JP2008102318A - Optical element, optical integrated device and method for manufacturing the same - Google Patents

Optical element, optical integrated device and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element including a molded body molded by utilizing an impact solidification phenomenon, and to provide an optical integrated device equipped with the same. <P>SOLUTION: The optical element comprises a lower electrode formed on a substrate, a waveguide which is comprises a molded body, molded by applying mechanical impact force to an ultrafine particulate brittle material supplied to the substrate to join the ultrafine particulate brittle material and which is formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the waveguide, wherein the lower electrode is constituted of a metal multilayer film. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光通信、光配線、光ストレージに用いられる光学素子、それを集積した光集積デバイスに関する。   The present invention relates to an optical element used for optical communication, optical wiring, optical storage, and an optical integrated device in which it is integrated.

電界と物質の相互作用により屈折率が変化する電気光学効果は、その高速性、電圧駆動であることによる低消費電力性、構造の単純性から、光変調器に応用されている。LiNbOを用いた光変調器では、単結晶LiNbO基板上にTi拡散法によりマッハツエンダー型導波路を形成し、電極を組み合わせることで光変調器を形成している。電圧を印加することで、導波路の屈折率を変化させ、光信号のON/OFFを行うことができる。しかし、単結晶基板を用いる必要があることから高価であること、また、LiNbOの電気光学効果が小さく、プレナー電極構造であることから導波路の長さが必要になり、素子サイズがcm台と非常に大きいという欠点がある。 The electro-optic effect in which the refractive index changes due to the interaction between an electric field and a substance is applied to an optical modulator because of its high speed, low power consumption due to voltage drive, and simplicity of structure. In an optical modulator using LiNbO 3 , a Mach-Zehnder type waveguide is formed on a single crystal LiNbO 3 substrate by a Ti diffusion method, and an optical modulator is formed by combining electrodes. By applying a voltage, the refractive index of the waveguide can be changed, and the optical signal can be turned ON / OFF. However, since it is necessary to use a single crystal substrate, it is expensive, and since the electro-optic effect of LiNbO 3 is small and the planar electrode structure is required, the length of the waveguide is required, and the element size is in the cm range. There is a disadvantage that it is very large.

透明セラミックスであるPbl−xLa(ZrTil−yl−x/4(以下、PLZTと呼ぶ)は、現行の光変調器に用いられているLiNbO単結晶より二桁近く電気光学係数が大きいことから、光学素子の小型化による低コスト化、低消費電力化、および高速化が期待でき、これまでゾルゲル法による薄膜化の検討がなされてきている(非特許文献1ならびに非特許文献2参照)。 Pb 1-x La x (Zr y Ti 1-y ) 1-x / 4 O 3 (hereinafter referred to as PLZT), which is a transparent ceramic, is two times higher than the LiNbO 3 single crystal used in current optical modulators. Since the electro-optic coefficient is almost as large as possible, it can be expected to reduce cost, reduce power consumption, and increase the speed by reducing the size of the optical element. 1 and Non-Patent Document 2).

しかし、光の透過率が高く電気光学効果の大きな薄膜を形成するためには、エピタキシャル成長させる必要があり、下地材料として単結晶基板が必要になることからシリコン系導波路等の他基板上の形成が困難であること、光学素子に必要な膜厚をゾルゲル法で形成するためには長時間の成膜プロセスを必要とすることから高価になるという欠点があった。   However, in order to form a thin film with a high light transmittance and a large electro-optic effect, it is necessary to perform epitaxial growth, and since a single crystal substrate is required as a base material, it is formed on another substrate such as a silicon-based waveguide. However, there is a drawback that a long film forming process is required to form a film thickness required for the optical element by the sol-gel method, which is expensive.

LiNbO、PLZT等の電気光学材料はいずれも強誘電性材料であり、その特性はそれぞれの化合物に特有の結晶構造を形成した場合に発現する。このため電気光学材料を光学素子として利用するためには、それ自身の単結晶基板を用いるか、単結晶基板上に電気光学材料をエピタキシャル成長させることが、必須と考えられてきた。 Electro-optical materials such as LiNbO 3 and PLZT are all ferroelectric materials, and their characteristics are manifested when a crystal structure unique to each compound is formed. For this reason, in order to use the electro-optic material as an optical element, it has been considered essential to use its own single crystal substrate or to epitaxially grow the electro-optic material on the single crystal substrate.

今後、電気光学素子と電子素子の1チップ上の集積を可能とするナノフォトニックデバイスの実現が大きな革新技術として求められている。これを実現するためにはCPU、メモリー等のLSIと光スイッチ等の能動光学素子を同一基板上に形成する技術が必要であり、シリコンや石英基板上にPLZT等の電気光学材料を、高い結晶性で成膜する技術が求められている。異種基板上への電気光学素子を形成する技術として、薄層化したバルク電気光学材料を直接接合する技術が知られており、電気光学素子の導波特性を確保するために単層もしくは多層構造の中間層を設けることが報告されている(特許文献1参照)。   In the future, the realization of nanophotonic devices that enable integration of electro-optic elements and electronic elements on one chip is required as a major innovation. In order to realize this, it is necessary to have technology for forming LSIs such as CPU and memory and active optical elements such as optical switches on the same substrate. Electro-optical materials such as PLZT are highly crystallized on a silicon or quartz substrate. Therefore, there is a need for a technique for film formation. As a technique for forming an electro-optic element on a different substrate, a technique for directly joining a thinned bulk electro-optic material is known, and a single layer or a multilayer is used to ensure the waveguide characteristics of the electro-optic element. It has been reported that an intermediate layer having a structure is provided (see Patent Document 1).

一方、酸化物の新たな膜形成技術として、常温衝撃固化現象を利用したエアロゾルデポジション(AD法)が開発されている。AD法は超微粒子材料の衝突付着現象を利用している。従来の薄膜形成法に比べ高い成膜速度と低いプロセス温度の実現が期待されている(非特許文献3参照)。また、AD法は、膜特性が下地層に依存しないことから、基板を自由に選択することができる。   On the other hand, as a new oxide film formation technique, aerosol deposition (AD method) utilizing a normal temperature impact solidification phenomenon has been developed. The AD method utilizes the impact adhesion phenomenon of ultrafine particle materials. Realization of a high film formation rate and a low process temperature is expected compared to conventional thin film formation methods (see Non-Patent Document 3). In addition, since the AD method does not depend on the underlying layer, the substrate can be freely selected.

