磁気テープ等の磁気記録媒体及びＭＲＡＭ、磁気ヘッド等のデバイスにおける磁性材料の磁化状態を読取って評価する手法の一つとして、磁場によって容易に磁化される磁気光学膜を磁場センサーとして用い、この磁性膜の磁気光学効果を利用して、偏光顕微鏡により観察する手法がある。
【０００３】
この方法の原理を図１に基づいて説明する。
図１において、試料室３内において磁気光学媒体１を測定対象である磁気的情報を有する試料２に近接配置する。なお、試料室３は、低温での測定や真空化での測定の場合、必要に応じて用いればよい。これによって、磁気光学媒体のＢｉ置換磁性ガーネット膜１は、試料２の磁気的情報によって形成される磁場によって磁化される。そして試料２の磁気的情報を反映した磁性膜に、光源４からの光をポーラライザー５を通し、次いでミラー６で反射した光を試料室３のガラス窓７を通して磁気光学媒体のＢｉ置換磁性ガーネット膜１に照射する。入射光は磁気光学媒体のＢｉ置換磁性ガーネット膜１の磁化された部分を通過する際にファラデー効果によって偏光面が回転され、次いで磁気光学媒体１の表面に形成されたミラー膜又は試料によって反射され、反射光は再びＢｉ置換磁性ガーネット膜１を通過して更に偏光面が回転される。このようにして、磁化された部分と磁化されない部分とでは偏光面の異なる回転角を有するようになる。この反射光を対物レンズ８、アナライザー９を介してＣＣＤカメラで読取ると試料２の磁化状態が光の明暗のコントラストとなって現れる。これをコンピューターで解析することにより磁化の状態を定量的に評価することができる。
【０００４】
ところで、磁性膜には、磁化容易軸が膜面に垂直である垂直磁化膜と、磁化容易軸が膜面に平行である面内磁化膜とがあるが、前記したような、磁化の状態を光りの明暗として視覚的に観察するためにはＢｉ置換磁性ガーネット膜は面内磁化膜であることが必要であり、しかも、その空間分解能が高分解能であることが必要である。
【０００５】
磁化容易軸が膜面に平行であるＢｉ置換磁性ガーネット膜は特許文献１に開示されており、このＢｉ置換磁性ガーネット膜は、次に記載するような組成を有している。
（ＢｉxＮｄyＰｂzＬｕ3-x-y-z） (ＡｌuＬuyＦｅ5-u-v)(Ｏ12)
但し、ｘ＝０．４〜１．２、ｙ＝０．２〜０．４、ｚ＝０．０〜０．２、
ｕ＝０．０〜０．２、ｖ＝０．０〜０．２
【０００６】
特許文献１には、上記ガーネット膜が光通信や制御システムにおける光アイソレータ、光サーキュレータ、光変調器等の磁気光学素子として用いられることについては記載があるが、本件発明におけるような磁気光学磁束を観察・評価するためのガーネット膜として用いることについては記載がない。
【０００７】
また、非特許文献１には、ガーネット基板上にガーネット膜を液相エピタキシャル法によって形成させて磁気光学媒体についての記載があり、また、この磁気光学媒体を、高温超電導体材料に侵入する磁束密度を磁気光学的手法によって視覚化し、高温超電導体の特性を評価するためのセンサー媒体として用いることについても記載がある。
しかしながら、この文献にはガーネット膜の組成の詳細については具体的な記載がない。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−１２３１２０号公報
【非特許文献１】INTERNATIONAL CONFERENCE ON MAGNETISM (Roma,Italy,July27-August1,2003):Abstracts  page  553
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、磁場センサーとして用いるのに適した、磁化容易軸が膜面に平行であり、ファラデー効果が大きく、かつ、高い空間分解能を有する磁気光学媒体を用いて、磁化されている材料の磁気情報を読取って評価するための方法及び装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は下記の構成を備えた本発明によって解決することができる。
（１）磁気情報を磁気光学効果を用いた磁気検出手段によって読取るとともに評価する磁気情報の読取・評価方法において、該磁気検出手段が、ガーネット単結晶基板の特定結晶面に下記の化学式で表されるＢｉ置換磁性ガーネット膜を成膜してなる磁気光学媒体からなり、該磁気検出手段によって、磁気情報の磁気分布を検出し、検出された磁気分布に基づいて、上記磁気情報を読取るとともに評価することを特徴とする磁気情報の読取・評価方法。
化学式：（ＢｉwＲＥ1-wーxＰｂx）3（ＭyＦｅ1-y）5Ｏ12
ただし、
ＲＥ＝Ｌｕ、Ｙｂから選ばれる１種または２種
Ｍ＝Ｇａ、Ａｌから選ばれる１種または２種
０．２５≦ｗ≦０．７
０≦ｘ≦０．０５
０≦ｙ≦０．２４
【００１１】
