CN1688926A - 光偏转元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在硅单晶基板(21)之上，依次层叠镁氧尖晶石膜(22)、下部电极(23)、下部覆盖层(24)、核心层(25)、上部电极(26)而构成光偏转元件，其中，镁氧尖晶石膜(22)、下部电极(23)、下部覆盖层(24)的PLZT膜、及核心层(25)的PZT膜是相对于各自的下层由外延生长而形成的。相应于在下部电极(23)和上部电极(26)之间施加的电压，形成由光电效应而改变折射率的折射率变化区域(25A、24A)，在与折射率变化区域(25A)的交界处，入射到核心层(25)的光偏转向核心层(25)的面内方向。

Description

光偏转元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于光通信的光偏转元件及其制造方法，特别是涉及一种利用光电效应使光波导中的光束偏转的光偏转元件及其制造方法。
背景技术
近年来，随着与信息通信相关的数据量的增加，以光为媒体的通信技术的重要性逐渐增加。特别是，光纤网开始围绕每个家庭，预测终端用户将急剧增加。为了使用光纤网将数据有效地传输到多个终端用户，就需要传输损失少、切换的频道数量多的高性能光控开关。
在目前所提出的光控开关中，提出了MEMS(微机电系统；Micro ElectronicMechanical System)方式、磁泡(bubble)方式、薄膜波导方式等。其中薄膜波导方式是在基板上设置覆盖层-核心层-覆盖层的多层结构，而将光传输到核心层的方式。在这些层中，特别是在核心层中，如果使用施加电场时折射率变化的材料，即所谓具有光电效应的材料，则仅通过施加电场就能够使光偏转。使用这种原理的薄膜波导方式的光控开关与MEMS方式或磁泡方式比较，由于没有微小的机械驱动部或复杂的结构，因此期待可以降低制造成本。
众所周知大很多物质具有光电效应，但因施加电场而显著改变折射率的材料，目前仅限定于一部分氧化物。光电效应是因构成物质的原子的特定排列、即结晶而引起的，在非晶质(无定形)状态下，就不会发现光电效应，或者显著降低光电效应。通常，利用氧化物的情况下，将其在存在氧的情况下加热到数百℃并进行结晶化，由此能够获得光电效应。若考虑安装这些薄膜材料的话，为了获得高的光透过率·光电效应、单一模式的工作，理想的是组分均匀、无缺陷氧化物单晶膜。
但是，多数情况下获得单晶膜非常困难，通常仅能获得多晶膜。由于在多晶膜中存在晶粒边界等缺陷，因此比单晶膜光透射率低。通常，具有如下倾向，即晶体越大且越取向于特定的面方向，则光透过率越变大。因此，为了获得低损失的光控开关，优选的是不仅取向于基板垂直方向、且取向于基板面内的膜，即所谓外延膜(三轴取向膜)。
过去，为了获得具有高的光透过率、低损失的氧化物的外延膜，使用氧化镁(MgO)、钛酸锶(SrTiO3)等氧化物单晶基板。由于这些基板不具有导电性，所以，首先在这些基板上外延生长构成下部电极的金属膜、例如铂膜之后，以延续此结晶性的形态使其外延生长，由此获得优质的氧化物结晶膜。
但是，通常使用的氧化物单晶基板为2英寸左右，难于大型化。另外，在价格方面，相对于数千日圆的6英寸硅单晶基板，而2英寸的MgO基板却价格高达十几万日圆，所以实用中有困难。因此，作为生长氧化物层的外延膜的基板，正在进行采用硅单晶基板的研究。
首先，为了在硅单晶基板上生长外延膜，就需要利用硅单晶基板的表面的取向。但是，当硅单晶基板的表面在高温下暴露在氧气氛中时，就会被氧化，而形成硅氧化膜(SiOx)。由于硅氧化膜是非晶态且不具有取向，所以在氧化硅膜上不能生长外延膜。此外，在外延膜的生长中，生长的膜和硅单晶基板之间的反应或扩散要少，这也很重要。迄今为止，作为在硅单晶基板上可外延生长的材料，公开了钇稳定化氧化锆(YSZ)、氧化铈(CeO2)等稀土类元素的氧化物、氧化镁(MgO)、镁氧尖晶石(MgAl2O4)、钛酸锶(SrTiO3)等。将这些材料的结晶层作为中间层，进行了在中间层上形成具有钙钛矿结构的氧化物的外延膜的试验。
众所周知，在这些中间层之中，在硅基板(001)面上将(001)面作为主表面，外延生长镁氧尖晶石膜，并且，外延生长具有钙钛矿结构晶体的(001)面(例如，参照日本专利特开昭55-61035号公报、Matsubara et al，J.Appl.Phys.，66(1989)5826)。
然而，为了将在硅单晶基板上形成镁氧尖晶石膜、具有钙钛矿结构的晶体的叠层体用于光偏转元件等中，就需要在具有钙钛矿结构的晶体的上下位置设置施加电场的电极。即，必须在镁氧尖晶石膜和钙钛矿结构的氧化物层的外延膜之间设置导电层。
但是，在这样的导电层的结晶性低的情况下，就会存在导致导电层上形成的钙钛矿氧化物层的结晶性降低，光传播损失增加或光电效应降低的问题。
专利文献1  日本专利特开昭55-61035号公报
非专利文献1  Matsubara et al，J.Appl.Phys.，66(1989)5826
发明内容
因此，本发明概括的课题在于提供一种可解决上述课题的新颖且实用的光偏转元件及其制造方法。
本发明的更具体的课题在于提供一种光传播损失低且光学特性优良的低制造成本的光偏转元件及其制造方法。
根据本发明的一个观点，提供一种光偏转元件，其具有：
单晶基板；
在上述单晶基板上形成的由镁氧尖晶石膜形成的中间层；
在上述中间层上形成的由含有铂族元素的导电层形成的下部电极；
在上述下部电极上形成的第一氧化物层；
在上述第一氧化物层上形成的第二氧化物层；
在上述第二氧化物层上形成的上部电极，其特征在于：
上述中间层、下部电极、第一氧化物层及第二氧化物层由外延膜形成；
上述第二氧化物层的折射率大于上述第一氧化物层的折射率。
