專利名稱：磁性石榴石單晶膜及其制法,和使用該單晶膜的法拉第轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性石榴石單晶膜(Bi(鉍)置換稀土類鐵石榴石單晶膜)及其制造方法，和使用該單晶膜的法拉第轉(zhuǎn)子。
在光隔離器或光循環(huán)器等的法拉第轉(zhuǎn)子中使用的Bi置換磁性石榴石單晶膜，由于在用液相外延生長法進行生長時或作為法拉第轉(zhuǎn)子進行研磨加工時易于裂紋，故存在著法拉第轉(zhuǎn)子制作的成品率非常低的問題。對此，例如，在特開平4-139093號公報(以下，叫做文獻1)中所公開的方法中，是采用使室溫下液相外延生長膜的晶格常數(shù)與襯底的晶格常數(shù)一致的辦法進行生長，來防止裂紋。此外，在特開平6-92796號公報(以下，叫做文獻2)中所公開方法中，是使液相外延生長膜的晶格常數(shù)從膜-襯底界面開始在膜的生長方向上漸漸地增加的方法來防止裂紋。
用液相外延生長法得到的Bi置換磁性石榴石單晶膜，由于與已摻進了Ca、Mg、Zr的釓·鎵·石榴石(Gd3Ga5O12)系單晶襯底(以下，叫做CaMgZr置換GGG單晶襯底)熱膨脹系數(shù)不同，在700～1000℃的溫度范圍內(nèi)的生長中或生長結(jié)束之后的冷卻中，或者在法拉第轉(zhuǎn)子加工時的研磨中易于發(fā)生裂紋。
Bi置換磁性石榴石單晶膜，在生長之后，在室溫下進行研磨加工作成為法拉第轉(zhuǎn)子，但為了防止加工時的裂紋，就必須使襯底與單晶膜的界面附近的晶格常數(shù)一致。然而，Bi置換磁性石榴石單晶膜，由于熱膨脹系數(shù)比襯底大大約20～30％，故若在室溫下使襯底-膜界面附近的晶格常數(shù)一致，則在700～1000℃的生長溫度下單晶膜的晶格常數(shù)將變成為襯底的晶格常數(shù)大。為此，襯底和單晶膜在生長中將發(fā)生膜一側(cè)變成為凸狀的撓曲。
如在文獻1中所公開的那樣，在室溫下在襯底上邊生長使膜與襯底的晶格常數(shù)一致，且全部的晶格常數(shù)都具有恒定值的單晶膜的情況下，該凸狀的撓曲隨著單晶膜厚度變厚而增大，在單晶膜厚度變成為襯底厚度的大約一半的厚度時具有最大的撓曲。當因進一步生長而使膜厚超過了襯底的厚度的大約一半時，凸狀的撓曲雖然不再增大，但在膜表面上則發(fā)生同心圓狀的裂紋。為此制作法拉第轉(zhuǎn)子的成品率下降。
于是，若使用具有制作法拉第轉(zhuǎn)子所需要的膜厚(法拉第轉(zhuǎn)子厚度+研磨厚度)的大約2倍以上的厚度的單晶襯底來生長單晶膜，則可以防止同心圓狀的裂紋的發(fā)生。但是，由于因單晶膜的生長條件或襯底晶格常數(shù)的不均一而產(chǎn)生的襯底-膜界面的微小的晶格常數(shù)的偏差，如果單晶襯底變厚，在生長中或生長結(jié)束后的冷卻時，在襯底-膜界面處易于發(fā)生裂紋，成為使法拉第轉(zhuǎn)子制作的成品率降低的根由。
因此，就如在文獻1中所提出的那樣，當用室溫下使單晶襯底與單晶膜的晶格常數(shù)一致，且使膜全體的晶格常數(shù)變成為恒定這樣的方法嘗試進行外延膜的生長時，若使襯底厚度變薄，則將產(chǎn)生同心圓裂紋，若使襯底厚度加厚，則將在襯底-膜界面處產(chǎn)生裂紋。結(jié)果是不能避免法拉第轉(zhuǎn)子制作的成品率降低的問題。