（２）前記磁気情報が電磁気相互作用により誘起されたものであることを特徴とする上記（１）の磁気情報の読取・評価方法。
（３）キュリー温度以下の読取温度において、前記Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の、格子定数が、下記の格子整合条件：
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０２Å
を満たし、かつ、前記Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の磁化容易軸が膜面に平行であることを特徴とする上記（１）、（２）の磁気情報の読取・評価方法。
（４）前記ガーネット単結晶基板が、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12基板、Ｓｍ3Ｇａ5Ｏ12基板、Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12基板、及び、ＣａＭｇＺｒ置換Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２基板から選ばれるいずれかであることを特徴とする上記（１）〜（３）の磁気情報の読取・評価方法。
（５）前記特定結晶面が、（１００）面又は（１１１）面であることを特徴とする上記（１）〜（４）の磁気情報の読取・評価方法。
（６）キュリー温度以下の読取温度において、前記格子整合条件が、
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０１Å
であることを特徴とする上記（１）〜（５）の磁気情報の読取・評価方法。
【００１２】
（７）磁気情報を磁気光学効果を用いた磁気検出手段によって読取るとともに評価する磁気情報の読取・評価装置において、
（ａ）ガーネット単結晶基板の特定結晶面に下記（ii）の条件を満たし、下記（iii）の化学式で表されるＢｉ置換磁性ガーネット膜を成膜してなる磁気光学媒体からなる磁気情報の磁気分布を検出する磁気検出手段と、
（ii）磁化容易軸が膜面に平行である。
（iii）化学式：（ＢｉwＲＥ1-wーxＰｂx）3（ＭyＦｅ1-y）5Ｏ12
ただし、
ＲＥ＝Ｌｕ、Ｙｂから選ばれる１種または２種
Ｍ＝Ｇａ、Ａｌから選ばれる１種または２種
０．２５≦ｗ≦０．７
０≦ｘ≦０．０５
０≦ｙ≦０．２４
（ｂ）該磁気検出手段を、磁気情報源に近接せしめて保持する近接保持手段と、
（ｃ）上記磁気検出手段の偏向量に基づいて磁気情報を読取るとともに評価する読取・評価手段と
を備えることを特徴とする磁気情報の読取・評価装置。
【００１３】
（８）磁気情報を磁気光学効果を用いた磁気検出手段によって読取るとともに評価する磁気情報の読取・評価装置において、
（ａ）ガーネット単結晶基板の特定結晶面に下記（ｉ）及び（ii）の条件を満たし、下記（iii）の化学式で表されるＢｉ置換磁性ガーネット膜を成膜してなる磁気光学媒体からなる磁気情報の磁気分布を検出する磁気検出手段と、
（ｉ）キュリー温度以下の読取温度において、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の、格子定数が、下記の格子整合条件を満たす。
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０２Å
（ii）磁化容易軸が膜面に平行である。
（iii）化学式：（ＢｉwＲＥ1-wーxＰｂx）3（ＭyＦｅ1-y）5Ｏ12
ただし、
ＲＥ＝Ｌｕ、Ｙｂから選ばれる１種または２種
Ｍ＝Ｇａ、Ａｌから選ばれる１種または２種
０．２５≦ｗ≦０．７
０≦ｘ≦０．０５
０≦ｙ≦０．２４
（ｂ）該磁気検出手段を、磁気情報源に近接せしめて保持する近接保持手段と、
（ｃ）上記磁気検出手段の偏向量に基づいて磁気情報を読取るとともに評価する読取・評価手段と
を備えることを特徴とする磁気情報の読取・評価装置。
（９）前記ガーネット単結晶基板が、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12基板、Ｓｍ3Ｇａ5Ｏ12基板、Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12基板、及び、ＣａＭｇＺｒ置換Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２基板から選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項７又は８に記載の磁気情報の読取・評価装置。
（１０）前記特定結晶面が、（１００）面又は（１１１）面であることを特徴とする上記（７）〜（９）の磁気情報の読取・評価装置。
（１１）前記格子整合条件が、