根据本发明，在上述单晶基板上形成的中间层、下部电极、第一氧化物层及第二氧化物层由延续单晶基板的结晶性的外延膜来形成。因此，由于构成光波导的第二氧化物层是外延膜，所以结晶性优越良好。其结果，光学特性优越良好，特别是能够实现光传播损失的减少。
在此，外延膜是指与形成外延膜的基板或构成基底层的晶体具有某个方位关系而形成的膜。因此，外延膜不仅具有生长方向的结晶取向性，而且还具有面内方位的结晶取向性。
上述单晶基板为硅单晶基板。与在现有光偏转元件中使用的MgO等氧化物单晶基板比较，由于硅单晶基板可获得大型基板且价格便宜，所以能够大幅度地减少光偏转元件的制造成本。
也可以在上述单晶基板和中间层之间进一步形成非晶质层。通过外延生长形成单晶基板上的中间层。因此，单晶基板表面和在其上生长的中间层即镁氧尖晶石膜形成异质外延结构，这些界面紧固地结合。其结果，即使通过热处理等想要再排列构成镁氧尖晶石膜的原子，但受到单晶基板的结晶面的原子排列的约束，而导致再排列被限制。在单晶基板上形成有镁氧尖晶石膜的状态下，通过在这些界面上设置非晶质层而打破了上述约束，就能够使镁氧尖晶石膜自身进行再排列。因此，提高了镁氧尖晶石膜的结晶性，在其上形成的下部电极、第一氧化物层及第二氧化物层就延续了良好的结晶性并提高了各层的结晶性。
上述第二氧化物层具有光电效应。通过在上述下部电极和上部电极之间施加电压，就能够在第二氧化物层中形成折射率变化区域，使传播的光束的行进方向偏转到第二氧化物层的面内方向。
上述第一及第二氧化物层中的至少一层具有包含单钙钛矿晶格的结晶结构。具有单钙钛矿晶格的氧化物层具有光电效应，例如，波克尔斯(Pockels)效应或克尔(Kerr)效应等大。因此，由于折射率的变化大，所以能够增加偏转角。
上述单晶基板、中间层及下部电极的层叠方向的结晶方位也可以为[001]。并且，上述第一及第二氧化物层的层叠方向的结晶方位也可以为[001]。对于由下部电极和上部电极的电场的施加方向，设为平行于第一及第二氧化物层的结晶方位中自发极化成为最大的方向即极化轴方向[001]。如具有钙钛矿结构的氧化物这样的氧八面体型强电介质体的一次光电常数是用介电常数、自发极化的大小及二次光电常数的乘积来表示。由于具有正方晶的钙钛矿结构的氧化物的极化轴方向是[001]，所以通过使由下部电极和上部电极的电场的施加方向和极化轴方向一致，使其光电效应成为最大，就能够扩大折射率的可变范围。其结果就能够增加偏转角。
也可以构成为，在上述第二氧化物层和上部电极之间还具有通过外延生长而形成在上述第二氧化物层上的第三氧化物层，上述第二氧化物层的折射率大于上述第一及第三氧化物层的折射率。将第三氧化物层作为覆盖层，构成由第一氧化物层和第三氧化物层夹持第二氧化物层的光波导型偏转元件。由于第三氧化物层也通过外延生长形成在第二氧化物层上，所以结晶性优良，因此，能够抑制因来自第二氧化物层的光束的泄漏而造成的损失。
根据本发明的另一个观点，提供一种光偏转元件的制造方法，其包括：
中间层形成工序，在上述单晶基板上形成由镁氧尖晶石形成的中间层；
下部电极形成工序，在上述中间层上形成由铂族元素构成的导电层形成的下部电极；
第一氧化物层形成工序，在上述下部电极上形成第一氧化物层；
第二氧化物层形成工序，在上述第一氧化物层上形成第二氧化物层；
上部电极形成工序，在上述第二氧化物层上形成上部电极，其特征在于，
上述中间层、下部电极、第一氧化物层及第二氧化物层通过外延生长形成。
根据本发明，在单晶基板上形成的中间层、下部电极、第一氧化物层及第二氧化物层由延续了单晶基板的结晶性的外延膜形成。因此，由于成为光波导的第二氧化物层是外延膜，所以结晶性优越良好。其结果，光学特性优越良好，特别是能够实现光传播损失的减少。
也可以在上述中间层形成工序和下部电极形成工序之间，还包括在含有氧气或水蒸气的气氛中进行热处理的工序。通过热处理在单晶基板和中间层的界面形成热氧化膜。因此，由于使形成异质外延结构的单晶基板和中间层的结合分开，所以通过热处理中间层即镁氧尖晶石膜就可以自己再排列。因此，镁氧尖晶石膜的结晶性就变得更好，在其上形成的下部电极、第一氧化物层及第二氧化物层由于延续了良好的结晶性，所以提高了各层的结晶性。
附图说明
图1是构成根据本发明的光偏转元件的基本的叠层结构体的截面图。
图2是表示叠层结构体的制造工序的流程图。
图3是表示叠层结构体中的硅单晶基板/镁氧尖晶石/铂膜的薄膜叠层体的X射线衍射图形的图。
图4A是表示对铂膜的(202)面的由φ扫描产生的X射线衍射图形的图。
图4B是表示对镁氧尖晶石膜的(404)面的由φ扫描产生的X射线衍射图形的图。
图4C是表示对硅单晶基板的(202)面的由φ扫描产生的X射线衍射图形的图。
图5A是表示薄膜叠层体的对铂膜的(002)面的摇摆曲线的图。
图5B是表示对不根据本发明的MgO单晶基板上外延生长的铂膜的(002)面的摇摆曲线的图。
图6是表示对叠层结构体的PLZT膜的(222)面的由φ扫描产生的X射线衍射图形的图。
图7是根据本发明第一实施例的光偏转元件的平面图。
图8是根据第一实施例的光偏转元件的截面图。
图9是根据本发明第二实施例的光偏转元件的截面图。
图10是根据本发明第四实施例的光偏转元件的平面图。
图11是根据第四实施例的光偏转元件的截面图。
图12是表示根据本发明第五实施例的核心层的传播损失和结晶性的关系的图。
具体实施方式
下面，根据附图来说明本发明的实施方式。
(与根据本发明的光偏转元件相关的叠层结构体)
图1是构成根据本发明的光偏转元件的基本的叠层结构体的截面图。
参照图1，在单晶基板11上依次层叠中间层12、导电层13及氧化层14而构成叠层结构体10。本申请发明者发现，在这样的叠层结构体10中，通过单晶基板11使用例如硅单晶基板或GaAs单晶基板、中间层12使用镁氧尖晶石膜、以及导电层13使用铂族元素等，就能够在硅单晶基板或GaAs单晶基板廉价且直径大的单晶基板上，隔着镁氧尖晶石膜，形成具有良好结晶性的外延层的导电层。确认了导电层的结晶性的程度与在MgO单晶基板上直接外延生长的导电层相同程度，优良且结晶性良好。根据本发明的叠层结构体，在使用廉价且可获得大直径的单晶基板的这一方面，对于现有的叠层结构体特别有用。
