[发明专利]磁性石榴石单晶及使用其的光学元件和单晶的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过助熔剂法生长的磁性石榴石单晶及使用磁性石榴石单晶的光学元件和单晶的制造方法。

背景技术

法拉第旋转器是具有旋转透过光的偏光面的功能的光学元件，被用于通信用光隔离器、光学衰减器、光学循环器、光磁场传感器等光设备。法拉第旋转器通常使用板状的铋(Bi)置换稀土类铁石榴石单晶制作。Bi置换稀土类铁石榴石单晶是通过作为助熔剂法中的一种的液相外延(LPE)法生长得到的。通过助熔剂法的单晶生长在大气压中进行。

通过助熔剂法等溶液法生长Bi置换稀土类铁石榴石单晶时，为了边保持过饱和状态边使石榴石单晶稳定地生长，通常使用PbO、Bi₂O₃及B₂O₃作为溶剂。因此，磁性石榴石单晶的生长时结晶中混入少量的铅(Pb)。目前，通信用光设备中使用的法拉第旋转器使用化学式Bi_3-x-yM1_xPb_yFe_5-z-wM2_zM3_wO₁₂中Pb的量y为0.03～0.06的磁性石榴石单晶。

专利文献1：特开2001-044026号公报

专利文献2：特开2001-044027号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

随着近年来环境保护运动的发展，全部工业制品均开始努力降低作为环境负荷物质的Pb的含量。因此，通过LPE法生长的磁性石榴石单晶也存在少量混入的Pb成为环境污染的要因的问题。因此，必须降低作为构成法拉第旋转器的材料的磁性石榴石单晶中含有的Pb的量。

本发明的目的在于提供降低了Pb的含量的磁性石榴石单晶及使用磁性石榴石单晶的光学元件及单晶的制造方法。

解决技术问题的方法

上述目的通过一种磁性石榴石单晶而实现的，其特征为，该磁性石榴石单晶是通过液相外延生长法生长得到的，用化学式Bi_xNa_yPb_zM1_3-x-y-zFe_5-wM2_wO₁₂表示(式中的M1表示从Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少1种以上元素，M2表示从Ga、Al、In、Ti、Ge、Si、Pt中选出的至少1种以上元素，0.5＜x≤2.0、0＜y≤0.8、0≤z＜0.01、0.19≤3-x-y-z＜2.5、0≤w≤1.6)。

上述本发明的磁性石榴石单晶特征为上述y为0＜y≤0.05。

另外，上述目的通过一种光学元件实现，其特征为，该光学元件是由上述本发明的磁性石榴石单晶形成的。

而且，上述目的通过一种磁性石榴石单晶的制造方法实现，该方法的特征为，生成含Na的熔融液，使用上述熔融液通过液相外延生长法生长磁性石榴石单晶。

上述目的通过一种石榴石单晶的制造方法实现，其特征为，生成含有B、Na及Bi、而且Na的配合率y(mol％)与Bi的配合率z(mol％)满足0＜y/(y+z)≤0.41的溶液，使用上述溶液生长石榴石单晶。

上述目的通过一种石榴石单晶的制造方法实现，其特征为，生成含有B、Na及Bi、并且B的配合率x(mol％)与Na的配合率y(mol％)与Bi的配合率z(mol％)满足0＜y/(y+z)≤0.0143x+0.24的溶液，使用上述溶液生长石榴石单晶。

上述本发明的石榴石单晶的制造方法特征为上述配合率x为2.0mol％以上12.0mol％以下。

而且上述目的通过一种石榴石单晶的制造方法实现，其特征为，生成含有B、Na及Bi、并且B的配合率x为2.0mol％以上12.0mol％以下的溶液，使用上述溶液生长石榴石单晶。

上述目的通过一种磁性石榴石单晶的制造方法实现，其特征为，在含Na、Bi及B的溶剂中以9.0mol％以上25.5mol％以下的配合率溶解Fe、Ga及Al中包含Fe的至少一种元素，生成溶液，使用上述溶液生长磁性石榴石单晶。

上述目的通过一种磁性石榴石单晶的制造方法实现，其特征为，在含Na、Bi及B的溶剂中溶解Fe、Ga及Al中包含Fe的至少一种元素，生成溶液，使用上述溶液在600℃以上900℃以下的生长温度下生长磁性石榴石单晶。