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０１Å
であることを特徴とする上記（８）〜（１０）の磁気情報の読取・評価装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の読取・評価方法においては、磁気検出手段として磁化容易軸が膜面に平行であるＢｉ置換磁性ガーネット膜を用いているので、評価対象である磁気情報を磁気光学効果を用いて高空間分解能で検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明において磁気検出手段として用いる磁気光学媒体は、ガーネット単結晶基板と、該ガーネット単結晶基板の特定結晶面に成膜されたＢｉ置換磁性ガーネット膜とからなる。
ガーネット単結晶基板とはガーネット構造を有する単結晶基板であり、好ましくはＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２、Ｓｍ３Ｇａ５Ｏ１２、Ｎｄ３Ｇａ５Ｏ１２、ＣａＭｇＺｒ置換Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２を用いることができるが、より好ましいのはＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２である。
ガーネット単結晶基板の結晶を成長させる面は（１００）面又は（１１１）面であることが好ましい。
【００１６】
本発明におけるＢｉ置換磁性ガーネット膜は次の化学式で表される。
化学式：（ＢｉwＲＥ1-wーxＰｂx）3（ＭyＦｅ1-y）5Ｏ12
ここで、ＲＥはＬｕ、Ｙｂから選ばれる１種または２種であり、ＭはＧａ、Ａｌから選ばれる１種または２種である。
また、ｗ，ｘ，ｙはそれぞれ次の条件を満たす。
０．２５≦ｗ≦０．７、  ０≦ｘ≦０．０５、  ０≦ｙ≦０．２４
【００１７】
本発明の磁気光学媒体の模式図を図２に示す。
磁気光学媒体は、ガーネット単結晶基板２１とこの単結晶基板２１上にエピタキシャル成長させたＢｉ置換磁性ガーネット膜２２とからなる。使用に際しては、測定対象物の表面の光反射率が高い（金属的な光沢を有している）ときは磁気光学媒体をそのまま用い、測定対象物の光反射率が低いときは、ガーネット膜２２の表面に光を反射するため銀などからなるミラー膜２３を形成する。
【００１８】
Ｂｉ置換磁性ガーネット膜は、Ｂｉ置換磁性ガーネット成分およびフラックス成分を構成する元素の酸化物原料を所定の組成比で混合、溶融して得られる融液中に、ガーネット単結晶基板の特定結晶面の両面もしくは片面を接触させることにより、特定結晶面上に融液中からＢｉ置換磁性ガーネットをエピタキシャル成長させる液相エピタキシャル法によって成膜することができる。
この場合、フラックス成分としてはＰｂＯ、Ｂ２Ｏ３等を用いることができる。
【００１９】
この融液の組成について、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ4、Ｒ5を下記のように定義する。
Ｒ１＝Ｆｅ２Ｏ３／ＲＥ２Ｏ３
Ｒ２＝Ｆｅ２Ｏ３／Ｍ２Ｏ３
Ｒ３＝ＰｂＯ／Ｂ２Ｏ３
Ｒ4＝（ＲＥ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｍ２Ｏ３）／（Ｂｉ２Ｏ３＋ＲＥ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｍ２Ｏ３＋ＰｂＯ＋Ｂ２Ｏ３）
Ｒ5＝ＰｂＯ／Ｂｉ２Ｏ３
ＲＥ=Ｌｕ、Ｙｂから選ばれる１種または２種、
Ｍ＝Ｇａ、Ａｌから選ばれる１種または２種
【００２０】
そして、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜を成膜する融液は上記のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ4、Ｒ5が、下記の条件を満たすことが好ましい。
９．０≦Ｒ１≦２５．０、    Ｒ２≧５．０    ５．０≦Ｒ３≦２０．０
０．１０≦Ｒ4≦０．１５、    １．５≦Ｒ5≦４．０
上記の条件を満たすことによって、磁化容易軸が膜面に平行であるＢｉ置換磁性ガーネット膜を成膜することが可能となる。
【００２１】
また、結晶を成長させるに際しては、結晶成長用の融液の温度を下記式（ｚ）で定義される過冷度ΔＴを３０℃≦ΔＴ≦１５０℃、好ましくは４０℃〜１２０℃に維持して行う。
式（ｚ）：過冷度ΔＴ＝融液の飽和温度−成膜温度
Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の磁化容易軸が膜面に平行であるようにするには融液の過冷度を上記の条件にすることが必要である。上記の条件を外れると磁化容易軸が膜面に垂直である部分が形成されやすくなり、好ましくない。