特許文献2には脆性材料超微粒子成形体の成形方法に関することが開示されている。この成形方法は、基板上に供給した超微粒子脆性材料に機械的衝撃を負荷して粉砕し前記超微粒子脆性材料同士または前記超微粒子脆性材料同士及び前記超微粒子脆性材料と前記基板を接合させることを特徴としている。これにより、超微粒子相互の接合を実現し、熱を加えることなく、高密度、高強度の膜が形成される。   Patent Document 2 discloses a method for forming a brittle material ultrafine particle compact. In this molding method, the ultrafine particle brittle material supplied onto the substrate is subjected to mechanical impact and pulverized, and the ultrafine particle brittle materials or the ultrafine particle brittle materials and the ultrafine particle brittle material and the substrate are joined. It is characterized by. This realizes bonding between the ultrafine particles, and a high-density and high-strength film is formed without applying heat.

特許文献3にはAD法により形成された構造物に関することが開示されており、この構造物は結晶配向性のない多結晶体であり、ガラス層からなる粒界層が実質的にないことを特徴としている。   Patent Document 3 discloses that a structure formed by the AD method is concerned. This structure is a polycrystalline body having no crystal orientation, and is substantially free of a grain boundary layer composed of a glass layer. It is a feature.

一方、非特許文献4では、AD法を用いた透明度の高い電気光学材料の薄膜成形に関する検討がなされている。それによると、光学素子の基本特性である、AD膜の透過損失は、成形体を形成する微粒子、及び屈折率を異にする非成形体微粒子のレイリー散乱によることが明らかにされている。   On the other hand, in Non-Patent Document 4, studies on thin film forming of electro-optical material with high transparency using the AD method are made. According to this, it has been clarified that the transmission loss of the AD film, which is a basic characteristic of the optical element, is due to Rayleigh scattering of fine particles forming a compact and non-molded fine particles having different refractive indexes.

更に、特許文献4にはAD法による光学素子、光集積デバイス、光情報伝搬システム及び成形体の製造法に関することが開示されている。例えば、光学素子について言えば、基板上に供給した超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して前記超微粒子脆性材料を粉砕、接合させる衝撃固化現象により成形体を形成した光学素子であって、前記光学素子に含有されるポア(空孔)、異相等の屈折率が成形体の主たる構成体と異なる部分の平均半径d(nm)と前記成形体を伝搬する光の波長λ(nm)の間にd/λ<4×10−5(nm)の関係があることを特徴とする光学素子である。さらに、光学素子として、基板上に形成された下部電極と、この下部電極上に超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して前記超微粒子脆性材料を粉砕、接合させる衝撃固化現象により形成された成形体よりなる導波路と、この導波路上に形成された上部電極とからなる構造が開示されている。 Furthermore, Patent Document 4 discloses an optical element, an optical integrated device, an optical information propagation system, and a method for manufacturing a molded body by AD method. For example, regarding an optical element, an optical element in which a compact is formed by an impact solidification phenomenon in which a mechanical impact force is applied to an ultrafine particle brittle material supplied on a substrate to pulverize and bond the ultrafine particle brittle material. , The average radius d (nm) of the portion where the refractive index of pores (holes), different phases, etc. contained in the optical element is different from the main constituent of the molded body and the wavelength λ (nm) of the light propagating through the molded body There is a relationship of d 6 / λ 4 <4 × 10 −5 (nm 2 ) between the optical elements. Furthermore, the optical element is formed by a lower electrode formed on the substrate and an impact solidification phenomenon in which a mechanical impact force is applied to the ultrafine particle brittle material on the lower electrode to pulverize and bond the ultrafine particle brittle material. A structure comprising a waveguide made of a molded body and an upper electrode formed on the waveguide is disclosed.

特開2004−145261号公報JP 2004-145261 A 特開2001−3180号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-3180 特開2002−235181号公報JP 2002-235181 A 特開2005−181995号公報JP 2005-181995 A 「Comparison of electro−optic lead−lanthanum zirconate titanate films on crystalline and glass substrates」 K. D. Preston and G. H. Haertling: Appl. Phys. Lett. Vol.60, No.23, 8 June 1992, p2831."Comparison of electro-optic lead-lanthanum zircinate titanate films on crystalline and glass substrates" K. D. Preston and G. H. Haertling: Appl. Phys. Let. Vol. 60 June 1992. 「Patterning of (Pb,La)(Zr,Ti)O3 waveguides for fabricating micro−optics using wet etching and solid−phase epitaxy」 K. Nashimoto, K. Haga, M. Watanabe, S. Nakamura and E. Osakabe: Appl. Phys. Lett. Vol.75, No.8, 23 August 1999, p1054.“Patterning of (Pb, La) (Zr, Ti) O3 waveguides for fabricating micro-optics using wetting and solid-phase epitaxy” K. Nashimoto, K. Haga, M. Watmura and M. Watanabe, Phys. Lett. Vol.75, No.8, 23 August 1999, p1054. 「Microstructure and Electrical Properties of Lead Zirconate Titanate (Pb(Zr52/Ti48)O3) Thick Films Deposited by Aerosol Deposition Method」 Jun Akedo and Maxim LEBEDEV: Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38 (1999) p5397.“Microstructure and Electrical Properties of Lead Zirconate Titanate (Pb (Zr52 / Ti48) O3) Thick Films Deposited by Aero J Depot. 「Optical and electro−optical properties of Pb(Zr,Ti)O3 and (Pb,La)(Zr,Ti)O3 films prepared by aerosol deposition method」 Masafumi Nakada, Keishi Ohashi and Jun Akedo: Jounal of Crystal Growth 275 (2005) e1275.“Optical and electro-optical properties of Pb (Zr, Ti) O3 and (Pb, La) (Zr, Ti) O3 films prepared by aerosol deposition method” Masafumi Nakada, Keishi Oh Joun ) e1275.

