Abstract
YIG $(Y_3Fe_5O_{12})$ films with 4~80 ${\mu}{\textrm}{m}$ thickness were epitaxially grown on GGG $(Gd_3Ga_5O_{12})$ substrates by LPE (liquid phase epitaxy) techniques. Using various melts having different chemical composition the growth temperature was varied as a parameter. Growth rate, surface morphology, chemical composition, lattice constant, saturation magnetization, and magnetic resonance of the films were investigated. Lattice mismatch between the substrate and film Δa, saturation magnetization, and magnetic resonance line width ΔH increased, decreased, and increased, respectively, as undercooling temperature ΔT increased. The films grown by using the melt with larger R$_1$and smaller R$_3$had smaller ΔH. The major origin of the increase of ΔH was the increase of Δa. It is considered that the magnetic field in the film became locally inhomogeneous with the increase of Δa due to the increase of inhomogenity in stress distribution to the film depth direction. Therefore, in order to grow YIG films with small microwave loss it is necessary to grow films at small ΔT using the melt with large R$_1$and small R$_3$resulting in a small Δa.
막후 4~80$\mu\textrm{m}$의 YIG(Y3FeO12)막을 GGG(Gd3Ga5O12) 기판 상에 수 종류의 화학조성이 서로 다른 Melt를 사용하여 성장 온도를 변화시키며 LPE(Liquid Phase Epitaxy)법으로 에피탁시 성장시켰다. 제조한 막의 성장속도, 표면 형상, 화학 조성, 격자상수, 포화 자화, 자기공명특성을 조사했다. 기판과 막간의 격자상수의 mismatch Δa, 포화자화 그리고 자기공명흡수반치폭 ΔH는 과냉각온도 ΔT가 증가함에 따라 각각 증가, 감소 및 증가하는 경향을 보였다. 또한, R1값이 작은 Melt를 사용한 경우, 동일한 Δa가 증가하면 막후 방향으로의 응력 분포가 불균일해져 막 내부의 자장이 불균일해지기 때문으로 생각된다. 따라서, 마이크로파 손실이 작은 양질의 마이크로파 소자용 YIG막을 제조하기 위해서는 R1값이 크고 R3값이 작은 Melt를 사용하여 ΔT가 작은 영역에서 막을 성장시켜 ΔT가 작은 영역에서 막을 성장시켜 Δa를 작게 해야만 한다.