(57)【要約】【課題】フラックス成分に鉛を含まない融液を用いた液相エピタキシャル法にて、鉛を含まないビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３およびＢｉ２Ｏ３により構成されたフラックスから融液を生成し、該融液を用いて非磁性ガーネット単結晶上に液相エピタキシャル法によりビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶を育成することを特徴とする、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３およびＢｉ２Ｏ３により構成されたフラックスから融液を生成し、該融液を用いて非磁性ガーネット単結晶上に液相エピタキシャル法によりビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶を育成することを特徴とする、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、融液中のＬｉ２Ｏのモル濃度ｘ（ｍｏｌ％）とＢ２Ｏ３のモル濃度ｙ（ｍｏｌ％）とＢｉ２Ｏ３のモル濃度ｚ（ｍｏｌ％）が式１及び式２の条件を満たすことを特徴とするビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の製造方法。
式１  ：  １．２≦ｘ/ｙ≦３．５
式２  ：  ０．０５６（ｘ/ｙ）＾１．０７≦（ｘ/ｚ）≦０．２１１（ｘ/ｙ）＾１．２８
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アイソレータや光サーキュレータなどのファラデー回転子に用いられる希土類鉄ガーネット単結晶に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバ通信や光計測の発展はめざましいものがある。この光ファイバ通信や光計測では多くの場合、信号源として半導体レーザが使用されている。しかし、半導体レーザは、光ファイバ端面などから反射し、再び半導体レーザ自身に戻ってくるところの所謂反射戻り光があると、発振が不安定になるという重大な欠点がある。そのため半導体レーザの出射側に光アイソレータを設けて、反射戻り光を遮断し、半導体レーザの発振を安定化させることが行われている。
【０００３】
光アイソレータは偏光子、検光子、ファラデー回転子およびファラデー回転子を磁気的に飽和させるための永久磁石からなる。光アイソレータの中心的な機能を担うファラデー回転子には、主に液相エピタキシャル（以下、ＬＰＥと略す）法で育成される厚さが数十μｍから５００μｍ程度のビスマスを置換した希土類鉄ガーネット単結晶（以下、ＲＩＧと適宜略す）、たとえば（ＨｏＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２、（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２などが提案されている。
【０００４】
一般的なＬＰＥ法によるＲＩＧの育成は、フラックス成分であるＰｂＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３にガーネット単結晶成分である希土類や鉄を溶かした融液を、ガーネット単結晶が析出する過飽和温度状態に保ち、種結晶基板を該融液に浸漬して、基板上に結晶を成長させるという方法である。この際に、フラックス成分であり、かつファラデー効果の増大をもたらすビスマスが多量に取り込まれ、希土類の一部がビスマスに置換されたＲＩＧが育成されるのである。しかしながら、同じくフラックス成分である鉛も、不純物として０.２重量％〜０.８重量％が取り込まれる。
【０００５】
近年、環境に対する規制が厳しくなってきている。鉛は中枢神経系機能障害やガンを引き起こす物質であることから、例えば、ＲｏＨＳ指令「電気電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する欧州議会および理事会指令」での指定物質であり、その最大許容量は０.１重量％と定められている。このＲｏＨＳ指令を満足するための最も有効な手段は、鉛を含まないフラックス成分を使った融液による結晶育成であることは明白である。例えば、鉛を含まないフラックス成分としてＢｉ２Ｏ３（特許文献１）、またはＢｉ２Ｏ３にアルカリ金属を添加した方法を用いる例（特許文献２）が報告されているが、光通信用途のファラデー回転子に必要な厚さ０.５ｍｍ程度の良質なＲＩＧを、安定に育成する技術は確立されていない。また、困難だとされている。
【特許文献１】特開昭５０−１３４０００
【特許文献２】特公昭５７−４５７１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フラックス成分に鉛を含まないＬＰＥ法にて、安定的に結晶育成が可能で、量産性に富んだＲＩＧの結晶育成技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、フラックス成分がＬｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３により構成された融液を生成し、該融液を用いることが上記課題を解決するために有効であるという知見を見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
また上記課題は融液中のＬｉ２Ｏのモル濃度ｘ（ｍｏｌ％）とＢ２Ｏ３のモル濃度ｙ（ｍｏｌ％）とＢｉ２Ｏ３のモル濃度ｚ（ｍｏｌ％）が１．２≦（ｘ/ｙ）≦３．５及び０．０５６（ｘ/ｙ）＾１．０７≦（ｘ/ｚ）≦０．２１１（ｘ/ｙ）＾１．２８を満たす融液を生成し、該融液を用いることで達成される。
【発明の効果】
【０００９】
環境への規制、例えばＲｏＨＳ指令を満足し、光学特性の優れたファラデー回転子の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上記である本発明において、ＲＩＧは、
一般式  ：  Ｒ３−ａＢｉａＦｅ５−ｂＭｂＯ１２
（式中、ＲはＹ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、ＹｂおよびＬｕからなる群から選ばれる一種または二種以上の元素である。Ｍは、ＧａまたはＡｌ、およびその両方の元素である。また、０．５≦ａ≦２．０、ｂ≦１．６である。）
の式で表されるＲＩＧから選択する。
ここで、ａが０．５未満ではファラデー効果が小さくなり好ましくない。ファラデー効果との観点からは、より大きいことが好ましいが、２．０を超えると結晶欠陥が増加してくるので好ましくない。
ＧａとＡｌにてＦｅを置換する手法は、ＲＩＧの飽和磁界を下げるために用いるが、置換量ｂが１．６を超えるとファラデー効果が小さくなるので好ましくない。
【００１１】
また、Ｒは、光学特性と磁気特性を考慮し、かつ基板との格子定数の適合性などを考慮して選択するものであるが、具体的には、Ｙ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｙｂ、Ｌｕの組み合わせが挙げられる。
また、Ｍは、２つのＦｅサイトに置換される置換量が安定となるように選択することが好ましく、具体的には、Ｇａ、Ａｌの組み合わせが挙げられる。
【００１２】
上記ＲＩＧをＬＰＥ法にて育成するためのフラックス成分として従来は、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３、及びＢ２Ｏ３が用いられてきた。しかしながらＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３、及びＢ２Ｏ３で構成されるフラックスで上記ＲＩＧ膜をＬＰＥ法にて育成すると、不純物としてＲＩＧにＰｂが混入することは避けがたいという大きな問題があった。
【００１３】
本発明者らはフラックス成分として、Ｐｂの代替となる元素について鋭意検討を重ねた。その結果、リチウム（Ｌｉ）がＰｂの代替となる元素であることを見出した。すなわち、Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３で構成されるフラックスで上記ＲＩＧ膜をＬＰＥ法にて育成したところ、結晶性良好で、なおかつＰｂを含まないＲＩＧが得られた。なお、本願実施例においては、Ｌｉ２Ｏを生成させるために試薬にＬｉＯＨを用いている。用いる試薬が水酸化物や炭酸化合物であっても高温の融液中では、分解されＬｉ２Ｏとして存在していると考えるのが一般的であるので、Ｌｉ２ＣＯ３といった炭酸化物等を用いてもよい。
【００１４】
本発明者らはフラックス成分におけるＬｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、及びＢｉ２Ｏ３のモル濃度比を変えて、ＲＩＧの育成を試みた。本発明においては、融液中のＬｉ２Ｏのモル濃度ｘ（ｍｏｌ％）、Ｂ２Ｏ３のモル濃度ｙ（ｍｏｌ％）、Ｂｉ２Ｏ３のモル濃度ｚ（ｍｏｌ％）とし、Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）及びＬｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）を融液組成のパラメータとして用いた。
【００１５】
本発明者らは、詳細な実験を重ね、良質なＲＩＧを得るためのフラックス組成比を見出し、本発明を完成させるに至った。なお、品質についての判断基準においては、ＲＩＧ内における１００μｍ以上のピット状の欠陥の数とし、１００μｍ以上のピット状の欠陥の数が１０個／ｃｍ２未満の場合、結晶性は良好、１０個／ｃｍ２以上の場合、結晶性は悪いと判断した。