AD法による電気光学材料膜を光変調器等の光学素子に適用することで、材料特性が基板もしくは下地材料に依存しないという理由から、任意の下部電極上に電気光学材料からなる導波路を形成することができる。このことから、導波路を下部、上部電極で挟み込む構造が可能となり、電界を導波路に有効に作用させることができ、光学素子の小型化もしくは低消費電力化が可能となる。これらの電極材料には、電気抵抗の小さな金属材料を用いることが、光学素子の高速動作を可能にすることから望ましい。   By applying an electro-optic material film by the AD method to an optical element such as an optical modulator, a waveguide made of an electro-optic material is formed on an arbitrary lower electrode because the material characteristics do not depend on the substrate or the base material. can do. Accordingly, a structure in which the waveguide is sandwiched between the lower and upper electrodes is possible, an electric field can be effectively applied to the waveguide, and the optical element can be downsized or reduced in power consumption. As these electrode materials, it is desirable to use a metal material having a small electric resistance because it enables high-speed operation of the optical element.

しかし、金等の金属材料からなる下部電極上にAD法で電気光学材料膜を形成する場合、超微粒子脆性材料が高速で下部電極に衝突するため、その機械的衝撃力で、下部電極を変形もしくは破壊してしまうという課題を見出した。   However, when an electro-optic material film is formed on the lower electrode made of a metal material such as gold by the AD method, since the ultrafine particle brittle material collides with the lower electrode at a high speed, the lower electrode is deformed by its mechanical impact force. Or I found the problem of destroying.

本発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであって、低電気抵抗の金属材料からなる下部電極上にAD法による成形体を形成した光学素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical element in which a molded body by an AD method is formed on a lower electrode made of a metal material having a low electrical resistance.

本発明はまた、AD法による成形体よりなる光学素子を用いた光集積デバイス、並びにその製造方法を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide an optical integrated device using an optical element made of a molded body by the AD method, and a manufacturing method thereof.

本発明による光学素子は、基板上に形成された下部電極と、前記基板に供給する超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷することで当該超微粒子脆性材料を接合させ形成した成形体からなり前記下部電極上に形成された導波路と、該導波路上に形成された上部電極とを含み、前記下部電極が金属多層膜からなることを特徴とする。下部電極を金属多層膜からなるようにすることで、金属膜の硬度を高めることが可能となり、硬度を高められた下部電極上に成形体を形成することができる。   An optical element according to the present invention comprises a lower electrode formed on a substrate and a molded body formed by joining the ultrafine particle brittle material by applying a mechanical impact force to the ultrafine particle brittle material supplied to the substrate. It includes a waveguide formed on the lower electrode and an upper electrode formed on the waveguide, and the lower electrode is made of a metal multilayer film. When the lower electrode is made of a metal multilayer film, the hardness of the metal film can be increased, and a molded body can be formed on the lower electrode with increased hardness.

上記光学素子において、前記金属多層膜は金、銀、銅、Ir、Ru、W、Moの少なくとも1つを主成分とする複数の層と他の金属層とからなることが好ましい。電気抵抗の低い金、銀、銅、Ir、Ru、W、Moの少なくとも1つを主成分とする層を複数にした金属多層膜は、単層膜と比較して硬度が高く、かつ下部電極としての電気抵抗を低くすることができ、光学素子の下部電極に適している。   In the optical element, it is preferable that the metal multilayer film includes a plurality of layers containing at least one of gold, silver, copper, Ir, Ru, W, and Mo as a main component and another metal layer. A metal multilayer film composed of a plurality of layers mainly composed of at least one of gold, silver, copper, Ir, Ru, W, and Mo having a low electrical resistance is higher in hardness than a single layer film and has a lower electrode. Therefore, it is suitable for the lower electrode of the optical element.

上記光学素子において、前記複数の層はそれぞれ層厚が500nm以下であることが好ましい。下部電極の硬度を高くするためには、結晶粒径の小さな初期成長層を積層する必要があり、複数の各層の厚さが500nm以下であれば、積層化により硬度を高めることができる。   In the optical element, it is preferable that each of the plurality of layers has a thickness of 500 nm or less. In order to increase the hardness of the lower electrode, it is necessary to stack an initial growth layer having a small crystal grain size. If the thickness of each of the plurality of layers is 500 nm or less, the hardness can be increased by stacking.

上記光学素子において、該光学素子は、電極に電気信号を印加することで光を制御する光変調器または光スイッチである。本発明により高速応答可能で、成形体を下部電極、上部電極で挟み込む構造をとることで小型化もしくは低消費電力化が可能な光変調器、光スイッチを形成することができる。   In the optical element, the optical element is an optical modulator or an optical switch that controls light by applying an electric signal to an electrode. According to the present invention, it is possible to form an optical modulator and an optical switch that can respond at high speed and can be reduced in size or power consumption by adopting a structure in which a molded body is sandwiched between a lower electrode and an upper electrode.

本発明によればまた、基板に供給する超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して前記超微粒子脆性材料を接合させ形成した成形体を含む第1の光学素子と、第2の光学素子とをそれぞれ少なくとも1つ、前記基板上に集積した光集積デバイスであって、前記第1の光学素子は、前記基板上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された前記成形体よりなる導波路と、該導波路上に形成された上部電極とを含み、前記下部電極が金属多層膜からなることを特徴とする光集積デバイスが提供される。この光集積デバイスにおいては、前記第2の光学素子が、レーザー、電気−光変換器、光−電気変換器、光増幅器、光スイッチ、光フィルターのいずれかとされる。この場合、製造プロセスが異なるために困難であった複数の光学素子の集積化を、どのような下地材料上でも室温で形成可能な衝撃固化現象により形成することで可能となる。   According to the present invention, a first optical element including a molded body formed by applying a mechanical impact force to an ultrafine particle brittle material supplied to a substrate and bonding the ultrafine particle brittle material, and a second optical element Each of which is integrated on the substrate, wherein the first optical element includes a lower electrode formed on the substrate and the molded body formed on the lower electrode. And an upper electrode formed on the waveguide, wherein the lower electrode is made of a metal multilayer film. In this optical integrated device, the second optical element is any one of a laser, an electric-optical converter, an optical-electric converter, an optical amplifier, an optical switch, and an optical filter. In this case, integration of a plurality of optical elements, which has been difficult due to different manufacturing processes, can be achieved by forming an impact solidification phenomenon that can be formed on any underlying material at room temperature.

