JPH0474722A

JPH0474722A - ガーネット微粒子粉末の製造法

Info

Publication number: JPH0474722A
Application number: JP18410190A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Odan; 恭二大段; Riyouji Sugise; 良二杉瀬; Tetsuya Fujimoto; 藤本　徹也
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1992-03-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、磁気光学特性に優れ、光アイソレータ、光サ
ーキュレータ、光スィッチ、光導波路、光メモリ等の用
途に好適なガーネット微粒子粉末の製造法に関する。

（従来の技術およびその問題点）従来、磁気光学効果の優れた材料としては、希土類金属
と遷移金属との非晶質合金からなるものが知られている
。

しかし、このような非晶質合金材料は、酸化腐食を受け
やすく、磁気光学特性が劣化するという欠点があった。

また、非晶質合金は光透過性が低いので、表面での反射
による磁気光学効果（カー効果）を利用するが、非晶質
合金は一般にカー回転角が小さいため、感度が低いとい
う問題があった。

これに対し、特公昭５６−１５１２５号公報には、ガー
ネットの多結晶質酸化物薄膜を用いた磁気光学材料が提
案されている。この酸化物を用いた磁性体は、耐蝕性に
優れており、また磁性膜の透過光による磁気光学効果（
ファラデー効果）を利用するため、感度が高いという利
点がある。しかしながら、多結晶質であるために、結晶
粒界での光散乱、複屈折や磁壁移動によって雑音が大き
くなるという欠点がある。

また、前記した磁性薄膜を基板上に作製する場合には、
作製温度が５００°Ｃ以上と高いために、耐熱性のある
基板しか使用できないという問題があった。

一方、特開昭６２−１１９７５８号公報には、イツトリ
ウム鉄ガーネツト粒子を用いた塗布型光磁気記録材料が
開示されている。このような塗布型媒体では、前記多結
晶質酸化物薄膜のような結晶粒界の悪影響はないが、該
公報に記載されているガーネット粒子は、粒子径が１．
５μｍと大きく、このような粒子を用いた場合には、光
の散乱が起こるため、サブミクロン波長の光を利用する
用途には通していない。

（発明の目的）本発明は、前記問題点を解決し、耐蝕性に優れ、磁気光
学効果が大きく、光透過性にも優れ、光アイソレータ、
光サーキュレータ、光スィッチ、光導波路、光メモリ等
の用途に好適なガーネット微粒子粉末の製造法を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、　一般式　ＲａＢ＋ｂＦｅｃＭａ　Ｏ＊（た
だし、ＲはＹ及びランタン系列元素からなる群より選ば
れる一種以上の希土類元素を示し、Ｍは＾ｌ、Ｇａ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、　Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ（Ｉ
Ｉ　）、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ。

Ｌ　ｉ＋　Ｓ　ｌ　ｌ　Ｇ　ｅ　＋　Ｚ　ｒ　＋　Ｔ　
ｉ＋　Ｈｆ　＋　Ｓ　ｎ　＋　Ｐ　ｂ　＋　Ｍ　ｏ　、
■及びＮｂからなる群より選ばれる一種以上の元素を示
し、ａ＋ｂ士ｃ　＋　ｄ　＝　７．０〜８．　Ｏｌａ　
＋　ｂ　＝　２．０〜３．５、ｃ士ｄ　＝　４．０〜６
．　Ｏｌａ　＝　０．５〜３．５、ｂ−０〜２．５、ｃ
　＝　３．０〜６．０、ｄ＝０〜２．０であり、ｅは他
の元素の原子価を満足する酸素の原子数である。）で表
される希土類鉄ガーネットを構成する割合で選ばれた各
元素イオンを含む溶液を、微小の液滴とし、これを加熱
することにより、前記一般式で表され、かつ平均粒子径
が３０〜３０００人である希土類鉄ガーネット微粒子を
得ることを特徴とするガーネット微粒子粉末の製造法に
関する。