并且，本申请发明者发现，叠层结构体的导电层上形成的氧化物层延续了导电层的结晶性，能够形成(001)面成为生长面的外延层。本发明是将这样的叠层结构体适用于光偏转元件中的。首先，说明叠层结构体10。
叠层结构体10的单晶基板11，例如可使用硅或GaAs的单晶基板。单晶基板11的厚度为大约500μm，主平面为(001)面。通过将主平面设为(001)面，使在单晶基板11上外延生长的各层的面方位一致，最终能够将氧化物层14的面方位设为(001)面。而且，也可以使用主平面为(001)面且在0°到4°的范围内稍微倾斜的单晶基板11。单晶基板11表面的细小凹凸会导致在中间层12中产生晶粒边界，但通过使用稍微倾斜的单晶基板11，使中间层12的膜面内的生长方向一致，就能够抑制晶粒边界的发生。
中间层12由在上述单晶基板11通过CVD法等外延生长的厚度100nm的镁氧尖晶石(MgAl2O4)构成。具体地，中问层12的厚度为80nm～600nm。作为中间层12的镁氧尖晶石膜，例如在硅单晶基板的(001)面上，生长(001)面。在单晶基板11的(001)面上形成镁氧尖晶石膜的(001)面，单晶基板11的[100]方向和镁氧尖晶石膜的[100]方向一致。
导电层13由在上述中间层12上通过RF溅射法等外延生长的200nm厚度的铂族元素或合金构成。例如，铂族元素为Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt。其中，特别是Ir或Pt在能够获得优良结晶取向性这点上是非常适合的。
此外，导电层13是在镁氧尖晶石的(001)面上生长铂族元素或合金的(001)面的导电层。过去，虽然已经报道了在硅单晶基板上形成外延的镁氧尖晶石膜、进而形成PZT膜等的例子，但没有报道在硅单晶基板上依次层叠镁氧尖晶石膜及铂族元素或合金的外延膜的例子。根据本实施方式的由单晶基板11/镁氧尖晶石的中间层12/铂族元素或合金膜的导电层13构成的薄膜叠层体16，能够在此薄膜叠层体16上外延生长具有后述的单钙钛矿晶格的结晶氧化物层14，由于铂族元素或合金膜的导电层13具有导电性、且其电阻率为11μΩ·cm左右的低电阻，所以就能够作为电极(例如第一实施例的下部电极23)来使用。特别是，使用高频对氧化物层14施加电场的情况下，由于导电层的结晶性优良，所以就具有可抑制晶粒边界等引起的阻抗增加的优点。
氧化物层14由在上述导电层13上外延生长的具有单钙钛矿晶格的晶体构成。具有单钙钛矿晶格的晶体，例如可列举出钙钛矿结构、铋层状结构、钨青铜结构等。具有这些结晶结构的晶体是强电介质体，具有光电效应。
并且，在氧化物层14中，具有钙钛矿结构。例如，可以使用由Pb(Zr1-xTix)O3(0≤x≤1)通式所表示的PZT。此外，还可以使用由Pb(B’1/3B”2/3)O3(B’：二价金属、B”：五价金属)、或Pb(B’1/2B”1/2)O3(B’：三价金属、B”：五价金属)、Pb(B’1/2B”1/2)O3(B’：二价金属、B”：六价金属)通式所表示的晶体，还有在PZT中添加附加元素且由(Pb1-yLay)(Zr1-xTix)O3(0≤x、y≤1)通式所表示的PLZT，由Pb(B’1/3B”2/3)xTiyZr1-x-yO3(0≤x、y≤1、B’：二价金属、B”：五价金属)、Pb(B’1/2B”1/2)xTiyZr1-x-yO3(0≤x、y≤1、B’：三价金属、B”：五价金属)、Pb(B’1/2B”1/2)xTiyZr1-x-yO3(0≤x、y≤1、B’：二价金属、B”：六价金属)、或(Sr1-xBax)TiO3(0≤x≤1)通式所表示的晶体。
由上述Pb(B’1/3B”2/3)O3(B’：二价金属、B”：五价金属)通式所表示的晶体中进一步优选的是，例如可列举：PbNi1/3Nb2/3O3、PbCo1/3Nb2/3O3、PbMg1/3Nb2/3O3、PbZn1/3Nb2/3O3、PbMn1/3Nb2/3O3、PbNi1/3Ta2/3O3、PbCo1/3Ta2/3O3、PbMg1/3Ta2/3O3、PbZn1/3Ta2/3O3、PbMn1/3Ta2/3O3。其中特别优选的是，可列举出PbNi1/3Nb2/3O3、PbCo1/3Nb2/3O3、PbMg1/3Nb2/3O3、PbZn1/3Nb2/3O3。
此外，由上述Pb(B’1/2B”1/2)O3(B’：三价金属、B”：五价金属)通式所表示的晶体中特别优选的是，例如可列举：PbFe1/2Nb1/2O3、PbSc1/2Nb1/2O3、PbSc1/2Ta1/2O3。
并且，由上述Pb(B’1/2B”1/2)O3(B’：二价金属、B”：六价金属)通式所表示的晶体中优选的是，例如可列举：PbMg1/2W1/2O3。而且，例如也可以为0.65PbMg1/3Nb2/3O3-0.35PbTiO3或0.5PbNi1/3Nb2/3O3-0.35PbTiO3-0.15PbZrO3等的多组分类晶体。
此外，具有铋层状结构的晶体中代表性的，例如可列举出SrBi2Ta2O9(SBT)、Br4Ti3O12、(Bi4-xRx)Ti3O12(R是Y、Sc及稀土类元素、1≤x≤3)、(SrxBa1-x)Bi4Ti4O15、PbBi4Ti4O15等，并且还可在这些晶体中添加1～2mol％的V(钒)或W(钨)。具有钨青铜结构的晶体中代表性的，例如可列举出Ba2NaNb3O15、Ba1-xSrxNb2O6等。
氧化物层14，可以使用CVD法、CSD(化学溶液淀积；Chemical SolutionDeposition)法、溶胶·凝胶法、PLD(脉冲激光淀积；Pulse Laser Deposition)法、MOCVD(有机金属CVD)法等来形成，但只要是可适用于大面积基板的方法就没有限定，但CSD法在能够容易地在比较大面积的基板上形成这一点上，是优选的。