此外，在文獻2中報道的方法是，使單晶膜的生長膜厚變厚，同時使晶格常數(shù)漸漸增大來抑制在膜表面上發(fā)生的同心圓狀的裂紋。如果在室溫下使襯底-膜界面處的晶格常數(shù)一致，則在生長溫度中單晶襯底與單晶膜將變成為凸狀。于是，與單晶膜的膜厚變厚相吻合地使單晶的晶格常數(shù)增大，與在生長中發(fā)生的撓曲相吻合地生長凸狀的單晶膜。
這樣一來，就可以用在文獻1中所述的方法除去在使用薄的襯底的單晶膜的生長時成為問題的同心圓裂紋。此外，若用文獻2的方法用薄的襯底進行生長，則不會產(chǎn)生在用厚的襯底生長時成為問題的襯底-膜界面處發(fā)生的裂紋。因此，文獻2的方法與文獻1的方法相比較，在單晶膜的生長和冷卻的工序中對于裂紋的除去是有效的。
但是，如用這樣的操作來抑制裂紋，則單晶膜將變成為凸狀，在冷卻到室溫后仍將保持具有凸狀撓曲的狀態(tài)。由于單晶襯底的形狀是平滑的圓板，故若在單晶襯底上邊外延生長凸狀的磁性石榴石單晶膜，則在襯底與膜之間內(nèi)部存在著應(yīng)力的同時，在室溫下將變成為具有某些凸狀的形狀。為此，在進行單晶膜的研磨加工時，由于內(nèi)部存在著的應(yīng)力，故將會發(fā)生裂紋。結(jié)果是使制作法拉第轉(zhuǎn)子的成品率降低。
本發(fā)明的目的在于提供在膜生長中或冷卻中或者在研磨加工中難于產(chǎn)生裂紋的磁性石榴石單晶膜及其制造方法。
此外，本發(fā)明的目的還在于提供可以以高的成品率使用在膜生長中或冷卻中或者在研磨加工中難于產(chǎn)生裂紋的磁性石榴石單晶膜制作的法拉第轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明的目的是通過具有下列特征的磁性石榴石單晶膜完成的，即，以向著膜生長方向晶格常數(shù)恒定、或慢慢減少，然后再增加的方式進行成膜。
另外，上述目的是通過磁性石榴石單晶膜的制造方法實現(xiàn)的，該方法是使用液相外延生長法生長的Bi置換磁性石榴石單晶的單晶膜的制造方法，該方法的特征是隨著單晶膜的生長，使上述磁性石榴石單晶的晶格常數(shù)保持恒定或漸漸減少，接著，隨著上述單晶膜的生長使上述晶格常數(shù)增加。
此外，上述目的還可以用借助于液相外延生長法生長的磁性石榴石單晶膜制作的法拉第轉(zhuǎn)子來實現(xiàn)，該法拉第轉(zhuǎn)子的特征是在上述磁性石榴石單晶膜的光入射面的晶格常數(shù)A、光出射面的晶格常數(shù)B和處于距上述光入射面和上述光出射面大體上等距離的上述磁性石榴石單晶膜的晶格常數(shù)C之間，(A+B)/2＞C的關(guān)系成立。
如上所述，本發(fā)明通過液相外延生長法生長Bi置換稀土類鐵石榴石單晶時，從外延生長的初期到一定的膜厚為止，要使膜的晶格常數(shù)維持恒定或漸漸地減少那樣地進行成膜。然后，當膜厚進一步變厚時，與膜厚對應(yīng)地使膜的晶格常數(shù)增加。因此，在單晶膜生長中或冷卻時和在研磨加工工序中就可以防止裂紋，就可以提高制作法拉第轉(zhuǎn)子的成品率。
下面對附圖作簡單的說明

圖1示出了本發(fā)明的一個實施形態(tài)的實施例1中的單晶膜晶格常數(shù)與膜厚的關(guān)系。
圖2示出了本發(fā)明的一個實施形態(tài)的實施例2中的單晶膜晶格常數(shù)與膜厚的關(guān)系。
圖3示出了本發(fā)明的一個實施形態(tài)的比較例1中的單晶膜晶格常數(shù)與膜厚的關(guān)系。
圖4示出了本發(fā)明的一個實施形態(tài)的比較例2中的單晶膜晶格常數(shù)與膜厚的關(guān)系。