本発明における希土類鉄ガーネット微粒子は、ＲＪｅｓ
Ｏ＋□で表されるガーネット又は該ガーネットの希土類
元素の一部が旧で置換されたもの、及び／又はＦｅの一
部がＭで置換されたものである。

前記一般式におけるＲは、Ｙ　、Ｌ　ａ　＋　Ｃｅ　＋
　Ｐ　ｒ　＋　Ｎ　ｄ　＋　Ｐ　ｍＳ　ｍ　＋　Ｅ　ｕ
　、Ｇ　ｄ　、Ｔ　ｂ　＋　Ｄ　ｙ　＋　Ｈｏ　、Ｅ　
ｒ　＋　Ｔｒａ　＋　Ｙ　ｂ及びＬｕからなる群より選
ばれる一種以上の希土類元素を示す。

また、Ｍは鉄と置換可能な元素であり、ＡＩ、Ｇａ。

Ｃｒ　＋　Ｍ　ｎ　＋　Ｓ　ｃ　＋　Ｉ　ｎ　＋　Ｒｕ
　＋　Ｒｈ　、Ｃｏ　＋　Ｆ　ｅ　（Ｉｆ　）　＋　Ｃ
ｕ　＋　Ｎ　ｉ　＋　Ｚ　ｎ　＋　Ｌ　ｉ＋　Ｓ　ｉＧ
ｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、　Ｖ及びＮ
ｂからなる群より遺ばれる一種以上の元素を示す。Ｍの
元素の中、３価元素のＡＩ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、
　Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ及びＣＯは単独で、２価元素のＣｏ
　＋　Ｆ　ｅ　、Ｃｕ　＋　Ｎ　ｉ及びＺｎ、又は１価
元素のＬｉは、４価元素のＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈ
ｆ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＭｏ、又は５価元素の■及びＮｂと
の組み合わせで３価と等価な元素として置換されること
が好ましい。

前記一般式におけるそれぞれの元素の割合は、ａ　＋　
ｂ　＋　ｃ　＋　ｄ　＝　７．０〜８．　Ｏｌａ　＋　
ｂ　＝　２．０〜３゜５　　　ｃ＋ｄ＝４．０〜６．０
、ａ　＝　０．５〜３．５、ｂ−〇〜２．５、ｃ　＝　
３．０〜６．０．ｄ＝０〜２．０であり、ｅは他の元素
の原子価を満足する酸素の原子数である。

本発明において、ガーネットの希土類元素の一部を好ま
しくは０．２５〜２．５のＢｉで置換することにより、
ファラデー回転角を大きくすることができる。また、鉄
の一部を好ましくは０，３〜２．０のＭで置換すること
により、キュリー温度を下げ、飽和磁化を小さくするこ
とができる。

また、本発明においては、前記希土類鉄ガーネット微粒
子のＲの一部がさらに、Ｐｂ、Ｃａ、Ｍｇ等の２価元素
で置換されてもよく、その場合に、Ｍの４価又は５価元
素で電荷補償してもよい。

本発明における希土類鉄ガーネット微粒子の平均粒子径
は３０〜３０００人、好ましくは１００〜１０００人で
ある。平均粒子径が３０人よりも小さくなると熱攪乱の
ために超常磁性となってしまう。また、３０００人より
も大きくなると光の散乱が起こるので好ましくない。ま
た、粒子形状は光学的に対称であることが好ましく、球
状が望ましいが、多面体状、板状でもよい。

本発明においては、前記一般式で表される希土類鉄ガー
ネットを構成する割合で選ばれた各元素イオンを含む溶
液を、微小の液滴とし、これを加熱することにより希土
類鉄ガーネット微粒子が得られる。