而且，也可在导电层13和氧化物层14之间，形成具有显示半导电性或导电性的钙钛矿晶格的结晶结构的半导电性氧化物层或导电性氧化物层。例如，具体地，作为半导电性氧化物，优选的是掺杂Nb或La的SrTiO3。例如，掺杂量设为1原子％。此外，作为导电性氧化物，可列举出SrRuO3、CaRuO3、LaRuO3、LaxSr1-xCoO3(0≤x≤1)、LaxSr1-xMnO3(0≤x≤1)。由于因光电效应而引起折射率变化，对氧化物层14施加电场，并使此电场导通、截止或使方向反转等重复氧化物层14的极化反转时，就存在因导电层13和氧化物层14界面的氧缺失等晶格缺陷而引起氧化物层14自发极化的劣化的同时，引起光电效应劣化。通过在导电层13及氧化物层14之间形成半导电性或电导电性氧化物层来抑制自发极化的劣化，就能够抑制因光电效应引起的折射率的可变范围的狭小化。而且，在后述的光偏转元件中，虽然在氧化物层14上形成上部电极，但在氧化物层和上部电极的界面中也相同地，也可形成具有显示半导电性或导电性的钙钛矿晶格的结晶结构的半导电性氧化物层或导电性氧化物层。
接着，说明叠层结构体的制造方法。图2是表示叠层结构体的制造工序的流程图。
参照图2，首先，清洗单晶基板11后，利用稀释氢氟酸(DHF；dilutedhydrofluoric acid)去除单晶基板11的自然氧化膜。去除自然氧化膜，并露出单晶基板11的结晶面(S102)。
接着，利用CVD法、MBE法等，在去除自然氧化膜的单晶基板11上外延生长镁氧尖晶石的中间层12(S104)。CVD法也可以在大面积、例如直径300mm左右的单晶基板11上形成均匀的薄膜，在这一点上是优选的。在使用CVD法的情况下，在各个源室内加热镁氧尖晶石的组成元素并使其蒸发，通过载体气体送入到成膜室内，将单晶基板11加热到750℃～1050℃，设定成膜速度为5nm/分～30nm/分，形成80nm～600nm的厚度。
接着，在镁氧尖晶石的中间层12上外延生长导电层13(S106)。具体地，将基板加热并保持在400℃或其以上，优选为500℃或其以上的温度，并在氩气气氛中通过RF溅射法，堆积20～2000nm厚度的铂族金属(S106)。此时，通过在氩气气氛中加入少量的氧，例如对30sccm的氩气中加入1sccm～3sccm的氧气，就能够进一步形成结晶性良好的导电层13。这是因为，抑制中间层12表面的镁氧尖晶石的氧原子在成膜中脱离，保持镁氧尖晶石膜表面的结晶性，在导电层13中反映出良好的结晶性。
接着，在导电层13上例如通过CSD法形成氧化物层14(S108)。具体地，在导电层13上旋涂调制了Pb、Zr、Ti等的浓度的PZT薄膜形成剂，使溶剂挥发干燥。按照要求，重复旋涂几次，以获得所希望的厚度。
接着，使氧化物层14结晶化，进行用于外延生长的加热处理(S110)。具体地，利用可进行RTA(短时间退火)的卤素灯退火装置、炉等，在氧气氛中，设定为500℃～800℃、5分～15分来进行。
而且，也可利用PLD法来形成氧化物层13(S108A)。具体地，将真空室内的压力设为26.6Pa(200mTorr)，安装形成有由PZT等形成的靶和导电层13的基板，对靶照射激光，使靶材料雾化，经过喷流在导电层13上进行堆积。根据激光的输出、重叠频率等来调节堆积的厚度。而且，对大面积的基板成膜的情况下，通过将靶或基板进行喷流相对移动，就能够形成厚度更均匀的氧化物层。如上所述，就形成了图1所示的叠层结构体10。
图3中是表示叠层结构体中、由硅单晶基板11/镁氧尖晶石膜12/铂膜13构成的薄膜叠层体16的X射线衍射图形的图。在上述的本实施方式中，薄膜叠层体16是在单晶基板11使用硅、中间层12使用镁氧尖晶石膜、导电层13使用铂膜的叠层体。
图3是使用X射线衍射仪来测定薄膜叠层体16的以θ夹角入射到薄膜叠层体16的膜面、在2θ方向的衍射角所显示的强度的结果(2θ-θ法)。
参照图3，示出了单晶硅基板11的(004)面、镁氧尖晶石膜的(004)面、及铂膜的(002)面的衍射线。若着眼于铂膜的衍射线可看出，在2θ＝46°处示出了(002)面的衍射线，而例如在(111)面(2θ＝39°)及(001)面(2θ＝65°)没有示出。从这些情况可知，铂膜以(001)面为主表面，层叠方向完全取向于[001]方向。而且，镁氧尖晶石膜仅示出(004)面的衍射线。因此可知，在硅单晶基板的(001)面上镁氧尖晶石膜以及在其上的铂膜单轴取向。
图4A～图4C示出了对于图3的薄膜叠层体16的各层膜、由仅旋转试料的φ扫描的X射线衍射图形的图。图4A是对铂膜的(202)面、图4B是对镁氧尖晶石膜的(404)面、图4C是对硅单晶基板的(202)面进行φ扫描的图。参照图4A～图4C可知，铂膜、镁氧尖晶石膜、硅单晶基板11在相同角度中具有4个对称轴。即可知，在硅的单晶基板11上，按立方体上立方体(cube-on-cube)的方式外延生长薄膜叠层体16。
图5A是示出了对薄膜叠层体16的铂膜的(002)面的摇摆曲线的图。另一方面，图5B示出了在不根据本发明的MgO单晶基板上外延生长的铂膜的(002)面的摇摆曲线的图。参照图5A，本实施方式的铂膜的(002)面的衍射线的峰值的半幅值为0.39°。由于图5B所示的不根据本发明的铂膜的(002)面的衍射线的峰值的半幅值为0.41°或0.41°以上，所以可知本实施方式的导电层13的铂膜结晶性优良。
重要的是铂膜的结晶性决定了在铂膜上外延生长的PZT等氧化物层的结晶性，因此优选地尽可能结晶性良好。根据本实施方式，由于与MgO的单晶基板上外延生长的铂膜相同，所以能够形成结晶性良好的氧化物层。
