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磁気光学体 コモンズ

国内特許コード P110005646
整理番号 07009P010
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2007-327380
公開番号 特開2008-268862
登録番号 特許第5392694号
出願日 平成19年12月19日(2007.12.19)
公開日 平成20年11月6日(2008.11.6)
登録日 平成25年10月25日(2013.10.25)
優先権データ
  • 特願2007-083539 (2007.3.28) JP
発明者
  • 井上 光輝
  • 内田 裕久
  • 冨士川 凛太郎
出願人
  • 国立大学法人豊橋技術科学大学
発明の名称 磁気光学体 コモンズ
発明の概要

【課題】磁気光学効果を増大させた磁気光学体を提供する。
【解決手段】磁気光学体2の作製プロセスを示す。溶融石英基板4上には、透光性磁性体薄膜であるBi:YIG膜6が形成される。Bi:YIG膜6の上には、Au膜8が形成される。Au膜8が形成された後、熱処理を行なうことにより、Au膜8がAuナノ粒子10に変化する。その後、Bi:YIG膜12が形成される。このように透過性磁性体薄膜に金属ナノ粒子を複合化させることにより、磁気光学効果を増大させることができる。
【選択図】図6

従来技術、競合技術の概要


透過性磁性体の磁気光学効果は、古くから光アイソレーターやマイクロ波制御デバイスなどの光・高周波領域で利用されてきた。特に、透過性磁性体にYFe12などのガーネット材料を用いたものは、可視光から赤外の波長領域にわたって透明な強磁性体で、高周波領域でも損失が小さいことから、研究が行なわれている。磁気光学効果の1つであるファラデー回転角の波長依存性は、磁性体の組成が決まると材料固有のものとして決定される。このため、例えば、1.55μm帯の光通信波長領域で大きなファラデー回転角を要求する場合や、可視光領域で損失が小さくかつ、磁気光学効果の大きなものが必要な場合など、利用する波長領域に応じて新しい材料の探査が行なわれてきた。



近年、表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance:SPR)を利用することにより、磁気光学効果を増大させようという試みが始まっている。例えば、下記非特許文献1に示すように、Belotelovらは、理論計算から、光波長以下の直径を持つ周期的な孔を空けた金属強磁性体に光を入射すると、見かけ上透過率が増大し、大きな磁気光学効果が発現すると述べている。また、非特許文献2に示すように、Abeらは、詳細な理論計算結果から、Fe(核):誘電体(内殻):Ag(外殻)=2:3:5の半径比を持つナノオニオンで、表面プラズモン共鳴によって、Feバルク試料やアモルファスGdTbFeよりもはるかに大きいカー回転角が得られると報告している。



また、非特許文献3に示すように、Tomitaらは、YIGに金ナノ粒子を埋め込んだAu-YIG膜を作製し、表面プラズモン共鳴が励起される波長領域でのカー回転角が負の値になったと報告している。



また、以下に示す特許文献1では、磁性材料を核とし、その表面に多層膜を配置し、最外殻に金属膜を置く微粒子において、磁気光学効果を変調させる技術が開示されている。また、特許文献2および3では、金属表面に表面プラズモン共鳴を励起させ、ラマン散乱や特殊な分光特性を利用したセンサに関する技術が開示されている。【非特許文献1】V.I.Beloteov et.al.,J Mag Mag Mat.,No.300,pp e260-e263【非特許文献2】阿部正紀、日本応用磁気学会第127回研究会、pp.17-24【非特許文献3】S.Tomita et. al.,Phys Rev Lett.,No.96,P167402(2006)【特許文献1】特開2004-219415号公報【特許文献2】特開2007-24870号公報【特許文献3】特開2006-83451号公報

産業上の利用分野


本発明は、磁気光学効果を有する磁気光学体に関し、特に、表面プラズモン共鳴を利用した磁気光学体に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
石英基板上または第1の透光性磁性体薄膜上に複合化磁性体膜を備える磁気光学体であって、前記複合化磁性体膜は、前記第1の透光性磁性体薄膜上に、複数の金属ナノ粒子を電子ビームによる描画によって相互に間隔を有して形成し、これらの金属ナノ粒子の上から第2の透光性磁性体薄膜を成膜してなるものであることを特徴とする磁気光学体。
【請求項2】
前記金属ナノ粒子を形成する金属材料は、前記複合化磁性体薄膜を透過する光の波長が380nmから2000nmであることを特徴とする請求項1に記載の磁気光学体。
【請求項3】
前記金属ナノ粒子を形成する金属材料は、Au、AgあるいはAlであることを特徴とする請求項2に記載の磁気光学体。
【請求項4】
前記金属ナノ粒子を形成する金属材料は、複数の金属を組み合わせたものであることを特徴とする請求項2に記載の磁気光学体。
【請求項5】
複数の金属材料を組み合わせた前記親族ナノ粒子は、AuとAg、AuとAl、AgとAlあるいはAu、AgおよびAlの組み合わせであることを特徴とする請求項4に記載の磁気光学体。
【請求項6】
前記複合化磁性体薄膜は、絶縁材料を複合化させることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の磁気光学体。
【請求項7】
前記絶縁材料は、ナノ粒子であることを特徴とする請求項6に記載の磁気光学体。
【請求項8】
前記絶縁材料の屈折率は、前記第2の透光性磁性体薄膜の屈折率との差違が40パーセント以内であることを特徴とする請求項6または7に記載の磁気光学体。
【請求項9】
前記絶縁材料は、SiO、Al、Tb、Sm、Hf、TiO、Ta、PZT、SiN、SiO、NiO、CoOから選択されるうちの1つであることを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の磁気光学体。
【請求項10】
前記絶縁材料の周囲に、強磁性金属薄膜を配置させることを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の磁気光学体。
【請求項11】
前記第1および第2の透光性磁性体薄膜の材料は、ガーネットであることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の磁気光学体。
【請求項12】
前記第1および第2の透光性磁性体薄膜の材料は、磁性酸化物、磁性窒化物、磁性酸化窒化物あるいはフェライトであることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の磁気光学体。
【請求項13】
前記第2の透光性磁性体薄膜の膜厚は、前記金属ナノ粒子の大きさに応じて決定されることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の磁気光学体。
【請求項14】
前記金属ナノ粒子の形状は、電子ビームによる描画によって制御されることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の磁気光学体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007327380thum.jpg
出願権利状態 登録
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