本発明によれば更に、基板に供給する超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して前記超微粒子脆性材料を接合させ形成した成形体を含む光学素子と、電子回路とをそれぞれの少なくとも1つ、前記基板上に集積した光集積デバイスであって、前記光学素子は、前記基板上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された前記成形体よりなる導波路と、該導波路上に形成された上部電極とを含み、前記下部電極が金属多層膜からなることを特徴とする光集積デバイスが提供される。この光集積デバイスにおいては、前記電子回路は、中央処理装置またはメモリーとされる。この場合、製造プロセスが異なるために困難であった光学素子と電子回路の同一基板上での集積化を、どのような下地材料上でも室温で形成可能な衝撃固化現象により形成することで可能となる。   According to the present invention, an optical element including a molded body formed by bonding a mechanical impact force to an ultrafine particle brittle material supplied to a substrate and bonding the ultrafine particle brittle material, and an electronic circuit are further provided. An optical integrated device integrated on the substrate, wherein the optical element includes a lower electrode formed on the substrate, a waveguide made of the molded body formed on the lower electrode, and the waveguide. And an upper electrode formed on the waveguide, wherein the lower electrode is made of a metal multilayer film. In this optical integrated device, the electronic circuit is a central processing unit or a memory. In this case, integration of optical elements and electronic circuits on the same substrate, which was difficult due to different manufacturing processes, can be achieved by forming an impact solidification phenomenon that can be formed on any underlying material at room temperature. Become.

本発明による光学素子及び光集積デバイスにおいては、前記成形体の構成材料を電気光学材料とすることにより、光変調器等の能動素子、デバイスの作製が可能となる。   In the optical element and the optical integrated device according to the present invention, an active element such as an optical modulator and a device can be manufactured by using an electro-optical material as a constituent material of the molded body.

本発明による光学素子及び光集積デバイスにおいてはまた、前記電気光学材料がジルコン酸チタン酸鉛、またはランタンが添加されたジルコン酸チタン酸鉛を主成分とすることにより、小型で低電圧駆動の光変調器等の能動素子、デバイスの作製が可能となる。   In the optical element and the optical integrated device according to the present invention, the electro-optic material is mainly composed of lead zirconate titanate to which lead zirconate titanate or lanthanum is added. Active elements such as modulators and devices can be manufactured.

本発明による光学素子及び光集積デバイスの製造方法は、前記成形体の製造方法が常温衝撃固化現象による成形であることを特徴とする。常温衝撃固化現象を用いることで、室温で任意の基板上に成形体の形成が可能となる。常温衝撃固化現象による膜形成法の中でも、エアロゾルデポジション法は、成形体の製造方法として適している。   The manufacturing method of the optical element and the integrated optical device according to the present invention is characterized in that the manufacturing method of the molded body is molding by a normal temperature impact solidification phenomenon. By using the normal temperature impact solidification phenomenon, a molded body can be formed on an arbitrary substrate at room temperature. Among the film forming methods based on the normal temperature impact solidification phenomenon, the aerosol deposition method is suitable as a method for producing a molded body.

本発明により、常温衝撃固化現象による成形、つまり超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して超微粒子脆性材料を接合させた成形体を低電気抵抗の電極上に形成することが可能となり、それにより高い性能の光学素子、および光集積デバイスを提供することができる。   According to the present invention, it becomes possible to form on a low electrical resistance electrode a molding by room temperature impact solidification phenomenon, that is, a super compact brittle material is bonded by applying a mechanical impact force to the ultra fine brittle material, Thereby, a high-performance optical element and an optical integrated device can be provided.

本発明の実施例を説明する前に、本発明がなされるにいたった経過を説明する。本発明は、金属材料よりなる下部電極上に常温衝撃固化現象を利用したAD法により酸化物電気光学材料を形成する場合には、金属膜の硬度を高める必要があり、そのためには低電気抵抗の金属層を他の金属層と多層化することが効果的であるという知見に基づいてなされたものである。   Before describing the embodiments of the present invention, the progress of the present invention will be described. In the present invention, when an oxide electro-optic material is formed on a lower electrode made of a metal material by an AD method using a normal temperature impact solidification phenomenon, it is necessary to increase the hardness of the metal film. This is based on the finding that it is effective to multilayer the metal layer with other metal layers.

以下、図を使って説明する。図6は、金属による下部電極上にAD法で電気光学材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)膜を形成し、その上に上部電極を形成した光変調器の断面構造を示す。下部電極は、金により形成されている。AD法では、この下部電極上に、PZT粒子を高速で衝突させることにより、AD膜を形成するが、その機械的衝撃力で、下部電極が変形もしくは破壊してしまうことが、実験により明らかとなった。図7はその試料断面を示すSEM写真である。中間部に観察される波形構造は、金による下部電極であり、平坦であった金薄膜が粒子の衝突により大きく変形していることが分かる。下部電極がこのように変形すると、PZTに入射した光は散乱してしまうため、光学素子として使用することは不可能である。   Hereinafter, it demonstrates using a figure. FIG. 6 shows a cross-sectional structure of an optical modulator in which a lead zirconate titanate (PZT) film, which is an electro-optic material, is formed on a metal lower electrode by an AD method, and an upper electrode is formed thereon. The lower electrode is made of gold. In the AD method, an AD film is formed by colliding PZT particles on the lower electrode at a high speed, but it is clear from experiments that the lower electrode is deformed or broken by the mechanical impact force. became. FIG. 7 is an SEM photograph showing a cross section of the sample. The corrugated structure observed in the middle part is a lower electrode made of gold, and it can be seen that the flat gold thin film is greatly deformed by the collision of particles. When the lower electrode is deformed in this way, the light incident on the PZT is scattered, so that it cannot be used as an optical element.

また、AD法で形成したPZT膜が電気光学効果を発現するためには、600℃程度のアニールが必要である。図8は、下部電極上に形成されたAD法によるPZT膜のアニール後の顕微鏡写真であり、円形状の剥離部が多数観測される。これらの剥離は、電極変形部にアニール時の熱応力が集中して発生したものである。   Further, in order for the PZT film formed by the AD method to exhibit the electro-optic effect, annealing at about 600 ° C. is necessary. FIG. 8 is a photomicrograph after annealing of the PZT film formed on the lower electrode by the AD method, and a large number of circular peeling portions are observed. Such peeling is caused by concentration of thermal stress during annealing on the electrode deformed portion.