本発明においては、まず前記一般式で表される希土類鉄
ガーネットを構成する割合で選ばれた各元素イオンを含
む溶液を調製する。

前記各元素イオンを含む溶液は、各元素の化合物、例え
ば、硝酸塩、硫酸塩、塩化物、アルコキシド等を溶媒に
溶解して得られる。

溶媒としては、前記各元素の化合物が溶解するものであ
ればよく、通常、水、アルコール類、エーテル類やそれ
らの混合溶媒が用いられる。

前記各元素イオンを含む溶液の濃度は、０．１〜１０重
量％が好ましい。

濃度が高すぎると、生成するガーネット微粒子の粒径が
大きくなり、また濃度が低すぎると微粒子の生産性が悪
くなるので好ましくない。

次に、前記各元素イオンを含む溶液を、物理的な方法、
例えば超音波発振等により微細な霧状の液滴にする。

液滴の大きさは、１０μｍ以下が好ましい。大きくなる
と、得られるガーネット粒子が粗大なものとなるので好
ましくない。

次いで、この液滴をキャリアーガスとともに直接、プラ
ズマ又は加熱炉に導入し、加熱処理することにより、ガ
ーネット粒子が得られる。

キャリアーガスとしては、酸化物が生じる条件であれば
、特に限定されないが、例えば、空気、酸素等が挙げら
れる。

加熱温度は、希土類鉄ガーネットの組成により異なるが
、６００〜９００°Ｃが好ましい温度が低すぎると結晶
化が十分でなく、また温度が高すぎると粒子が大きくな
ったり、焼結が起こるので好ましくない。

本発明によれば、前記各元素イオンを含む溶液を微細な
霧状の液滴とし、これを高温で象、激に焼結することに
より、微細で粒子径の揃った均一組成の希土類鉄ガーネ
ット粒子が得られる。

本発明により得られるガーネット微粒子粉末は、光アイ
ソレータ、光サーキュレータ、光スインチ、光導波路、
光メモリ等の用途に用いられる。

例えば、基板上に、ガーネット微粒子粉末とバインダー
からなる磁性層を設けることにより光磁気記録媒体が得
られる。

バインダーとしては、無機酸化物の非晶質バインダーや
有機バインダーが用いられる。

磁性層の厚みは、０．０５〜２．０μｍ、特に０．２〜
１．０μｍの範囲が記録ビットの安定性の上で好ましい
。

磁性層は、希土類鉄ガーネット微粒子及びバインダーを
水又は有機溶媒中に分散又は溶解させ、基板上に塗布し
た後、加熱処理等によりバインダーを硬化させることに
より形成される。この際、希土類鉄ガーネット微粒子に
、バインダーの硬化による応力がかかることにより基板
に対して垂直方向に磁化が揃う。また、磁場を基板に対
して垂直方向にかけることにより、配向処理を行っても
よい。

基板としては、特に制限はなく、単結晶基板、多結晶基
板、ガラス等の非晶質基板、その他複合基板等の無機材
料基板、またはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、
ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等
の有機材料基板を用いることができる。

また、基板と磁性層の間又は磁性層の上に光反射層を設
けることもできる。光反射層としては、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａ
Ｉ、Ａｇ、Ａｕ、ＴｉＮ等が用いられる。この光反射層
は、塗布法、めっき法、蒸着法等により基板上又は磁性
層上に形成される。

（実施例）以下に実施例および比較例を示し、さらに詳しく本発明
について説明する。

実施例１硝酸インドリウム［Ｙ（ＮＯりｘ・６Ｈ，Ｏ］及び硝酸
鉄［Ｆｅ（ＮＯｘ）　ｚ・９ＨｚＯ］をＹ：Ｆｅ＝３：
５のモル比で含有する水溶液（４重量％濃度）を調製し
た。

この水溶液を超音波振動子（１，７ＭＨｚ）により、３
μｍ程度の微小液滴にし、キャリアーガス（空気、流量
５０　ｄ／５ｉｎ）とともに、８５０℃に加熱された管
状電気炉（内径３０ｍ、長さ６００ｍ）に導き、焼成す
ることにより、ガーネット微粒子を得た。

得られたガーネット微粒子は、平均粒子径１０００人で
あり、Ｘ線粉末回折スペクトルおよび組成分析の結果、Ｙ　３．　ｏＦｅｓ、　ｏ　Ｏ＋　ｚであり、ガーネット単相であった。