図１は、Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）とＬｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）との関係を示すグラフである。図中×は、育成速度が極端に遅い条件、図中△は、ＲＩＧ内に存在する１００μｍ以上のピット状の欠陥が１０個／ｃｍ２以上であった条件、図中〇はＲＩＧ膜内に存在する１００μｍ以上のピット状の欠陥が１０個／ｃｍ２未満であった条件を表す。ＬＰＥ法では、フラックス成分の組成比に応じてＲＩＧの成分である上記一般式中のＲやＦｅ、Ｍの成分比を適宜選ぶことで、ＲＩＧを育成することができる。本発明では、図中のフラックス成分に対して、ＲやＦｅ、Ｍの成分比を最適化した結果をもって、その育成されたＲＩＧの結晶性を評価した。まずＬｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）を変えて、融液組成の検討を行った。ｘ/ｙが１．２より小さい場合、ＲＩＧの育成速度が極端に遅くなるか、育成が可能になった場合においてもＲＩＧに欠陥が多く発生し、育成条件的に好ましくないものであった。またｘ/ｙが３．５より大きいと、ＲＩＧを育成する温度において融液中に微結晶が析出してしまい、ＲＩＧに欠陥が多数発生してしまう。よってｘ/ｙにおいては、ＲＩＧを安定的に育成できる条件として、１．２≦ｘ/ｙ≦３．５と定めた（図１の直線ａ、ｂ間）。
【００１６】
次にＬｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）について検討した。ｘ/ｚが小さいと育成速度が遅くなり、また大きいとＲＩＧに欠陥が多数発生する。組成比と育成条件を詳細に検討した結果、上記ｘ/ｙの範囲であり、なおかつ０．０５６（ｘ/ｙ）＾１．０７≦（ｘ/ｚ）≦０．２１１（ｘ/ｙ）＾１．２８を満たす（図１の直線ｃ、ｄ間）組成において、結晶性の良好なＲＩＧが得られた。
【００１７】
本発明に用いる上記ＲＩＧの製造に用いる育成基板としては、公知のものが使用できる。一般には、ＳＧＧＧ基板と称して市販されている格子定数が１．２４９０ｎｍから１．２５１５ｎｍの非磁性ガーネット［（ＧｄＣａ）３（ＧａＭｇＺｒ）５Ｏ１２］基板から適宜選択する。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施例によって、具体的に説明する。
実施例１
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は７０ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１３．４ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は６．３ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は９ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．２ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．４３、０．１３であった。
この融液を精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置し、１０００℃に加熱溶融し、十分に攪拌混合してＲＩＧ育成用の融液とした。ここに得られた融液の温度を飽和温度以下の温度まで低下させて後、融液表面に、常法に従って、厚さが７６０μmで、格子定数が１．２４９７±０．０００２nmの３インチ（１１１）ガーネット単結晶[(ＧｄＣａ)３(ＣａＭｇＺｒ)５Ｏ１２]基板の片面を接触させ、基板を回転させながらエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５３０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は２個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９８０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００１９】
実施例２
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化ホルミウム[Ｈｏ２Ｏ３] 、酸化ガリウム[Ｇａ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は７２ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１３．６ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は４．８ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は７．２ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は０．７ｍｏｌ％、Ｈｏ２Ｏ３のモル濃度は０．３ｍｏｌ％、Ｇａ２Ｏ３のモル濃度は１．４ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．５０、０．１０であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５7０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は３個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ１．３Ｈｏ０．６Ｂｉ１．１Ｆｅ４．３Ｇａ０．７Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて８７０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００２０】
実施例３
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は７２ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１３．４ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は４．８ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は８．４ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．３ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．７５、０．１２であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５５０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は４個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９６０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００２１】
実施例４
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は６５ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１３．１ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は７．４ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は１３．０ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．４ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．７６、０．２０であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５７０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は２個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９５０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００２２】
実施例５
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は６３ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１２．８ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は１０ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は１２．５ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．６ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．２５、０．２０であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５３０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は８個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９４０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００２３】
実施例６