本発明者らは、このようなAD法による成膜に起因する積層構造の破壊を防ぐためには、下部電極の低電気抵抗層を多層化することが効果的であることを見出した。   The present inventors have found that it is effective to make the low electrical resistance layer of the lower electrode multi-layered in order to prevent the destruction of the laminated structure caused by the film formation by the AD method.

図1は本発明による光変調器の断面構造の模式的に示す。下部電極の金層が二層になっていることが特徴である。図3は、二層の金層からなる下部電極上に形成されたAD法によるPZT膜のアニール後の顕微鏡写真である。剥離、クラック等は存在せず、良好な光学特性を示した。   FIG. 1 schematically shows a cross-sectional structure of an optical modulator according to the present invention. It is characterized in that the gold layer of the lower electrode has two layers. FIG. 3 is a photomicrograph after annealing of the PZT film formed by AD method on the lower electrode composed of two gold layers. There was no peeling or cracking, and good optical properties were exhibited.

下部電極における低電気抵抗層の多層化による効果は次のように考えられる。PZT粒子の衝突による下部電極の変形の防止には、金属層の硬度を高めることが効果的である。結晶粒の界面である結晶粒界は、金属結晶粒の変形を防止するため、膜内に結晶粒界を多数入れることで、薄膜の硬度を高めることができる。スパッタ等の薄膜の成長では、まず結晶の核が形成され、その核を中心として膜は成長する。このため膜の形成初期では、結晶粒は小さく、結晶粒界が多数存在し、硬度の高い膜を得ることができる。一方、電極として用いるためには電気抵抗を小さくする必要があるため、高電気抵抗の薄い初期形成層を電極層に用いることはできない。したがって、結晶粒が増大しない、膜形成初期状態を積層することで、膜の硬度を高め、且つ低電気抵抗を満足することができる。   The effect of the multi-layered low electrical resistance layer in the lower electrode is considered as follows. Increasing the hardness of the metal layer is effective in preventing the deformation of the lower electrode due to the collision of PZT particles. In order to prevent deformation of the metal crystal grain, the crystal grain boundary which is an interface between the crystal grains can increase the hardness of the thin film by inserting a large number of crystal grain boundaries in the film. In the growth of thin films such as sputtering, crystal nuclei are first formed, and the film grows around the nuclei. For this reason, at the initial stage of film formation, the crystal grains are small, a large number of crystal grain boundaries exist, and a film with high hardness can be obtained. On the other hand, since it is necessary to reduce the electrical resistance in order to use it as an electrode, a thin initial formation layer having a high electrical resistance cannot be used for the electrode layer. Therefore, by laminating the initial film formation state in which the crystal grains do not increase, the hardness of the film can be increased and the low electrical resistance can be satisfied.

以上のように金属膜からなる下部電極を多層化することで、その上部にAD膜を形成した光学素子を形成できることを、本発明により初めて明らかにすることができた。この結果を適用することで高性能の光学素子、光集積デバイスを安価にて形成することができるようになる。   As described above, for the first time, it has been clarified by the present invention that an optical element having an AD film formed thereon can be formed by multilayering a lower electrode made of a metal film. By applying this result, high-performance optical elements and optical integrated devices can be formed at low cost.

以下、本発明をいくつかの実施例を挙げて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to some examples.

(第1の実施例)
図1は、本発明による光学素子の断面構造を模式的に示した図である。ガラス基板(コーニング7059)41上に、下部電極42をスパッタ法により形成した。下部電極42は、Ti層(膜厚3nm)43、金層(膜厚200nm)44、Ti層(膜厚5nm)45、金層(膜厚200nm)46、Ti層(膜厚3nm)47よりなる金属多層膜である。スパッタ法にはDCマグネトロンスパッタ法を用い、Arガスをスパッタガスとして用いた。下部電極42の上部にAD法により電気光学層48を形成した。成膜方法等は、あとで詳しく説明する。続いて、600℃、30分大気中でアニール後、表面研磨を行い、研磨した電気光学層48の上部に上部電極49をスパッタ法で形成した。上部電極49はTi層(膜厚3nm)410、金層(膜厚200nm)411よりなり、成膜方法は下部電極42と同じである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of an optical element according to the present invention. A lower electrode 42 was formed on a glass substrate (Corning 7059) 41 by sputtering. The lower electrode 42 includes a Ti layer (film thickness 3 nm) 43, a gold layer (film thickness 200 nm) 44, a Ti layer (film thickness 5 nm) 45, a gold layer (film thickness 200 nm) 46, and a Ti layer (film thickness 3 nm) 47. It is a metal multilayer film. A DC magnetron sputtering method was used for the sputtering method, and Ar gas was used as the sputtering gas. An electro-optic layer 48 was formed on the lower electrode 42 by the AD method. The film forming method will be described in detail later. Subsequently, after annealing in the atmosphere at 600 ° C. for 30 minutes, surface polishing was performed, and an upper electrode 49 was formed on the polished electro-optic layer 48 by a sputtering method. The upper electrode 49 is composed of a Ti layer (film thickness 3 nm) 410 and a gold layer (film thickness 200 nm) 411, and the film formation method is the same as that of the lower electrode 42.