圖5示出了本發(fā)明的一個實施形態(tài)的比較例3中的單晶膜晶格常數(shù)與膜厚的關(guān)系。
用圖1到圖5，對本發(fā)明的一個實施形態(tài)的磁性石榴石單晶膜及其制造方法和使用該單晶膜的法拉第轉(zhuǎn)子，進行說明。
本發(fā)明人等，以防止在磁性石榴石單晶膜的生長中、冷卻中或研磨加工時的裂紋為目的，對膜生長方向的晶格常數(shù)控制進行了研究。其結(jié)果是發(fā)現(xiàn)從單晶膜的生長初期到途中，使膜的晶格常數(shù)保持恒定或使之漸漸地減少，然后，隨著膜生長使膜的晶格常數(shù)增加地進行生長，這對于生長中、冷卻中和研磨加工時的裂紋的抑制，具有很大的效果。
就是說，在厚度為t的CaMgZr置換GGG單晶襯底上邊生長Bi置換稀土鐵石榴石單晶時，要這樣地進行生長在從生長開始到膜厚約t/2為止的范圍內(nèi)使單晶膜的晶格常數(shù)與在室溫下襯底晶格常數(shù)變成為相同或漸漸減少。然后，在在膜厚約t/2以上的膜生長中，隨著膜的生長，使膜的晶格常數(shù)增加。借助于此，可以抑制在生長中的膜表面上發(fā)生的同心圓狀的裂紋的發(fā)生，此外，還可以抑制在生長結(jié)束后的冷卻或研磨加工時的裂紋的發(fā)生。
如果在襯底上以外延生長法生長Bi置換稀土類鐵石榴石單晶膜，使得在室溫下在襯底-膜界面處晶格常數(shù)一致，由于膜的熱膨脹系數(shù)比襯底大，故在生長中膜的晶格常數(shù)將變得比襯底大。若生長使單晶膜全體的晶格常數(shù)變成為恒定那樣的單晶膜，則在膜厚達到襯底厚度的一半之前，要使膜和襯底在膜一側(cè)凸狀地進行變形，同時還要給膜表面加上壓縮應(yīng)力。
在膜厚超過了襯底厚度的一半后膜厚進一步變厚時，對于生長中的膜表面，這回要加上拉伸應(yīng)力，且要使得單晶膜越厚其拉伸應(yīng)力越大。若在膜的生長中給膜表面加上拉伸應(yīng)力，則結(jié)果就變成為構(gòu)成膜的原子間的結(jié)合鍵被切斷，以表現(xiàn)出應(yīng)力的分布的形狀在膜表面上發(fā)生同心圓狀的裂紋。
在生長中使膜的晶格常數(shù)增加的操作，雖然對于抑制在膜厚超過了襯底厚度的一半時發(fā)生的拉伸應(yīng)力是有效的，但是在膜厚比襯底厚度的一半還薄的情況下，由于已經(jīng)加上了壓縮應(yīng)力，故即便是使晶格常數(shù)恒定或漸漸減少也不會發(fā)生同心圓裂紋。于是，采用在膜厚比襯底厚度的大約一半還薄的情況下使膜的晶格常數(shù)恒定或漸漸減少，而在膜厚變得比襯底厚度的大約一半還厚時使晶格常數(shù)增加的辦法，就可以抑制膜生長中的同心圓裂紋的發(fā)生。此外，與膜生長中的使晶格常數(shù)增加的條件相比，由于在室溫下單晶膜與單晶襯底在膜一側(cè)變成為凸狀的程度小，故可以抑制在生長結(jié)束后的冷卻中或研磨加工時的裂紋。
倘采用以上所說明的方法，由于可以不發(fā)生同心圓狀的裂紋地生長襯底厚度的一半以上的厚度的單晶膜，故可以把在生長中使用的單晶襯底的厚度形成得薄。當襯底厚度厚時，由于可以抑制襯底與膜的變形，由于內(nèi)部存在著起因于生長條件的波動的在室溫下的襯底與膜的晶格常數(shù)的微小的偏差所產(chǎn)生的應(yīng)力，故在襯底與膜的界面處將發(fā)生裂紋。當襯底厚度薄時，起因于在襯底-膜界面的晶格常數(shù)的偏差的應(yīng)力，借助于襯底和膜的變形而被緩和，在襯底-膜界面處不會發(fā)生裂紋。