実施例２硝酸ジスプロシウム［口ｙ　（ＮＯ＋）　ｓ・５Ｈ，Ｏ
］　、硝酸ビスマス［旧（Ｎ（ｈ）　ｘ・５８ｚＯ］及
び硝酸鉄をＤｙ：旧：Ｆｅ＝２：１：５のモル比で含有
する水溶液（５重量％濃度）を調製した。

この水溶液を超音波振動子（１，７ＭＨｚ）により、３
μｍ程度の微小液滴にし、キャリアーガス（空気、流量
５０　ｍｌ！　／　ｗｉｎ）とともに、９００℃に加熱
された管状電気炉（内径３０■、長さ６００ａｅ）に導
き、焼成することにより、ガーネット微粒子を得た。

得られたガーネット微粒子は、平均粒子径１０００人で
あり、Ｘ線粉末回折スペクトルおよび組成分析の結果、ＤｙＪｉ＋Ｆｅ５０　＋！であり、ガーネット単相であった。

実施例３硝酸ジスプロシウム、硝酸ビスマス及び硝酸鉄をＤｙ：
Ｂｉ：Ｆｅ＝１．５　：　１．５　：　５のモル比で含
有する水溶液（３重量％濃度）を調製した。

この水溶液を超音波振動子（１，７ＭＨｚ）により、３
μｍ程度の微小液滴にし、キャリアーガス（酸素、流量
５０　ｄ／５ｉｎ）とともに、９５０°Ｃに加熱された
管状電気炉（内径３０■、長さ６００ｍ）に導き、焼成
することにより、ガーネット微粒子を得た。

得られたガーネット微粒子は、平均粒子径８００人であ
り、Ｘ線粉末回折スペクトルおよび組成分析の結果、ＤＶ＋、ｓＢｉ＋、　　５ＦｅｓＯＩｚであり、ガーネ
ット単相であった。

実施例４硝酸ジスプロシウム、硝酸ビスマス、硝酸鉄及び硝酸ア
ルミニウム［Ａｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ，Ｏ］　をＤｙ　
：　Ｂｉ　：Ｆｅ：Ａ１＝１．５　：　１．５　：　４
．２　：　０．８のモル比で含有する水溶液（５重量％
濃度）を調製した。

この水溶液を超音波振動子（１，７ＭＨｚ）により、３
μｍ程度の微小液滴にし、キャリアーガス（酸素、流量
５０　ｄ／−１ｎ）とともに、８５０℃に加熱された管
状電気炉（内径３０ｍ、長さ６００ｍ）に導き、焼成す
ることにより、ガーネット微粒子を得た。

得られたガーネット微粒子は、平均粒子径１０００人で
あり、Ｘ線粉末回折スペクトルおよび組成分析の結果、ＤｙＩ、５Ｂｉ＋、５Ｆｅ４．ｔＡｌｏ、ｓＯ＋ｚであ
り、ガーネット単相であった。

実施例５硝酸ジスプロシウム、硝酸ビスマス及び硝酸鉄をＤｙ：
Ｂｉ：Ｆｅ＝２　：　１　：　５のモル比で含有する水
溶液（５重量％濃度）を調製した。

この水溶液を超音波振動子（１，７ＭＨｚ）により、３
μｍ程度の微小液滴にし、キャリアーガス（酸素）とと
もに、減圧下（５０Ｔｏｒｒ）　、マイクロウェーブプ
ラズマ中（電力３００Ｗ）に導き、焼成することにより
、ガーネット微粒子を得た。

得られたガーネット微粒子は、平均粒子径１０００人で
あり、Ｘ線粉末回折スペクトルおよび組成分析の結果、ＤｙｚＢｉ＋Ｆｅ、Ｏ、ｚであり、ガーネット単相であった。

実施例６硝酸ガドリニウム［Ｇｄ（ＮＯ３）ｚ・６Ｈ２０］　、
硝酸ジスプロシウム、硝酸ビスマス、硝酸鉄及び硝酸ア
ルミニウムをＧｄ：Ｄｙ：Ｂｉ　：Ｆｅ：ＡＩ＝０．３
５　：　１．１５　：　１．５　：　４．２　：　０．
８のモル比で含有する水溶液（５重量％濃度）を調製し
た。

