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| イットリウム鉄ガーネット | |
|---|---|
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| 一般的な | |
| カテゴリ | 合成鉱物 |
| 式 （繰り返し単位） | Y 3 Fe 2 (FeO 4 ) 3または Y 3 Fe 5 O 12 |
| 識別 | |
| 式量 | 737.94 [1] |
| 色 | 緑[1] |
| 密度 | 5.11 g/cm3 [1] |
| その他の特徴 | 強磁性材料 |
イットリウム鉄ガーネット（YIG ）は、合成ガーネットの一種で、化学組成はY 3 Fe 2 (Fe O 4 ) 3、またはY 3 Fe 5 O 12です。これは、キュリー温度が560 Kの強磁性材料です[1]。[2] YIGは、イットリウムフェライトガーネット、鉄イットリウム酸化物、イットリウム鉄酸化物とも呼ばれ、後者の2つの名前は通常、粉末状に関連付けられています。[3]
生産
イットリウム鉄ガーネットの合成にはいくつかの方法が利用されており、それぞれに長所と短所があります。固体反応法は、イットリウムと鉄の酸化物の混合物を高温で焼成する、YIG合成の伝統的な方法です。[4]この費用対効果の高い技術では、純粋なYIG結晶を製造できますが、不純物を防ぐために温度と雰囲気を慎重に制御する必要があります。[5]
液相エピタキシー（LPE）は、特に均一性に優れたYIG薄膜を作成するための重要な方法です。光学デバイスやマイクロ波デバイスに最適なLPEは、基板上に精密な膜を成長させます。[6]しかし、設備コストが高く手順が複雑なため、優れた品質が不可欠なアプリケーションにしか使用できません。[7]
プロパティ
YIGでは、5つの鉄(III)イオンが2つの八面体サイトと3つの四面体サイトを占め、イットリウム(III)イオンは不規則な立方体で8つの酸素イオンに配位されている。2つの配位サイトの鉄イオンは異なるスピンを示し、その結果、磁気的挙動を示す。[2]例えば、特定のサイトを希土類元素で置換することにより、興味深い磁気特性を得ることができる。[8]
YIGは、ファラデー効果をもたらす高いベルデ定数、[9] [10]、マイクロ波周波数における高いQ値、 [11]、 1200 nmまでの赤外線波長での吸収が低い、 [12] 、電子スピン共鳴における線幅が 非常に小さいなどの特性があります。これらの特性により、YIGは超伝導体のMOI（磁気光学イメージング）アプリケーションに有用です。[13]
アプリケーション
YIGは、マイクロ波、音響、光学、磁気光学の用途、例えばマイクロ波YIGフィルタ、音響送信機や変換器などに使用されています。[14] YIGは、スペクトルの赤外線端である600nm以上の光波長に対して透明です。 [要出典]また、ファラデー回転子の固体レーザー、データストレージ、さまざまな非線形光学用途にも使用されています。[ 15]
参照
参考文献
- ^ abcd 「イットリウム鉄ガーネット - YIG」。American Elements 。 2015年4月1日閲覧。
- ^ ab Vladimir Cherepanov; Igor Kolokolov & Victor L'Vov (1993). 「YIGの物語：複雑な磁石におけるマグノンのスペクトル、熱力学、相互作用および緩和」Physics Reports . 229 (3): 84–144. Bibcode :1993PhR...229...81C. doi :10.1016/0370-1573(93)90107-o.
- ^ 「イットリウム鉄酸化物/イットリウムフェライト（Y3Fe5O12）ナノ粒子 - 特性、用途」AZoNano.com 2013年9月10日2015年4月1日閲覧。
- ^ Ali, Wan; Othman, Mohammadarif (2013). 「従来の固体法による化学量論的修正によるイットリウム鉄ガーネット (YIG) の形成に関する研究」.欧州セラミックス協会誌. 33 (7): 1317–1324. doi :10.1016/j.jeurceramsoc.2012.12.016.
- ^ Green, Julissa (2024年3月17日). 「イットリウム鉄ガーネットの説明：結晶構造から技術的驚異まで」.スパッタターゲット. スタンフォード先端材料. 2024年11月5日閲覧。
- ^ Chae, Keun; Nandy, Subhajit (2023). 「17 - フェライト薄膜の化学合成」.フェライトナノ構造磁性材料. Woodhead Publishing. pp. 309–334. ISBN 9780128237175。
- ^ Fave, Alain (2009). 「液相エピタキシー」。中島一夫編著。太陽電池用Siの結晶成長。Springer Berlin Heidelberg。pp. 135–157。ISBN 9783642020445。
- ^ J Goulon; A Rogalev; F Wilhelm; G Goujon; A Yaresko; Ch Brouder & J Ben Youssef (2012). 「希土類元素置換イットリウム鉄ガーネットのX線検出磁気共鳴スペクトルにおけるサイト選択的結合」。New Journal of Physics . 14 (6): 063001. Bibcode :2012NJPh...14f3001G. doi : 10.1088/1367-2630/14/6/063001 .
- ^ Vojna, David; Slezák, Ondřej; Yasuhara, Ryo; Furuse, Hiroaki; Lucianetti, Antonio; Mocek, Tomáš (2020). 「中赤外波長における Dy2O3、CeF3、Y3Fe5O12 のファラデー回転」. Materials . 13 ( 23): 5324. Bibcode :2020Mate...13.5324V. doi : 10.3390/ma13235324 . PMC 7727863. PMID 33255447.
- ^ KTV Grattan、BT Meggitt 編 (1999)。光ファイバーセンサー技術: 第 3 巻: アプリケーションとシステム。Springer Science & Business Media。pp. 214–215。ISBN 9780412825705. 2015年4月2日閲覧。
- ^ Leonid Alekseevich Belov、Sergey M. Smolskiy、Viktor Neofidovich Kochemasov (2012)。RF、マイクロ波、ミリ波コンポーネントのハンドブック。Artech House。p. 150。ISBN 9780412825705. 2015年4月2日閲覧。
- ^ Rajpal S. Sirohi (1990). 光学部品、システム、測定技術。CRC Press。p. 80。ISBN 9780824783952. 2015年4月2日閲覧。
- ^ 「超伝導体の磁気光学イメージング」。オスロ大学物理学科。2010年11月30日。2019年6月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年4月2日閲覧。
- ^ 「元素周期表：イットリウム」ロスアラモス国立研究所。 2015年4月1日閲覧。
- ^ Holm, U., Sohlstrom, H., & Brogardh, T. (1984). 「光ファイバー磁場測定用 YIG センサー設計」. Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 514, 333–336.