The Study on the Crystal Growing of Mn-Zn Ferrite Single Crystals by Floating Zone Method

Floating Zone법에 의한 Mn-Zn Ferrite 단결정성장에 관한 연구

Mn - Zn Ferrite has physical properties of the high initial permeability, saturation magnetic flux density, and low loss factor as a representative magnetic material of soft ferrites, in addition the mechanical property is excellent as a single crystal. Therefore it is important electronic components and used for VTR Head. Mn - Zn Ferrite single crystals with the diameter 8mm were grown in atmosphere mixed with $O_2$ and Ar gas by the Floating Zone(FZ) method that impurities can not be incorporated to the crystals because of not-using the crucible to put in the melt, and the sharp temperature gradient results from making a focus at one point utilizing the infrared ray emitted from the halogen lamp as a heat source. During the crystal growing, the highest temperature of melting area was maintained to be $1650^{\circ}C$, growth rate and rotation rate were 10 mm/hr, 20 rpm respectively. The phases and the growth directions of crystals were determined from the analysis of X RD patterns, Laue, TEM diffraction patterns and etch pit shapes were observed by the optical microscope through the chemical etching. The corelation of optimum conditions for acquiring the better crystals was found out with the growth rate, the length and diameter of melt at the interface according to the diameter of feed rod, and the patterns of growing interface also studied.

Soft Ferrites 가운데 대표적인 자성재료로써 최근에 개발된 Mn-Zn Ferrite는 높은 초기투자율과 포화자속밀도, 낮은 손실계수를 갖고 있으며 또한, 단결정으로써의 기계적 특성이 우수하며 VTR Head의 소재로 사용되는 중요한 전자부품이다. melt를 수용하는 도가니를 사용치 않아 결정으로의 불순물 침입이 없으며 halogen lamp로부터 방출된 적외선을 열원으로 하여 한 곳에 초점을 이루어 온도구배를 크게 유지하여 결정성장을 이루는 Floating Zone(FZ)법에 의해 Ar 및 $O_2$혼합가스 분위기 하에서 직경 8mm의 Mn-Zn Ferrite 단결정을 육성하였다. 성장 중 용융대에서의 최고온도는 $1650^{\circ}C$ 온도를 유지하였고 결정성장 속도는 10mm/hr, 회전속도는 20 rpm 이었으며 성장방위를 확인하기 위해 Laue 분석 및 XRD, TEM을 이용, 결정의 상등을 분석하였으며 화학적인 etching을 하여 광학현미경을 통해 etch pits 형상을 관찰하였다. 그리고 양질의 결정을 얻기 위해 원료봉 직경에 따른 결정화 속도와 적정한 melt직경과 길이에 대한 상관관계를 찾아내었고 또한 성장계면의 양상에 대해 고찰하였다.