次に、第1の実施例で用いたAD法による成膜方法について詳しく説明する。図2は、本発明で用いた成膜装置の概略図である。酸素ガスを内蔵するガスボンベ61は搬送管を介してガラスボトル62に接続されている。ガラスボトル62内に超微粒子脆性材料による原料粉末63を入れ、排気管64を介して20Torr程度の真空に排気した後、キャリアガスとして酸素をその流量を制御しながら導入する。ガラスボトル62を加振器65により振動させることで、気体中に原料粉末の微粒子を分散させたエアロゾルを発生させ、キャリアガスにより搬送管66を介して、成膜チャンバー67に搬送する。成膜チャンバー67は真空ポンプ68により所定の真空度に排気される。ノズル69から成膜チャンバー67内の基板610に原料粉末を吹き付けることで、薄膜を形成する。   Next, the film forming method by the AD method used in the first embodiment will be described in detail. FIG. 2 is a schematic view of a film forming apparatus used in the present invention. A gas cylinder 61 containing oxygen gas is connected to the glass bottle 62 through a transfer tube. A raw material powder 63 made of an ultrafine particle brittle material is placed in a glass bottle 62 and evacuated to a vacuum of about 20 Torr through an exhaust pipe 64, and then oxygen is introduced as a carrier gas while controlling its flow rate. The glass bottle 62 is vibrated by the vibrator 65 to generate an aerosol in which fine particles of the raw material powder are dispersed in a gas, and the carrier gas is transported to the film forming chamber 67 through the transport pipe 66. The film forming chamber 67 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by a vacuum pump 68. By spraying the raw material powder onto the substrate 610 in the film forming chamber 67 from the nozzle 69, a thin film is formed.

成膜条件は、次のようになる。キャリアガスは酸素とし、基板610に対する入射角を30度、ガス流量は12(l/分)、成膜速度は0.5μm/分、加振器65の振動数は200rpmである。基板610にはガラスを用いた。成膜材料としての原料粉末には電気光学効果の大きな酸化物であるジルコン酸チタン酸鉛(PZT)系粉末を用いた。PZTの組成は、Pb(ZrTi1−x)Oにおいてx=0.3である。原料粉末の平均粒径は、0.7μmとした。膜厚は3μmである。成膜材料のPZT系粉末はペロブスカイト型結晶構造を持つ強誘電体の組成であり、一次の大きな電気光学係数を持つ光学デバイスの適応が可能な組成である。 The film forming conditions are as follows. The carrier gas is oxygen, the incident angle with respect to the substrate 610 is 30 degrees, the gas flow rate is 12 (l / min), the film forming speed is 0.5 μm / min, and the vibration frequency of the vibrator 65 is 200 rpm. Glass was used for the substrate 610. As a raw material powder as a film forming material, lead zirconate titanate (PZT) based powder which is an oxide having a large electro-optic effect was used. The composition of PZT is x = 0.3 in Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 . The average particle size of the raw material powder was 0.7 μm. The film thickness is 3 μm. The PZT-based powder as a film forming material is a ferroelectric composition having a perovskite crystal structure, and is a composition that can be applied to an optical device having a first-order large electro-optic coefficient.

図3は、二層の金層からなる下部電極42上に形成されたAD法によるPZT膜(電気光学層48)のアニール後の顕微鏡写真である。前述したように、剥離、クラック等は存在せず、良好な光学特性を示した。   FIG. 3 is a photomicrograph after annealing of the PZT film (electro-optic layer 48) by the AD method formed on the lower electrode 42 composed of two gold layers. As described above, there was no peeling, cracking, etc., and good optical properties were exhibited.

次に、比較例として、金等の低抵抗金属による単層の下部電極の場合について説明する。   Next, as a comparative example, the case of a single-layer lower electrode made of a low resistance metal such as gold will be described.

図6は比較例としての光変調器の断面構造を模式的に示した図である。ガラス基板(コーニング7059)11上に、下部電極12をスパッタ法により形成した。下部電極はTi層(膜厚3nm)13、金層(膜厚200nm)14、Ti層(膜厚3nm)15よりなる。スパッタ法にはDCマグネトロンスパッタ法を用い、Arガスをスパッタガスとして用いた。その上部にAD法により電気光学層16を形成した。電気光学層16の成膜方法等は、上記第1の実施例と同じである。続いて、600℃、30分大気中でアニール後、表面研磨を行い、その上部に上部電極17をスパッタ法で形成した。上部電極17はTi層(膜厚3nm)18、金層(膜厚200nm)19よりなり、成膜方法は下部電極12と同じである。   FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of an optical modulator as a comparative example. On the glass substrate (Corning 7059) 11, the lower electrode 12 was formed by sputtering. The lower electrode includes a Ti layer (film thickness 3 nm) 13, a gold layer (film thickness 200 nm) 14, and a Ti layer (film thickness 3 nm) 15. A DC magnetron sputtering method was used for the sputtering method, and Ar gas was used as the sputtering gas. An electro-optic layer 16 was formed on the top by AD method. The method for forming the electro-optical layer 16 is the same as that in the first embodiment. Subsequently, after annealing in the atmosphere at 600 ° C. for 30 minutes, surface polishing was performed, and an upper electrode 17 was formed thereon by a sputtering method. The upper electrode 17 includes a Ti layer (film thickness 3 nm) 18 and a gold layer (film thickness 200 nm) 19, and the film formation method is the same as that of the lower electrode 12.

図7は比較例として作製された試料断面のSEM写真である。ガラス基板21上部に、金よりなる下部電極22が形成され、その上部にAD法によるPZTからなる電気光学層23が形成されている。前述したように、中間部に観察される波形構造は、金による下部電極22であり、平坦であった金薄膜が粒子の衝突により大きく変形していることが分かる。下部電極22がこのように変形すると、PZTに入射した光は散乱してしまうため、光学素子として使用することは不可能である。   FIG. 7 is an SEM photograph of a cross section of a sample manufactured as a comparative example. A lower electrode 22 made of gold is formed on the glass substrate 21, and an electro-optic layer 23 made of PZT by the AD method is formed on the lower electrode 22. As described above, the corrugated structure observed in the intermediate portion is the lower electrode 22 made of gold, and it can be seen that the flat gold thin film is greatly deformed by the collision of particles. When the lower electrode 22 is deformed in this way, the light incident on the PZT is scattered, so that it cannot be used as an optical element.

図8は、下部電極22上に形成されたAD法によるPZT膜のアニール後の顕微鏡写真であり、前述したように円形状の剥離部が多数観測される。これらの剥離部は、下部電極22の変形部分にアニール時の熱応力が集中して発生したものである。   FIG. 8 is a photomicrograph after annealing of the PZT film formed on the lower electrode 22 by the AD method, and a large number of circular peeling portions are observed as described above. These peeling portions are generated due to concentration of thermal stress during annealing on the deformed portion of the lower electrode 22.