图6示出了对氧化物层的由φ扫描产生的X射线衍射图形的图。此氧化物层是利用CSD法涂敷、结晶化PLZT薄膜形成剂(PLZT113/3/45/55、浓度15质量％)，而形成PLZT膜的层。在此，PLZT113/3/45/55表示Pb、La、Zr及Ti的摩尔浓度比分别为113∶3∶45∶55。此外，φ扫描是对PLZT膜的(222)面进行的。
参照图6可知，氧化物层14的PLZT膜，在与图4所示的单晶基板11/中间层12/导电层13相同角度上具有4个对称轴。即可知，在导电层13上以立方体上立方体(cube-on-cube)的方式形成有氧化物层14。
如上所述，在硅或GaAs单晶基板11上依次外延生长镁氧尖晶石膜的中间层12、导电层13、氧化物层14来形成叠层结构体，成为氧化物层14的基底层的导电层13，具有与现有的MgO的单晶基板上外延生长的铂膜相同的良好结晶性，因此，在导电层13上形成的氧化物层成为外延层，具有优良的结晶性。
因此，在此叠层结构体即氧化物层上进一步形成的其它氧化物层也成为外延膜，也能具有良好的结晶性。其结果，将氧化物层作为覆盖层、且将另一个氧化物层作为核心层的波导型光偏转元件，由于另一个氧化物层(核心层)的结晶性良好，所以可显著地减少因散射引起的光传播损失，而且由于氧化物层(覆盖层)的结晶性也良好，所以能够减少与另一个氧化物层的界面处全反射中的损失。
此外，叠层结构体，由于导电层为结晶性良好的铂膜等的金属或金属氧化物，所以能够防止因电阻低、晶粒边界、晶格缺陷等引起的高频中阻抗的增加。下面，根据附图来说明本发明的实施例。
[第一实施例]
图7是根据本发明第一实施例的光偏转元件的平面图。此外，图8是根据第一实施例的光偏转元件的截面图。
参照图7及图8，在硅单晶基板21上依次层叠镁氧尖晶石膜22、下部电极23、下部覆盖层24、核心层25、上部电极26来构成根据本实施例的光偏转元件20。在这些层当中，镁氧尖晶石膜22、下部电极23、下部覆盖层24的PLZT膜及核心层25的PZT膜，是相对于各自的下层，延续了下层的结晶性而外延生长的。
光偏转元件20形成波导型偏转元件。在此，例如，设定核心层25的PZT膜的折射率为2.45，下部覆盖层24的折射率为2.36。即，相对于核心层25的折射率，下部覆盖层24的折射率小。而且，在核心层25的上面虽没有形成覆盖层，但由于空气的折射率为1.0左右，所以核心层25的折射率大，而且在核心层25的上面，核心层25传播的光被全反射。而且，从被下部覆盖层24所吸收的光损失的观点来看，核心层25的折射率和下部覆盖层24的折射率之差，相对于核心层25的折射率最好为0.5％或其以上。在比0.5％小的情况下，在与下部覆盖层24的界面处很难全反射在核心层25传播的光，就会使光损失增大。
光偏转元件20中，相应于在下部电极23和上部电极26之间施加的电压，在上部电极26的下方的核心层25及下部覆盖层24中，形成因光电效应而引起折射率变化的折射率变化区域25A、24A。折射率变化区域25A、24A形成为以将与上部电极26相同的形状作为上表面的三角柱状。
入射到核心层25的光，反复地在核心层25和下部覆盖层24的界面处、或核心层25上表面(与空气的界面)处进行全反射，同时在核心层25中传播。在核心层25中传播、且与折射率变化区域25A的界面中，根据折射法则光产生偏转。即，垂直或平行于与折射率变化区域25A的界面而入射的光没有偏转而直线前进，除此以外的情况光产生偏转。如图7所示，由于折射率变化区域25A的入射侧相对于光垂直设置上部电极26的底边，所以入射光不偏转而直线前进，并且，来自对应于上部电极26斜边的折射率变化区域的出射部分中，光产生偏转，而出射与光偏转元件20的出射表面相比，例如在箭头标记LB1～LB2的范围内产生偏转的光。例如，本实施例的光偏转元件20相对于下部电极23、对上部电极26施加·扫描25V～100V的电压时，可偏转0.5度～2度。而且，通过施加电压，不仅核心层25的折射率变化区域25A，而且下部覆盖层24的折射率变化区域24A也会产生变化。相对于核心层25的折射率变化区域25A的折射率，低0.5％或其以上。能够抑制核心层25的折射率变化区域25A的光损失。接着，说明本实施例的光偏转元件20的制造例子。
首先，清洗以(001)面作为主表面的2英寸的硅单基板21后，将其浸渍在9质量％的稀释氢氟酸中，并去除硅单晶基板表面的自然氧化膜(SiOx)。
接着，利用CVD法在硅单晶基板上形成100nm厚度的镁氧尖晶石膜。具体地，将硅单晶基板配置在CVD的成膜室内，保持在基板温度900℃。Mg的原料中使用MgCl2，并在Mg源室内将其加热到500℃并使其蒸发，使用氢气作为运载气体，将MgCl2的蒸发物送入到成膜室内。Al原料使用金属Al，并在Al源室内将其加热到550℃并使其蒸发，将氯化氢气体和氢气作为运载气体，作为AlCl3送入到成膜室内。此外，导入碳酸气体及氢气，将上述MgCl2的蒸发物和AlCl3混合，并导入到成膜室内。在成膜室中，将硅单晶基板加热到900℃按成膜速度20nm/分形成镁氧尖晶石膜。
接着，在镁氧尖晶石膜上通过溅射法形成200nm厚度的铂膜。具体地，使溅射装置内为1Pa(7.5×10-3Torr)的压力，流过30sccm的氩气和1sccm的氧气，同时将基板加热到600℃，并外延生长。
接着，在铂膜上通过CSD法形成构成下部覆盖层的PLZT膜。具体地，在铂膜上滴下大约0.3cm3的市场上销售的PLZT薄膜形成剂(PLZT9/65/35、浓度17质量％)，按3000rpm旋转20秒钟。在此，PLZT9/65/35表示，La、Zr及Ti的摩尔浓度比分别为9∶65∶35。接着，在140℃下预热的加热板上加热涂敷PLZT后的基板5分钟，并使PZT薄膜形成剂的溶剂挥发，进一步在350℃下加热5分钟，使PLZT薄膜形成剂热分解。然后，冷却到室温。