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は５９ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１３．３ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は１２ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は１４．４ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．２ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．２０、０．２４であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５２０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は８個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９４０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００２４】
実施例７
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化ホルミウム[Ｈｏ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は３９ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１５．４ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は１０ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は３５ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は０．２ｍｏｌ％、Ｈｏ２Ｏ３のモル濃度は０．４ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ３．５０、０．９０であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５００μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は６個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ０．７Ｈｏ１．１Ｂｉ１．２Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて１１５０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００２５】
実施例８
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は５５ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１５ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は６．９ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は２２．１ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は０．８ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ３．２０、０．４０であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５５０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は６個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９５０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００２６】
比較例１
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は７６ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１２．８ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は４．９ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は４．９ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．３ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．００、０．０６であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、ＲＩＧの育成は確認できなかった。
【００２７】
比較例２
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は３１ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１２．３ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は９．３ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は４６．８ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は０．６ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ５．０３、１．５１であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５６０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は３２個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ２．１Ｂｉ０．９Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９００ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００２８】
比較例３
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は４０ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１６．４ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は１２．３ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は３０．６ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は０．６５ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．０５ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ２．４９、０．７７であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５６０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は１５個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、Ｔｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９４０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００２９】
比較例４
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は７０ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１３．６ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は３．４ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は１１．９ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．０ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ３．５０、０．１７であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、ＲＩＧの育成は確認できなかった。
【００３０】
比較例５
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は５３ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１６．２ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は１３．３ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は１６ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．４ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．２０、０．３０であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５３０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は１５個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、Ｔｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９５０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００３１】