この水溶液を超音波振動子（１，７ＭＨｚ）により、３
μｍ程度の微小液滴にし、キャリアーガス（酸素、流量
５０ｄ／ａ＋ｉｎ）とともに、９００°Ｃに加熱された
管状電気炉（内径３０ｍｎ、長さ６００ｍａ）に導き、
焼成することにより、ガーネット微粒子を得た。

得られたガーネット微粒子は、平均粒子径１０００人で
あり、Ｘ線粉末回折スペクトルおよび組成分析の結果、Ｇｄｏ、　ｚｓＤＶ＋、　＋ｓＢｉ＋、　５Ｆｅ４．　
ｚＡＩｏ、　ｓｏ　＋ｚであり、ガーネット単相であっ
た。

実施例７硝酸ジスプロシウム、硝酸ビスマス、硝酸鉄及び硝酸ガ
リウム［Ｇａ　（ＮＯ：ｌ）　：＋−９Ｈ２０１をＤｙ
　：　Ｂｉ　：　Ｆｅ　：Ｇａ＝１．５　：　１．５　
：　４．２　：　０．８のモル比で含有する水溶液（５
重量％濃度）を調製した。

この水溶液を超音波振動子（１，７ＭＨｚ）により、３
μｍ程度の微小液滴にし、キャリアーガス（酸素、流量
５０ｄ／ｓ＋ｉｎ）とともに、８００°Ｃに加熱された
管状電気炉（内径３０Ｉｌ！ｌ！ｌ、長さ６００閣）に
導き、焼成することにより、ガーネット微粒子を得た。

得られたガーネット微粒子は、平均粒子径１０００人で
あり、Ｘ線粉末回折スペクトルおよび組成分析の結果、Ｄｙ＋、　ｓＢｉ＋、　５Ｆｅ４．　ｚＧａｏ、　ｓｏ
　＋ｚであり、ガーネット単相であった。

比較例１酸化ジスプロシウム［ＤｙｚＯｓ］　、酸化ビスマス［
５ｉｚｏｚ］及び酸化鉄［ＦｅｚＯ５］　をＤｙ：Ｂｉ
：Ｆｅ＝２　：１：５のモル比でＮａＣ１と混合して１
２００°Ｃで焼成することにより、ガーネット粒子を得
た。

得られたガーネット粒子は、平均粒子径３μｍと大きい
ものであった。

（発明の効果）本発明によれば、微細で粒子径の揃った均一組成の希土
類鉄ガーネット粒子が得られる。また、工程が簡略であ
り、生産性も良好である。

本発明により得られるガーネット微粒子粉末は、耐蝕性
に優れ、磁気光学効果が大きく、光透過性にも優れてお
り、光アイソレータ、光サーキュレータ、光スィッチ、
光導波路、光メモリ等の用途に好適に用いられる。

Claims

【特許請求の範囲】

一般式Ｒ＿ａＢｉ＿ｂＦｅ＿ｃＭ＿ｄＯ＿ｅ（ただし、
ＲはＹ及びランタン系列元素からなる群より選ばれる一
種以上の希土類元素を示し、ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ（II）、Ｃｕ
、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、
Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｖ及びＮｂからなる群より選ばれる
一種以上の元素を示し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝７．０〜８．
０、ａ＋ｂ＝２．０〜３．５、ｃ＋ｄ＝４．０〜６．０
、ａ＝０．５〜３．５、ｂ＝０〜２．５、ｃ＝３．０〜
６．０、ｄ＝０〜２．０であり、ｅは他の元素の原子価
を満足する酸素の原子数である。）で表される希土類鉄
ガーネットを構成する割合で選ばれた各元素イオンを含
む溶液を、微小の液滴とし、これを加熱することにより
、前記一般式で表され、かつ平均粒子径が３０〜３００
０Åである希土類鉄ガーネット微粒子を得ることを特徴
とするガーネット微粒子粉末の製造法。