接着，进行RTA(短时间退火)处理，例如利用卤素灯退火装置使PLZT膜结晶化。具体地，将基板配置在卤素灯退火装置中，一面按5升/分钟流过氧气，一面进行650℃、10分钟加热，使PLZT膜结晶化。结晶化后的PLZT膜的膜厚是200nm。从PLZT薄膜形成剂的涂敷到结晶化的处理共计重复了11次，PLZT膜的总厚为2.2μm。
接着，在下部覆盖层的PLZT膜之上利用CSD法形成构成核心层的PZT膜。具体地，在PLZT膜上约滴下0.3cm3的市场上销售的PZT薄膜形成剂(PZT52/48，浓度17质量％)，按3000rpm旋转20秒钟。接着，在140℃下预热的加热板上加热涂敷PZT后的基板5分钟，使PZT薄膜形成剂的溶剂挥发，进一步在350℃下加热5分钟，使PZT薄膜形成剂热分解。然后，冷却到室温。
接着，例如利用卤素灯退火装置使PZT膜结晶化。具体地，将基板配置在卤素灯退火装置中，一面按5升/分钟流过氧气，一面进行650℃、10分钟加热，使PLZT膜结晶化。结晶化后的PZT膜的膜厚是200nm。从PZT薄膜形成剂的涂敷到结晶化的处理共计重复了13次，核心层PZT膜的总厚为2.6μm。
接着，在核心层25的PZT膜上利用溅射法形成厚度150nm的铂膜的上部电极26。具体地，在PZT膜上配置直角三角形的图形，设溅射装置内的压力为1Pa(7.5×10-3Torr)、流过氩气30sccm，而形成铂膜。设上部电极26的尺寸为底边300μm、高度1000μm的直角三角形，且将底边配置在入射侧。
而且，不需要利用外延生长上部电极26，也可利用溅射法、蒸镀法等形成上部电极26，材料不限定于Pt膜，也可使用金属或合金、或导电性氧化物。适用于上部电极26的金属或合金很难被氧化，例如，铂族元素、Ru等，此外导电性氧化物为，例如IrO2、RuO2等。
接着，为了去除溅射时的PZT膜的损伤，进行了退火。具体地，在电炉中一面按5升/分钟流过氧气，一面进行600℃、1小时的加热。形成上部电极26时，因为构成上部电极26的溅射原子等使PZT膜表面受到损伤，所以，利用加热处理，就能够去除变形、减缓残留应力等，提高PZT膜表面的结晶性。
接着，研磨入射侧及出射侧的端面，使激光能够入射·出射。通过上述方法，形成了本实施例的光偏转元件20。
而且，获得了结晶学的关系是：外延生长的PZT膜(核心层25)(001)//PLZT膜(下部覆盖层24)(001)//Pt膜(下部电极23)(001)//镁氧尖晶石膜22(001)//硅单晶基板21(001)、面内方位是PZT膜(核心层25)[100]//PLZT膜(下部覆盖层24)[100]//Pt膜(下部电极23)[100]//镁氧尖晶石膜22[100]//硅单晶基板21[100]的结构。
[第二实施例]
根据本实施例的光偏转元件，除了在核心层上再形成上部覆盖层之外，与第一实施例相同。
图9是根据本发明第二实施例的光偏转元件的截面图。图中，对与前面已说明的部分相应的部分赋予相同的参考符号并省略说明。
参照图9，在硅单晶基板21上依次层叠镁氧尖晶石膜22、下部电极23、下部覆盖层24、核心层25、上部覆盖层31、上部电极26来形成根据本实施例的光偏转元件30的结构。其中，镁氧尖晶石膜22、下部电极23、下部覆盖层24的PLZT膜、核心层25的PZT膜及上部覆盖层31的PLZT膜，是相对于各自的下层外延生长的，且延续着下层的结晶性。从镁氧尖晶石膜22到核心层25，上部电极26及端面的加工与第一实施例相同地形成。
光偏转元件30与第一实施例的光偏转元件20相同地形成有波导型偏转元件，核心层25构成为由下部覆盖层24及上部覆盖层31夹持的结构。在第一实施例中，虽然使空气(折射率1.0)作为上部覆盖层而起作用，但在本实施例中使用PLZT膜。并且，设定核心层的PZT膜的折射率为2.45，设定下部及上部覆盖层24、31的PLZT膜的折射率为2.36，即，相对于核心层的折射率，下部及上部覆盖层的折射率小。
并且，从因被下部及上部覆盖层24、31所吸收引起的光损失的观点来看，核心层25的折射率、和下部及上部覆盖层24、31的折射率之差，与在第一实施例中说明的核心层25和下部覆盖层24的折射率的关系相同。
因此，入射到核心层25的光，在核心层25、和下部及上部覆盖层24、31的界面中反复进行全反射，同时在核心层中传播。此外，由于上部电极与第一实施例相同地形成，所以省略说明。
在核心层25的PZT膜上利用与下部覆盖层24的PLZT膜相同的材料及工序，形成上部覆盖层31的PLZT膜。PLZT膜的总厚为2.2μm。如上所述，形成了第二实施例的光偏转元件30。
而且，获得了结晶学的关系为：外延生长的PLZT膜(上部覆盖层31)(001)//PZT膜(核心层25)(001)//PLZT膜(下部覆盖层24)(001)//Pt膜(下部电极23)(001)//镁氧尖晶石膜22(001)//硅单晶基板21(001)的结构。此外，能够获得面内方位为：PLZT膜(上部覆盖层31)[100]//PZT膜(核心层25)[100]//PLZT膜(下部覆盖层24)[100]//Pt膜(下部电极23)[100]//镁氧尖晶石膜22[100]//硅单晶基板21[100]的结构。
而且，上部覆盖层31，只要是在上述的核心层25和折射率的条件的范围内，就不仅可以使用与下部覆盖层相同的材料，而且还可以使用其它材料，例如，氧化硅膜等。
[第三实施例]
根据本实施例的光偏转元件，除替代第二实施例的导电层的下部电极23的铂膜而形成铱(Ir)膜之外，与第二实施例相同。下面，省略与第二实施例相同的制造工序的说明。而且符号使用表示第二实施例的光偏转元件的截面的图9的符号。
在镁氧尖晶石膜22上利用溅射法形成厚度200nm的铱膜。具体地，使溅射装置内成为1Pa(7.5×10-3Torr)的压力，一面流过30sccm的氩气和1sccm的氧气，一面将基板加热到600℃，进行外延生长。
根据本实施例，铱膜的生长方向是(001)，铱膜的面内方位[100]为与其它层的[100]相同的方向。
[第四实施例]