因此，采用更薄的襯底，從外延生長的初期到不發(fā)生同心圓狀的裂紋的膜厚為止，使膜的晶格常數(shù)恒定或漸漸減少地生長單晶膜，然后隨著單晶膜變厚增加晶格常數(shù)的辦法，就可以抑制生長中、冷卻中和研磨加工時的裂紋，就可以以飛躍性地高的成品率得到法拉第轉(zhuǎn)子。
如以上所說明的那樣，用向著膜生長方向使晶格常數(shù)恒定或漸漸減少，接著使之增加那樣地成膜的磁性石榴石單晶膜制作法拉第轉(zhuǎn)子。當在法拉第轉(zhuǎn)子中含有晶格常數(shù)增加的區(qū)域時，在該磁性石榴石單晶膜中，法拉第轉(zhuǎn)子的光入射面和光出射面的晶格常數(shù)的平均值，顯示出比處于與兩表面等距離的該磁性石榴石單晶膜內(nèi)部的晶格常數(shù)大的值。就是說，在磁性石榴石單晶的光入射面的晶格常數(shù)A、光出射面的晶格常數(shù)B和處于與上述光入射面和上述光出射面大體上等距離的上述磁性石榴石單晶的晶格常數(shù)C之間，(A+B)/2＞C的關(guān)系成立。
以下，作為本實施形態(tài)的磁性石榴石單晶膜及其制造方法和使用該單晶膜的法拉第轉(zhuǎn)子的具體的實施例，邊參看圖1到圖5，邊對實施例1和實施例2，以及比較例1到3進行說明。
實施例1稱量6.747g Yb2O3、6.624gGd2O3、43.214gB2O3、144.84gFe2O3、1189.6gPbO、826.4gBi2O3、2.360gGeO2，填充到Pt坩堝內(nèi)，在約1000℃下熔融后進行攪拌使之均質(zhì)化之后，以120℃/H的速度降溫，在820℃的過飽和狀態(tài)這得到溫度的穩(wěn)定。然后，用100r.p.m.使2英寸φ(厚度500微米)CaMgZr置換GGG單晶襯底進行旋轉(zhuǎn)，邊用0.30℃/H速度降溫邊在襯底的單面外延生長磁性石榴石單晶膜，時間為15小時。接著，邊以0.80℃/H的速度降溫，邊在20小時使單晶膜生長。
其結(jié)果是得到了膜厚525微米的單晶膜。該磁性石榴石單晶膜的表面是鏡面狀態(tài)，在膜表面上未發(fā)現(xiàn)裂紋。用熒光X射線法分析襯底-膜界面附近的單晶膜的組分，得知為Bi1.12Gd1.15Yb0.69Pb0.04Fe4.96Pt0.01Ge0.03O12。
此外，對該磁性石榴石單晶膜進行研磨加工使得在波長1.55μm的光的情況下法拉第旋轉(zhuǎn)角變成為45deg，給兩面加上無反射膜制作成波長1.55微米用法拉第轉(zhuǎn)子。把該法拉第轉(zhuǎn)子切斷成3mm見方后對法拉第旋轉(zhuǎn)能、插入損耗、溫度特性和消光比進行評價，得到了膜厚為400微米且法拉第旋轉(zhuǎn)系數(shù)為0.113deg/微米，插入損耗最大為0.05dB最小為0.01dB，溫度特性為0.067deg/℃，消光比最大為45.1dB最小為42.0dB的值。
然后，對該單晶膜從膜表面一側(cè)反復(fù)進行用研磨和X射線衍射(結(jié)合劑(bond)法)進行的晶格常數(shù)測定，對單晶膜的晶格常數(shù)和生長方向的膜厚之間的關(guān)系進行評價(參看圖1)。另外，晶格常數(shù)由(888)面的衍射線求得。其結(jié)果，如圖1所示，對于襯底的晶格常數(shù)12.495，單晶膜的晶格常數(shù)，到厚度250微米為止，變成為12.495的值之后，隨著膜厚變厚使晶格常數(shù)增加，在膜厚500微米處晶格常數(shù)變成為12.503。
在用這些工序制作法拉第轉(zhuǎn)子的情況下，可以得到約85％的成品率。