比較例６
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は７９ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１１．６ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は３．６ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は４．３ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．４ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．２０、０．０６であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、ＲＩＧの育成は確認できなかった。
【００３２】
比較例７
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は７４．５ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１２．７ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は３．３ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は８．２ｍｏｌ％、Ｔｂのモル濃度は１．３ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ２．４８、０．１１であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、ＲＩＧの育成は確認できなかった。
【００３３】
比較例８
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化ホルミウム[Ｈｏ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は７１ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１２．１ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は７．８ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は７．８ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は０．４ｍｏｌ％、Ｈｏ２Ｏ３のモル濃度は０．９ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．００、０．１１であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５００μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は１７個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、組成はＴｂ０．７Ｈｏ１．１Ｂｉ１．２Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて１１５０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００３４】
比較例９
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は５２ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１５ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は６．４ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は２５．７ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は０．８ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ４．０２、０．４９であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５１０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は１６個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、Ｔｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９５０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００３５】
比較例１０
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は５３ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１３．７ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は１５．９ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は１５．９ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．４ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．００、０．３であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５４０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は２０個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、Ｔｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９６０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００３６】
比較例１１
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は３１ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１６．９ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は１１．４ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は３９．８ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は０．９ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ３．４９、１．２８であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５４０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は２３個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、Ｔｂ２．１Ｂｉ０．９Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９００ｄｅｇ／ｃｍであった。
【００３７】
比較例１２
白金製ルツボに酸化ビスマス[Ｂｉ２Ｏ３]、酸化第２鉄[Ｆｅ２Ｏ３]、酸化ほう素[Ｂ２Ｏ３]、水酸化リチウム[ＬｉＯＨ]、酸化テルビウム[Ｔｂ４Ｏ７]、酸化イッテリビウム[Ｙｂ２Ｏ３]を計６０００ｇ仕込み融液とした。融液中のＢｉ２Ｏ３のモル濃度は４３ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３のモル濃度は１５ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３のモル濃度は１５．１ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏのモル濃度は２５．７ｍｏｌ％、Ｔｂ４Ｏ７のモル濃度は１．１ｍｏｌ％、Ｙｂ２Ｏ３のモル濃度は０．１ｍｏｌ％であった。Ｌｉ２ＯとＢ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｙ）、Ｌｉ２ＯとＢｉ２Ｏ３のモル濃度比（ｘ/ｚ）はそれぞれ１．７、０．６であった。
この融液を用い、実施例１と同様にエピタキシャル成長を行った結果、膜厚５８０μmのＲＩＧを得た。１００μｍ以上のピット状の欠陥の数は１７個/ｃｍ２であった。この結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、Ｔｂ１．９Ｙｂ０．１Ｂｉ１．０Ｆｅ５．０Ｏ１２であった。またＬｉとＰｂは検出されなかった。ファラデー回転角は１５５０ｎｍ波長にて９５０ｄｅｇ／ｃｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
有害物質である鉛を含まず、安定に結晶育成可能で量産性に富んだビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶を得ることができ、その産業上の意義は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】融液中のＬｉ２Ｏ/Ｂ２Ｏ３のモル濃度比とＬｉ２Ｏ/Ｂｉ２Ｏ３のモル濃度比との関係を表した図。
【図１】
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