これに対し、第1の実施例では下部電極42を低電気抵抗層の多層化により形成することで、良好な光学特性の光学素子を得ることができた。   On the other hand, in the first embodiment, the lower electrode 42 is formed by multilayering the low electrical resistance layer, whereby an optical element having good optical characteristics can be obtained.

第1の実施例は、電気光学材料であるPZTに関しているが、材料系はそれに限定されるものではなく、ランタンが添加されたジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ストロンチウム添加チタン酸バリウム、KTN等の電気光学材料や、SiO、窒化珪素等の光導波路形成材料にも同様の効果がある。また、光導波路層(電気光学層)は単層である必要は無い。 The first embodiment relates to PZT which is an electro-optic material, but the material system is not limited thereto, and lanthanum-added lead zirconate titanate, barium titanate, strontium-added barium titanate, KTN The same effect can be obtained by electro-optic materials such as SiO 2 and optical waveguide forming materials such as SiO 2 and silicon nitride. Further, the optical waveguide layer (electro-optic layer) does not need to be a single layer.

(第2の実施例)
図4、図5を参照して本発明の第2の実施例について説明する。第2の実施例は、本発明をファブリ・ペロー型変調器に適用した例である。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is an example in which the present invention is applied to a Fabry-Perot modulator.

図4は、本発明によるファブリ・ペロー型光変調器の断面構造を模式的に示した図である。ガラス基板(コーニング7059)71上に、下部電極72をスパッタ法により形成した。下部電極72はTi層(膜厚3nm)73、金層(膜厚200nm)74、Ti層(膜厚5nm)75、金層(膜厚200nm)76、Ti層(膜厚3nm)77よりなる金属多層膜である。成膜方法は第1の実施例と同じである。その上部にAD法により電気光学層78を形成した。電気光学層78の成膜方法等は、第1の実施例と同じである。続いて、600℃、30分大気中でアニール後、電気光学層78の表面研磨を行い、その上部に透明電極ITO(膜厚120nm)79をスパッタ法で形成した。スパッタ法にはDCマグネトロンスパッタ法を用い、Arガスをスパッタガスとして用いた。その上部に誘電体多層膜710をスパッタ法で形成した。誘電体多層膜710の構成は(SiO/Ta)5周期(図4では、便宜上、3周期のみ図示)であり、DCマグネトロンスパッタ法により、Arガスをスパッタガスとして形成した。 FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a Fabry-Perot optical modulator according to the present invention. A lower electrode 72 was formed on a glass substrate (Corning 7059) 71 by sputtering. The lower electrode 72 includes a Ti layer (film thickness 3 nm) 73, a gold layer (film thickness 200 nm) 74, a Ti layer (film thickness 5 nm) 75, a gold layer (film thickness 200 nm) 76, and a Ti layer (film thickness 3 nm) 77. It is a metal multilayer film. The film forming method is the same as in the first embodiment. An electro-optic layer 78 was formed on the top by AD method. The method for forming the electro-optic layer 78 is the same as that in the first embodiment. Subsequently, after annealing in the atmosphere at 600 ° C. for 30 minutes, the surface of the electro-optic layer 78 was polished, and a transparent electrode ITO (film thickness 120 nm) 79 was formed thereon by a sputtering method. A DC magnetron sputtering method was used for the sputtering method, and Ar gas was used as the sputtering gas. A dielectric multilayer film 710 was formed thereon by sputtering. The configuration of the dielectric multilayer film 710 is (SiO 2 / Ta 2 O 5 ) 5 cycles (only 3 cycles are shown for convenience in FIG. 4), and Ar gas was formed as a sputtering gas by DC magnetron sputtering.

図5は、反射率の波長依存性を示した特性図である。図5において、反射率スペクトル81は、電圧印加の無い状態であり、ファブリ・ペロー干渉による反射率のピークが観測される。反射率スペクトル82は、120V印加した状態であり、ファブリ・ペロー干渉による透過率のピークは高波長側にシフトしており、電圧により反射率を制御することができることが分かる。   FIG. 5 is a characteristic diagram showing the wavelength dependence of the reflectance. In FIG. 5, a reflectance spectrum 81 is in a state where no voltage is applied, and a reflectance peak due to Fabry-Perot interference is observed. The reflectance spectrum 82 is in a state where 120 V is applied, and the peak of transmittance due to Fabry-Perot interference is shifted to the high wavelength side, and it can be seen that the reflectance can be controlled by voltage.

一方、下部電極の金層を単層にした場合、アニール時にAD膜の剥離が発生し、図4に示すような構造を形成することはできなかった。   On the other hand, when the gold layer of the lower electrode was made a single layer, the AD film was peeled off during annealing, and the structure as shown in FIG. 4 could not be formed.

また、下部電極72の各金層の層厚が500nmを超えると、多層化の効果は無く、アニール時にAD膜の剥離や、光学特性の低下が現れた。   Further, when the thickness of each gold layer of the lower electrode 72 exceeded 500 nm, there was no effect of multi-layering, and the AD film was peeled off or the optical characteristics were lowered during annealing.

AD膜の特性が下地層の結晶性に本質的に依存しないという利点は、例えば、レーザー、電気−光変換器、光−電気変換器、光増幅器、光導波路、光フィルター等の別種の光学素子を予め形成した基板、あるいは、CPU(中央処理装置)、メモリー等の電子素子で構成される集積回路が予め形成されている基板に対して、さらに、この基板上に本発明にかかる光学素子を作製し、全体として、本発明の光学素子で構成される光デバイスと、他のデバイスを集積した光集積デバイスの作製に応用することができる。   The advantage that the characteristics of the AD film do not essentially depend on the crystallinity of the underlayer is that, for example, other types of optical elements such as lasers, electrical-optical converters, optical-electrical converters, optical amplifiers, optical waveguides, optical filters, etc. The optical element according to the present invention is further formed on a substrate on which an integrated circuit composed of electronic elements such as a CPU (central processing unit) and a memory is formed in advance. As a whole, it can be applied to the production of an optical integrated device in which an optical device constituted by the optical element of the present invention and other devices are integrated.