實施例2稱量14.110gTb2O3、46.45gB2O3、148.82gFe2O3、1054.4gPbO、965.8gBi2O3、2.522gGeO2，填充到Pt坩堝內(nèi)，在約1000℃下熔融后進行攪拌使之均質(zhì)化之后，用120℃/H的速度降溫，在833℃的過飽和狀態(tài)下得到溫度的穩(wěn)定。然后，用100r.p.m.使2英寸φ(厚度550微米)CaMgZr置換GGG單晶襯底進行旋轉(zhuǎn)，邊用0.25℃/H的速度降溫邊在襯底的單面外延生長磁性石榴石單晶膜，時間為15小時。其次，用0.85℃/H的速度降溫邊生長單晶膜，時間為27小時。
其結(jié)果是得到了膜厚620微米的單晶膜。該磁性石榴石單晶膜的表面是鏡面狀態(tài)，在膜表面上未發(fā)現(xiàn)裂紋。用熒光X射線法分析襯底-膜界面附近的單晶膜的組分，得知為Bi0.80Tb2.16Pb0.04Fe4.96Pt0.01Ge0.03O12。
此外，對該磁性石榴石單晶膜進行研磨加工使得在波長1.55微米的光的情況下法拉第旋轉(zhuǎn)角變成為45deg，給兩面加上無反射膜制作成波長1.55微米用法拉第轉(zhuǎn)子。把該法拉第轉(zhuǎn)子切斷成3mm見方后對法拉第旋轉(zhuǎn)能、插入損耗、溫度特性和消光比進行評價，得到了膜厚為505微米且法拉第旋轉(zhuǎn)系數(shù)為0.089deg/微米，插入損耗最大為0.10dB最小為0.08dB，溫度特性為0.040deg/℃，消光比最大為46.1dB最小為42.3dB的值。
然后，對該單晶膜從膜表面一側(cè)反復(fù)進行用研磨和X射線衍射(結(jié)合劑(bond)法)進行的晶格常數(shù)測定，對單晶膜的晶格常數(shù)和生長方向的膜厚之間的關(guān)系進行評價(參看圖2)。另外，晶格常數(shù)由(888)面的衍射線求得。其結(jié)果，如圖2所示，對于襯底的晶格常數(shù)12.495，單晶膜的晶格常數(shù)，在從厚度10微米的晶格常數(shù)12.495到膜厚310微米的晶格常數(shù)12.492為止，隨著膜厚的增加而漸漸地減少之后，隨著膜厚變厚，使晶格常數(shù)增加，在膜厚600微米處晶格常數(shù)變成為12.502。
在用這些工序制作法拉第轉(zhuǎn)子的情況下，可以得到約80％的成品率。
比較例1稱量6.747gYb2O3、6.624gGd2O3、43.214gB2O3、144.84gFe2O3、1189.6gPbO、826.4gBi2O3、2.360gGeO2，填充到Pt坩堝內(nèi)，在約1000℃下熔融后進行攪拌使之均質(zhì)化之后，用120℃/H的速度降溫，在820℃的過飽和狀態(tài)下得到溫度的穩(wěn)定。然后，用100r.p.m.使2英寸φ(厚度500微米)CaMgZr置換GGG單晶襯底進行旋轉(zhuǎn)，邊用0.30℃/H的速度降溫邊在襯底的單面外延生長磁性石榴石單晶膜，時間為35小時。
其結(jié)果是得到了膜厚505微米的單晶膜。在該磁性石榴石單晶膜的表面上在整個面上發(fā)生了同心圓狀的裂紋，襯底外周部分還發(fā)現(xiàn)了因裂紋而脫離開來的部分。用熒光X射線法分析襯底-膜界面附近的單晶膜的組分，得知為Bi1.12Gd1.15Yb0.69Pb0.04Fe4.96Pt0.01Ge0.03O12。