本实施例除了在硅单晶基板和镁氧尖晶石膜之间设置热氧化膜，还在上部覆盖层设置2个上部电极及棱镜之外，与第二实施例相同。
图10是根据本发明第四实施例的光偏转元件的平面图。此外，图11是根据第四实施例的光偏转元件的截面图。图中，对与前面已说明的部分相对应的部分赋予相同的参考符号并省略说明。
参照图10及图11，根据本实施例的光偏转元件40构成为：在硅单晶基板41上依次层叠热氧化膜42、镁氧尖晶石膜22、下部电极23、下部覆盖层24、核心层25、上部覆盖层31、第一及第二上部电极26A、26B，还在上部覆盖层31上设置用于将激光导入到核心层的棱镜。其中，镁氧尖晶石膜22、下部电极23、下部覆盖层24、核心层25及上部覆盖层31是相对于各自的下层，而延续下层的结晶性，并外延生长的。
光偏转元件40中，利用在上部覆盖层31上设置的棱镜44入射激光，通过上部覆盖层31而传播到核心层25。在核心层25中传播的光，通过第一及第二上部电极26A、26B被偏转，从光偏转元件40的出射表面，出射向核心层的面内方向偏转的光。
在此，通过由第一及第二上部电极26A、26B形成的2个折射率变化区域25A、25B可获得宽的偏转角。
接着，说明本实施例的光偏转元件40的制造例子。
首先，使用将(001)面作为主表面的2英寸的硅单晶基板21，与第一实施例相同地，形成到镁氧尖晶石膜。
接着，在大气压下，一面按5升/分钟流过氧气，一面在1000℃～1100℃下进行30分～3小时的热处理。利用此热处理，通过镁氧尖晶石膜的中间层22使氧扩散到单晶基板41，在单晶基板41的表面形成热氧化膜42。而且，也可替代氧气进行使用水蒸气的湿法退火。此情况的温度条件及热处理时间与使用氧气的情况相同。
由于用热氧化膜42来隔断硅单晶基板和镁氧尖晶石膜的结合，所以，镁氧尖晶石膜就能够不受硅单晶基板的束缚而自己再排列，通过热处理原子移动也变得容易，因此就能够进一步提高镁氧尖晶石膜的结晶性。热氧化膜和镁氧尖晶石膜的总膜厚为150nm。而且，替代氧气而使用氮气时，不形成热氧化膜，也不能确认出提高了镁氧尖晶石的结晶性。
接着，在镁氧尖晶石膜上利用溅射法形成厚度200nm的铂膜。具体地，使溅射装置内成为1Pa(7.5×10-3Torr)的压力，一面流过30sccm的氩气和1sccm的氧气，一面将基板加热到600℃，进行外延生长。
接着，利用PLD法，形成下部覆盖层的(Ba、Sr)TiO3。具体地，使用(Ba0.6Sr0.4)的靶，将处理室内设为13.3Pa(100mTorr)，一面流过2.8sccm的氧气，一面将基板加热到800℃，将Nd:YAG激光器(波长355nm)的激光以10Hz的重叠频率，照射靶200分钟，形成3.0μm厚度的(Ba0.6Sr0.4)TiO3膜。
接着，交换靶，并在下部覆盖层24上利用PLD法来形成核心层25的PZT膜。具体地，使用PZT10/90D的靶，将处理室内设为2.7Pa(20Torr)，一面流过2.8sccm的氧气，一面将基板加热到650℃，将Nd:YAG激光器(波长355nm)的激光以10Hz的重叠频率，照射靶200分钟，形成厚度3.0μm的PZT膜。
接着，利用PLD法在核心层25上形成上部覆盖层31的(Ba、Sr)TiO3膜。具体地，使用(Ba0.6Sr0.4)TiO3的靶，将处理室内设为13.3Pa(100mTorr)，一面流过2.8sccm的氧气，一面将基板加热到800℃，将Nd:YAG激光器(波长355nm)的激光以10Hz的重叠频率，照射靶200分钟，形成厚度3.0μm的(Ba0.6Sr0.4)TiO3膜。
接着，在上部覆盖层31的(Ba0.6Sr0.4)TiO3膜上利用溅射法形成厚度150nm的铂膜的上部电极26A、26B。具体地，在(Ba0.6Sr0.4)TiO3膜上配置直角三角形的图形，设溅射装置内的压力为1Pa(7.5×10-3Torr)、流过30sccm的氩气，而形成铂膜。将上部电极26A、26B的尺寸设为底边300μm、高度1000μm的直角三角形。
接着，为了去除溅射时的(Ba0.6Sr0.4)TiO3膜的损伤，进行了退火。具体地，在电炉中一面流过5升/分钟的氧气，一面进行600℃、1小时的加热。
接着，研磨出射侧的端面，使激光能够出射，此外在上部覆盖层31上固定棱镜。如上所述，形成了本实施例的光偏转元件40。
根据本实施例的光偏转元件40，在硅单晶基板41和镁氧尖晶石膜22之间设置有热氧化膜42。由于通过热氧化膜42来隔断硅单晶基板41和镁氧尖晶石膜22的界面中的结合，所以，镁氧尖晶石膜22能够不受硅单晶基板的结晶面的束缚而在热处理过程中自己再排列。因此，由于能够以更高的结晶性形成镁氧尖晶石膜22，所以就能够提高在镁氧尖晶石膜22上形成的下部电极23、下部覆盖层24、核心层25、及上部覆盖层31的结晶性。
[第五实施例]
本实施例的光偏转元件与第四实施例相同地构成。此外，本实施例的光偏转元件除核心层的制作条件不同之外，与第四实施例相同。
在本实施例中，在下部覆盖24层上利用PLD法来形成核心层25的PZT膜。具体地，使用PZT10/90的靶，将处理室内设为2.7Pa(20mTorr)～27Pa(200mTorr)，一面流过6sccm的氧气，一面将基板加热到600℃～700℃，将Nd:YAG激光器(波长355nm)的激光以10Hz的重叠频率，照射靶200分钟，形成厚度3.0μm的PZT膜。
图12是示出了根据本实施例的核心层25的传播损失和结晶性的关系的图。在图12中，纵轴表示核心层25的传播损失，横轴表示对核心层25的PZT膜的(002)面的由摇摆曲线获得的峰值的半幅值。而且，PZT膜的(002)面的摇摆曲线，是使用X射线衍射仪，通过利用2θ-θ法对准PZT膜的(002)面的衍射线的角度，改变入射面而获得的。此外，传播损失是利用光功率计来测定通过光电探测器检测出的光。