【００２２】
これは、融液の過冷度を上記の条件にすることにより、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数とガーネット基板の格子定数とが、キュリー温度以下の読取温度において、下記の格子整合条件を満たすようになり、この結果、面内磁化膜が形成されやすくなるためであると考えられる。
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０２Å
また、前記格子整合条件は、下記の条件であることがより好ましい。
０≦(Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の格子定数−ガーネット基板の格子定数)≦０．０１Å
また、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜のキュリー温度以下において上記条件を満たしていることが好ましい。
融液は、一旦、飽和温度以上に加熱し、その後、成膜温度に達するまで静置してから成膜することが好ましい。これは、融液の組成と温度を均一にするためである。
【００２３】
結晶を成長させるに際しては、融液に浸漬したガーネット基板を３０ｒｐｍ以上の回転速度、より好ましくは、５０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍの回転速度で、一方向もしくは周期的に方向を変えて回転させることが望ましく、これにより均質で特性の良好な膜を成長させることができる。
【００２４】
成膜後のＢｉ置換磁性ガーネット膜には融液中のフラックス成分が付着していることがある。このフラックスは硝酸でエッチングすることによっても完全に除去することができないが、硝酸でエッチングした後、熱リン酸でエッチングし、更に硝酸でエッチングすることによって完全に除去することができる。この場合、熱リン酸の温度は１００℃以上とすることが好ましい。
【００２５】
本発明の読取・評価装置の用途としては次のものを挙げることができる。
（室温での応用）
・磁気テープ、フレキシブルディスク等の磁気記録媒体の評価
・磁性インクを用いた紙幣の真偽判定
・スピントロニクスデバイス（MRAM（Magnetoresistive Random Access Memory）、磁気ヘッド、磁気センサー等）の評価
・ＩＣ回路の電流分布の動的評価
・ＩＣ回路の欠陥評価
・磁性半導体（磁気ヘッド、磁性半導体等）の評価
【００２６】
（超電導体への応用）
・超電導線材の臨界電流特性（弱結合評価，Ｊｃ分布、自己磁場、交流応答等）の評価、解析
・ジョセフソン接合デバイス
・超電導体評価と磁束量子観察
【００２７】
装置の構成としては、既に磁気情報を有している試料を評価する場合には図１に示したような構成の装置を用いることができる。また、外部から磁場を印加して試料２に磁気情報を帯びさせて、この磁気情報を観察する場合には図３に示したような磁場を印加するためのコイル装置が必要となり、また、超電導体の超電導温度での特性を観察するには図３に示したような液体ヘリウム等の冷媒によって冷却される冷却ホルダー１０が必要となる。  
【実施例】
【００２８】
以下に、本発明の実施例を比較例と共に示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２９】
［実施例1］
＜（Ｂｉ，Ｌｕ）３（Ｇａ，Ｆｅ）５Ｏ１２の作製＞
（融液の作製）
Ｂｉ置換磁性ガーネット膜成分とフラックス成分である、Ｆｅ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，Ｂｉ２Ｏ３，Ｌｕ２Ｏ３，ＰｂＯ，Ｂ２Ｏ３などの原料酸化物を、下記式で定義するＲ１、Ｒ２、Ｒ4、Ｒ5の比が、Ｒ１＝１０、Ｒ２＝６．５、Ｒ３＝１０、Ｒ４＝０．１３、Ｒ5＝２．５になるように秤量し、アルミナ乳鉢とアルミナ乳棒を用いて、３時間混合した。
【００３０】
【数１】
2005291707.tif 000002
【００３１】
この組成における融液の飽和温度Ｔｓは実験的に８１５℃と求められた。
混合粉末を直径６０ｍｍ、高さが５０ｍｍの白金坩堝に充填し、１０時間かけて８００℃まで昇温した。この温度で、混合粉末の一部を直径１０ｍｍ、高さが５ｍｍのペレットに成形し、２〜３個、坩堝にチャージした。このように、時間をかけて加熱したのは、原料酸化物の噴きこぼれを抑制するためである。この状態での液面高さは、約２０ｍｍであった。融液の測温は、液面より高さが０．５ｍｍの位置に、白金−白金ロジウム熱電対が入ったアルミナ保護管を固定して行った。また、必要に応じて、直接融液内に浸して測温した。その後、再び１０５０℃まで３時間かけて昇温し、アルミナ製シャフトに固定した白金板を融液に浸し、３時間撹拌した。撹拌後、白金板を取り出し、融液を５時間、静置した。静置後、融液を成膜温度（Ｔｇ＝７５４．２℃）まで降温した。この時の過冷度ΔＴは、［ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔｇ］と定義されるので、ΔＴ＝６０．８℃に相当する。