此外，還進行了把該磁性石榴石單晶膜加工成法拉第轉(zhuǎn)子的嘗試，但是由于裂紋的緣故未能得到轉(zhuǎn)子。然后，對該單晶膜從膜表面一側(cè)反復(fù)進行用研磨和X射線衍射(結(jié)合劑(bond)法)進行的晶格常數(shù)測定，對單晶膜的晶格常數(shù)和生長方向的膜厚之間的關(guān)系進行評價(參看圖3)。另外，晶格常數(shù)由(888)面的衍射線求得。其結(jié)果，如圖3所示，對于襯底的晶格常數(shù)12.495，一直到厚度500微米為止，單晶膜的晶格常數(shù)變成為與襯底大體上同樣的12.495的值。在用這些工序制作法拉第轉(zhuǎn)子的情況下，成品率為0％。
比較例2稱量6.747gYb2O3、6.624gGd2O3、43.214gB2O3、144.84gFe2O3、1189.6gPbO、826.4gBi2O3、2.360gGeO2，填充到Pt坩堝內(nèi)，在約1000℃下熔融后進行攪拌使之均質(zhì)化之后，用120℃/H的速度降溫，在820℃的過飽和狀態(tài)下得到溫度的穩(wěn)定。然后，用100r.p.m.使2英寸φ(厚度1000微米)CaMgZr置換GGG單晶襯底進行旋轉(zhuǎn)，邊用0.30℃/H的速度降溫邊在襯底的單面外延生長磁性石榴石單晶膜，時間為35小時。
其結(jié)果是得到了膜厚510微米的單晶膜。在該磁性石榴石單晶膜的表面上雖然未發(fā)現(xiàn)裂紋，但是在襯底-膜界面處發(fā)現(xiàn)了多個直線狀的裂紋。用熒光X射線法分析襯底-膜界面附近的單晶膜的組分，得知為Bi1.12Gd1.15Yb0.69Pb0.04Fe4.96Pt0.01Ge0.03O12。
此外，還進行了對該磁性石榴石單晶膜進行加工使得在1.55微米的光的情況下法拉第旋轉(zhuǎn)角變成為為45deg，給兩面加上無反射膜，制作成波長1.55微米用法拉第轉(zhuǎn)子。把該法拉第轉(zhuǎn)子切斷成3mm見方后對法拉第旋轉(zhuǎn)能、插入損耗、溫度特性和消光比進行評價，得到了膜厚為400微米且法拉第旋轉(zhuǎn)系數(shù)為0.113deg/微米，插入損耗最大為0.05dB最小為0.01dB，溫度特性為0.067deg/℃，消光比最大為45.1dB最小為42.0dB的值。
然后，對該單晶膜從膜表面一側(cè)反復(fù)進行用研磨和X射線衍射(結(jié)合劑(bond)法)進行的晶格常數(shù)測定，對單晶膜的晶格常數(shù)和生長方向的膜厚之間的關(guān)系進行評價(參看圖4)。另外，晶格常數(shù)由(888)面的衍射線求得。其結(jié)果，如圖4所示，對于襯底的晶格常數(shù)12.495，一直到厚度510微米為止，單晶膜的晶格常數(shù)變成為12.495的值。在用這些工序制作法拉第轉(zhuǎn)子的情況下，成品率約為25％。
比較例3稱量6.747gYb2O3、6.624gGd2O3、43.214gB2O3、144.84gFe2O3、1189.6gPbO、826.4gBi2O3、2.360gGeO2，填充到Pt坩堝內(nèi)，在約1000℃下熔融后進行攪拌使之均質(zhì)化之后，用120℃/H的速度降溫，在820℃的過飽和狀態(tài)下得到溫度的穩(wěn)定。然后，用100r.p.m.使2英寸φ(厚度500微米)CaMgZr置換GGG單晶襯底進行旋轉(zhuǎn)，邊用0.80℃/H的速度降溫邊在襯底的單面外延生長磁性石榴石單晶膜，時間為33小時。