参照图12，按本实施例的室内压力20mPa、基板温度650℃的条件来形成的PZT膜，其半幅值为0.9度，损失为19dB。如图12所示可知，半幅值越小，即PZT膜的结晶性越好，就越能够减少光的传播损失。
虽然以上详述了本发明的优选实施例，但本发明并没有限定于这样的特定的实施方式，可以在权利要求范围内所记载的本发明的范围内进行各种变形和变更。
例如，可以将第一～第三实施例和第四实施例加以组合。此外，在第一～第四实施例中，虽然下部或上部覆盖层使用PLZT膜、核心层使用PZT膜，但毫无疑问，只要能够确保上述的下部或上部覆盖层和核心层的折射率的大小关系，也可以使用在本实施方式中列举的氧化物层的材料。
此外，虽然在实施例中以偏转元件为例来进行了说明，但同样可以适用于布拉格(Bragg)反射型开关、全反射型开关、方向性结合开关、马赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉开关、相位调谐元件、模式转换元件、波长滤波元件等使用光电效应的所有光导元件中。
产业上的利用可能性
由以上详细说明可明确，根据本发明，传播光束的第二氧化物层由外延膜形成，且结晶性优越良好，因此，能够提供光传播损失低、光学特性优良的低制造成本的光偏转元件及其制造方法。

Claims (19)

1.一种光偏转元件，具有：
单晶基板；
在上述单晶基板上形成的由镁氧尖晶石膜形成的中间层；
在上述中间层上形成的由含有铂族元素的导电层形成的下部电极；
在上述下部电极上形成的第一氧化物层；
在上述第一氧化物层上形成的第二氧化物层；
在上述第二氧化物层上形成的上部电极，其特征在于：
上述中间层、下部电极、第一氧化物层及第二氧化物层由外延膜形成；
上述第二氧化物层的折射率大于上述第一氧化物层的折射率。
2.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，上述单晶基板是硅单晶基板。
3.根据权利要求2所述的光偏转元件，其特征在于，在上述单晶基板和中间层之间还形成有非晶质层。
4.根据权利要求3所述的光偏转元件，其特征在于，上述非晶质层是硅氧化膜。
5.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，上述单晶基板由砷化镓基板形成。
6.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，上述下部电极以Pt或Ir为主成分。
7.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，上述第二氧化物层具有光电效应。
8.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，上述第一及第二氧化物层中的至少一层具有包含单钙钛矿晶格的结晶结构。
9.根据权利要求8所述的光偏转元件，其特征在于，上述包含单钙钛矿晶格的结晶结构是钙钛矿结构、铋层状结构或钨青铜结构的任意一种结构。
10.根据权利要求8所述的光偏转元件，其特征在于，上述第一氧化物层是用(Sr1-xBax)TiO3(0≤x≤1)、或(Pb1-yLay)(Zr1-xTix)O3(0≤x、y≤1)的通式所表示的结晶层。
11.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，上述单晶基板、中间层及下部电极的层叠方向的结晶方位是[001]。
12.根据权利要求10所述的光偏转元件，其特征在于，上述第一及第二氧化物层的层叠方向的结晶方位是[001]。
13.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，上述第一及第二氧化物层中的至少一层是Pb(Zr1-xTix)O3(0≤x≤1)、(Pb1-yLay)(Zr1-xTix)O3(0≤x、y≤1)、Pb(B’1/3B”2/3)xTiyZr1-x-yO3(0≤x、y≤1、B’是二价金属、B”是五价金属)、Pb(B’1/2B”1/2)xTiyZr1-x-yO3(0≤x、y≤1、B’是三价金属、B”是五价金属、或B′是二价金属、B”是六价金属)、(Sr1-xBax)Nb2O6(0≤x≤1)、(Sr1-xBax)Ta2O6(0≤x≤1)、PbNb2O6、或Ba2NaNb5O15。
14.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于：在上述第二氧化物层和上部电极之间，还具有通过外延生长而形成在上述第二氧化物层上的第三氧化物层；
上述第二氧化物层的折射率大于上述第一及第三氧化物层的折射率。
15.根据权利要求14所述的光偏转元件，其特征在于，上述第三氧化物层具有包含单钙钛矿晶格的结晶结构。
16.根据权利要求14所述的光偏转元件，其特征在于，上述第三氧化物层的层叠方向的结晶方位是[001]。
17.一种光偏转元件的制造方法，包括：
中间层形成工序，在上述单晶基板上形成由镁氧尖晶石形成的中间层；
下部电极形成工序，在上述中间层上形成由铂族元素构成的导电层形成的下部电极；
第一氧化物层形成工序，在上述下部电极上形成第一氧化物层；
第二氧化物层形成工序，在上述第一氧化物层上形成第二氧化物层；
上部电极形成工序，在上述第二氧化物层上形成上部电极，其特征在于，
上述中间层、下部电极、第一氧化物层及第二氧化物层通过外延生长形成。
18.根据权利要求17所述的光偏转元件的制造方法，其特征在于，在上述中间层形成工序和下部电极形成工序之间，还包括在含有氧气或水蒸气的气氛中进行热处理的工序。
19.根据权利要求18所述的光偏转元件的制造方法，其特征在于，在上述单晶基板和上述中间层之间形成热氧化膜。
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