【００３２】
（Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の成膜）
アルミナ製シャフトに固定した白金製ホルダーで、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２（ＧＧＧ）基板（直径が１インチ、厚さ０．５ｍｍ）を水平に保持し、融液の表面近傍の位置で予備加熱した後、基板を融液に片面だけ浸し、１００ｒｐｍの速度で回転しながら、５分保持し、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜を成長させた。また、ＧＧＧ基板の方位は＜１００＞とした。融液から引き上げた基板を１０００ｒｐｍの高速回転で、表面の融液を振り切った後、３０分かけて炉から取り出した。その後、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜を１０％硝酸溶液で５分洗浄した後、１５０℃の熱リン酸で３０秒、更にその後、１０％硝酸溶液で５分洗浄した。その後、純水で１分、アセトンで３０秒洗浄した。
得られた磁気光学媒体のＢｉ置換磁性ガーネット膜の組成は（Ｂｉ，Ｌｕ）３（Ｇａ，Ｆｅ）５Ｏ１２であった。
【００３３】
（ミラー層の蒸着）
図２に示すように、磁気光学媒体のＢｉ置換磁性ガーネット膜２２の表面にミラー膜２３として光反射率の高いＡｇを５０００Å程度蒸着した。
【００３４】
（磁場検出器）
Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の上に銀を蒸着して得た磁気光学媒体を図３に示す装置にセットした。図３に示した装置は、温度を４．２Ｋ〜室温まで可変とすることができ、また、外部磁場を０〜２０００Ｇまで発生することができる。図３において、試料２を装着せずに室温で測定したＢｉ置換磁性ガーネット膜の外部磁場に対する輝度の変化を図４に示す。図４に示すように、試料外部磁場の増大につれて、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の輝度が明るくなっている。このように、本発明において用いる磁気光学媒体は磁場センサーとして利用出来ることが分かる。
【００３５】
［比較例１］
成膜用の融液を実施例１と同様な方法で作製した。成膜方法は実施例１において過冷度をΔＴ＝４５．４℃としたことを除いて実施例１と同様な方法で行った。
Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の上に光反射率の高いＡｇを５０００Å程度蒸着した。この銀を蒸着した磁気光学媒体を図１に示す装置にセットした。この時、図３に示した装置の模式図において示した試料２は装着していない。
Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の外部磁場に対する変化を図５に示す。また、測定温度は室温である。試料外部磁場の増大につれて、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜の磁区の幅が大きくなっていく様子が分かる。このことから、得られたＢｉ置換磁性ガーネット膜は垂直磁化膜であることがわかる。この時、磁場の変動に対する磁区幅の変化を平均化することで、磁場センサーとして利用出来るものの、実施例１のＢｉ置換磁性ガーネット膜のように輝度の差によって検出するものではないため、実施例１のものに比較して定量化、高分解能化に適さない。
また、磁区の幅で空間分解能が制限されてしまうので、実施例１のＢｉ置換磁性ガーネット膜に比較して空間分解能が低下する。
【００３６】
［実施例２］
＜磁気読取り装置−１＞
実施例１に記載した方法により作製したミラー層を蒸着した磁気光学媒体を図３に示す装置にセットした。図３において示した試料２としてはフレキシブルディスクを用いた。測定温度は室温とし、磁場は印加しなかった。図６（ａ）にフレキシブルディスクを、図６（ｂ）にＢｉ置換磁性ガーネット膜でフレキシブルディスクを観察した結果を示す。図６（ｂ）から、明瞭な磁気信号を読取ることができる。
【００３７】
［実施例３］
＜磁気読取り装置−２＞
実施例１に記載した方法により作製したミラー層を蒸着した磁気光学媒体を図３に示すようにセットした。図３において示した試料２としては航空券の半券を用いた。測定温度は室温とし磁場は印加しなかった。図７（ａ）に航空券の半券を示し、図７（ｂ）にＢｉ置換磁性ガーネット膜で航空券の半券を観察した結果を示す。図７（ｂ）から、明瞭な磁気信号を読取ることができる。