其結(jié)果是得到了膜厚500微米的單晶膜。該磁性石榴石單晶膜的表面上鏡面狀態(tài)，在膜表面上未發(fā)現(xiàn)裂紋。用熒光X射線法分析襯底-膜界面附近的單晶膜的組分，得知為Bi1.12Gd1.15Yb0.69Pb0.04Fe4.96Pt0.01Ge0.03O12。
此外，還進行了把該磁性石榴石單晶膜加工成使得在1.55微米的光的情況下法拉第旋轉(zhuǎn)角為45deg的法拉第轉(zhuǎn)子的嘗試，但是，在切斷時產(chǎn)生了裂紋。給加工后的已產(chǎn)生了裂紋的樣品加上無反射膜，制作成波長1.55微米用法拉第轉(zhuǎn)子。把該法拉第轉(zhuǎn)子切斷成3mm見方后對法拉第旋轉(zhuǎn)能、插入損耗、溫度特性和消光比進行評價，得到了膜厚為400微米且法拉第旋轉(zhuǎn)系數(shù)為0.113deg/微米，插入損耗最大為0.05dB最小為0.02dB，溫度特性為0.067deg/℃，消光比最大為45.5dB最小為41.7dB的值。
然后，對該單晶膜從膜表面一側(cè)反復(fù)進行用研磨和X射線衍射(結(jié)合劑(bond)法)進行的晶格常數(shù)測定，對單晶膜的晶格常數(shù)和生長方向的膜厚之間的關(guān)系進行評價(參看圖5)。另外，晶格常數(shù)由(888)面的衍射線求得。其結(jié)果，如圖5所示，對于襯底的晶格常數(shù)12.495，單晶膜的晶格常數(shù)從10微米的晶格常數(shù)12.494到厚度500微米的12.510為止，隨著膜厚的增加晶格常數(shù)增加。在用這些工序制作法拉第轉(zhuǎn)子的情況下，成品率約為35％。
發(fā)明的效果如上所述，倘采用本發(fā)明，在用液相外延法生長Bi置換稀土類鐵石榴石單晶膜時，就可以防止在單晶膜生長中、在冷卻時和在研磨加工工序中的裂紋，就可以提高制作法拉第轉(zhuǎn)子的成品率。
權(quán)利要求
1．一種磁性石榴石單晶膜，其特征是該膜是使得晶格常數(shù)向著膜生長方向保持恒定或漸漸地減少，接著增加地進行成膜而成的單晶膜。
2．一種磁性石榴石單晶的制造方法，該方法是用液相外延生長法生長Bi置換磁性石榴石單晶的磁性石榴石單晶膜的制造方法，其特征是隨著單晶膜的生長使上述磁性石榴石單晶的晶格常數(shù)保持恒定或漸漸地減少，接著，隨著上述單晶膜的生長，使上述晶格常數(shù)增加。
3．一種法拉第轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子是使用用液相外延生長法生長的磁性石榴石單晶膜制作的法拉第轉(zhuǎn)子，其特征是在上述磁性石榴石單晶膜的光入射面的晶格常數(shù)A、光出射面的晶格常數(shù)B和處于距上述光入射面和上述光出射面大體上等距離的上述磁性石榴石單晶膜的晶格常數(shù)C之間，(A+B)/2＞C的關(guān)系成立。
全文摘要
本發(fā)明涉及Bi置換稀土類鐵石榴石單晶膜及其制造方法，和使用該單晶膜的法拉第轉(zhuǎn)子。其特征在于,在使用外延生長法生長Bi置換磁性石榴石單晶的磁性石榴石單晶膜的制造方法中,隨著單晶膜的生長,使上述磁性石榴石單晶膜的晶格常數(shù)保持恒定或漸漸減少,接著,隨著上述單晶膜的生長使上述晶格常數(shù)增加,以形成磁性石榴石單晶膜。
文檔編號H01F10/24GK1314506SQ01108959
公開日2001年9月26日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月22日
發(fā)明者大井戶敦, 山澤和人 申請人:Tdk株式會社