【００３８】
［実施例４］
＜磁気読取り装置−３＞
実施例１に記載した方法により作製したＢｉ置換磁性ガーネット膜にミラー層を蒸着した磁気光学媒体を図２に示すようにセットした。図３において示した試料２としては図８（ａ）に示したようにクレジットカードを用いた。測定温度は室温とし磁場は印加しなかった。図８（ｂ）に、Ｂｉ置換磁性ガーネット膜でクレジットカードを観察した結果を示す。図８（ｂ）から、明瞭な磁気信号を読取ることができる。
【００３９】
［比較例２］
比較例１で得られた垂直磁化膜を用いて、実施例２〜４で用いたフレキシブルディスク、航空券の半券、クレジットカードを図３に示す装置を用いて、室温で磁場を印加することなく観察したところ、空間分解能が低いために、明瞭に磁気パターンを観察することが出来なかった。
【００４０】
［実施例５］
＜超電導材料の評価装置−１＞
実施例１に記載した方法により作製したミラー層を蒸着した磁気光学媒体を図３に示すようにセットした。図３において示した試料２としてはＹＢＣＯ超電導線材を用いた。測定温度は４０Ｋとした。図９にＢｉ置換磁性ガーネット膜でＹＢＣＯ超電導線材を観察した結果を示す。図９の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ外部磁場を３００Ｇ、６００Ｇ及び９００Ｇ印加した場合の状態を示す。図から、外部磁場が増加するに従って、白い領域（磁場）が線材中央部に向かって、両方向から均一に侵入していく様子が観察される。磁場の大きさは、実施例１に示したように、外部磁場の増大とともに輝度が明るくなるので、定量的にＹＢＣＯ線材の磁場分布、あるいは、この磁場分布から電流分布も見積もることができる。
【００４１】
［実施例６］
＜超電導材料の評価装置−２＞
実施例１に記載した方法により作製したミラー層を蒸着した磁気光学媒体を図３に示すようにセットした。図３に示した試料２としてはＹＢＣＯ薄膜を用いた。測定温度は３０Ｋである。図１０にＢｉ置換磁性ガーネット膜でＹＢＣＯ薄膜を観察した結果を示す。
図１０（ａ）は外部磁場を３００Ｇとした場合を図１０（ａ）に、同じく５００Ｇとした場合を図１０（ｂ）に示す。外部磁場を印加するに従って、ＹＢＣＯ薄膜の外部領域から磁場が侵入する様子が分かる。また、図１０（ｃ）に外部磁場を２０００Ｇまで印加した後に外部磁場を取り除いた場合の状態を示す。図１０（ｃ）から、ＹＢＣＯ薄膜に残留磁場があるのが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の磁気光学媒体は、材料の磁化状態を視覚化することができるので、磁気情報の読取り検査装置及び超電導材料の評価装置用媒体として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】磁気光学法（ＭＯ）による磁束観察装置の一例を示す模式図である。
【図２】ミラー層である銀をＢｉ置換磁性ガーネット膜に蒸着した磁気光学媒体の断面を表す模式図である。
【図３】磁気光学法（ＭＯ）による磁束観察装置の一例を示す模式図である。
【図４】過冷度ΔＴ＝６０．８℃で成膜したＢｉ置換磁性ガーネット膜の室温における外部磁場に対する輝度の変化を示す図である。
【図５】過冷度ΔＴ＝４５．４℃で成膜したＢｉ置換磁性ガーネット膜の室温における外部磁場に対する磁区を観察した写真を示す図である。
【図６】Ｂｉ置換磁性ガーネット膜を介して、フレキシブルディスクを室温で偏光顕微鏡で観察した結果を示す図である。
【図７】Ｂｉ置換磁性ガーネット膜を介して、航空券の半券を室温で偏光顕微鏡で観察した結果を示す図である。
【図８】Ｂｉ置換磁性ガーネット膜を介して、クレジットカードを室温で偏光顕微鏡で観察した結果を示す図である。
【図９】Ｂｉ置換磁性ガーネット膜を介してＹＢＣＯ超電導線材を４０Ｋで観察した時の偏光顕微鏡写真を示す図である。
【図１０】Ｂｉ置換磁性ガーネット膜を介してＹＢＣＯ薄膜を３０Ｋで観察した時の偏光顕微鏡写真を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  磁気光学媒体
２  試料
３  試料室
４  光源
５  ポーラライザー（直線偏光子）
６  ミラー
７  ガラス窓
８  対物レンズ
９  アナライザ（直線偏光子）
１０  冷却ホルダー
２１  ガーネット単結晶基板
２２  Ｂｉ置換磁性ガーネット膜
２３  ミラー膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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