なお、上記の実施例では、下部電極を構成する金属多層膜の一方の金属層を金とする場合について説明したが、金のみに限らず、金、銀、銅、Ir、Ru、W、Moの少なくとも1つを主成分とする層としても良いし、複数の層がすべて同じ金属である必要は無い。また、他の金属層として上記実施例ではTiを挙げたが、これに代えて例えばCr、Ta、Nb等を用いても良い。   In the above embodiment, the case where one metal layer of the metal multilayer film constituting the lower electrode is gold has been described. However, not only gold but also gold, silver, copper, Ir, Ru, W, Mo It is good also as a layer which has at least 1 of these as a main component, and it is not necessary for all the layers to be the same metal. In the above embodiment, Ti is used as the other metal layer, but Cr, Ta, Nb, etc. may be used instead.

本発明にかかる光学素子及び光集積デバイス並びにその製造方法は、超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して超微粒子脆性材料を接合させた成形体を低電気抵抗の下部電極上に形成することが可能となり、その設計自由度も広く、幅広い対象において、適用可能である。   An optical element, an optical integrated device, and a manufacturing method thereof according to the present invention form a molded body in which a mechanical impact force is applied to an ultrafine particle brittle material to join the ultrafine particle brittle material on a lower electrode with low electrical resistance. It can be applied to a wide range of objects.

図1は、本発明の第1の実施例として金による二層の下部電極を用いた光学素子構造の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an optical element structure using a two-layer lower electrode made of gold as a first embodiment of the present invention. 図2は、第1の実施例において利用するエアロゾルデポジション法による成膜装置の構成を模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a film forming apparatus by an aerosol deposition method used in the first embodiment. 図3は、本発明の第1の実施例による光学素子の光学顕微鏡写真である。FIG. 3 is an optical micrograph of the optical element according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第2の実施例として金による二層の下部電極を用いたファブリ・ペロー型変調器の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a Fabry-Perot modulator using a two-layer lower electrode made of gold as a second embodiment of the present invention. 図5は、第2の実施例における、金による二層の下部電極を用いたファブリ・ペロー型変調器の反射率スペクトルの電圧印加による変化を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the change in the reflectance spectrum of the Fabry-Perot modulator using the two-layer lower electrode made of gold in the second embodiment due to voltage application. 図6は、金による単層の下部電極を用いた従来の光学素子構造の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional optical element structure using a single-layer lower electrode made of gold. 図7は、金による単層の下部電極を用いた従来の光学素子の断面SEM構造の写真である。FIG. 7 is a photograph of a cross-sectional SEM structure of a conventional optical element using a single-layer lower electrode made of gold. 図8は、金による単層の下部電極を用いた従来の光学素子の光学顕微鏡写真である。FIG. 8 is an optical micrograph of a conventional optical element using a single-layer lower electrode made of gold.

符号の説明Explanation of symbols

11、21、41、71・・・ガラス基板
12、22、42、72・・・下部電極
13、15、18、43、45、47、73、75、77、410・・・Ti層
14、19、44、46、74、76、411・・・金層
16、23、48、78・・・AD法による電気光学層
17、49・・・上部電極
61・・・ガスボンベ
62・・・・ガラスボトル
63・・・・原料粉末
64・・・・排気管
65・・・加振器
66・・・・搬送管
67・・・成膜チャンバー
68・・・真空ポンプ
69・・・ノズル
79・・・透明電極
81・・・電圧印加のない状態の反射率スペクトル
82・・・120V電圧印加状態の反射率スペクトル
610・・・基板
710・・・誘電体多層膜
11, 21, 41, 71 ... glass substrate 12, 22, 42, 72 ... lower electrode 13, 15, 18, 43, 45, 47, 73, 75, 77, 410 ... Ti layer 14, 19, 44, 46, 74, 76, 411 ... gold layer 16, 23, 48, 78 ... electro-optic layer 17, 49 ... upper electrode 61 ... gas cylinder 62 ... Glass bottle 63 ... Raw material powder 64 ... Exhaust pipe 65 ... Vibrator 66 ... Transport pipe 67 ... Deposition chamber 68 ... Vacuum pump 69 ... Nozzle 79 .. Transparent electrode 81... Reflectance spectrum without voltage application 82... Reflection spectrum with 120 V voltage application state 610... Substrate 710.

Claims (16)

基板上に形成された下部電極と、前記基板に供給する超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷することで当該超微粒子脆性材料を接合させ形成した成形体からなり前記下部電極上に形成された導波路と、該導波路上に形成された上部電極とを含み、前記下部電極が金属多層膜からなることを特徴とする光学素子。   A lower electrode formed on a substrate and a molded body formed by bonding the ultrafine particle brittle material by applying a mechanical impact force to the ultrafine particle brittle material supplied to the substrate, and formed on the lower electrode. An optical element comprising a waveguide and an upper electrode formed on the waveguide, wherein the lower electrode is made of a metal multilayer film. 請求項1に記載の光学素子において、前記金属多層膜が金、銀、銅、Ir、Ru、W、Moの少なくとも1つを主成分とする複数の層と他の金属層とからなることを特徴とする光学素子。   2. The optical element according to claim 1, wherein the metal multilayer film includes a plurality of layers mainly composed of at least one of gold, silver, copper, Ir, Ru, W, and Mo and another metal layer. A featured optical element. 請求項2に記載の光学素子において、前記複数の層はそれぞれ層厚が500nm以下であることを特徴とする光学素子。   3. The optical element according to claim 2, wherein each of the plurality of layers has a layer thickness of 500 nm or less. 請求項1〜3のいずれかに記載の光学素子において、該光学素子が、電極に電気信号を印加することで光を制御する光変調器または光スイッチであることを特徴とする光学素子。   4. The optical element according to claim 1, wherein the optical element is an optical modulator or an optical switch that controls light by applying an electric signal to an electrode. 請求項1〜3のいずれかに記載の光学素子において、前記超微粒子脆性材料が電気光学材料であることを特徴とする光学素子。   4. The optical element according to claim 1, wherein the ultrafine particle brittle material is an electro-optic material. 請求項5に記載の光学素子において、前記電気光学材料は、ジルコン酸チタン酸鉛、またはランタンが添加されたジルコン酸チタン酸鉛が主成分であることを特徴とする光学素子。   6. The optical element according to claim 5, wherein the electro-optic material is mainly composed of lead zirconate titanate to which lead zirconate titanate or lanthanum is added. 請求項1〜3のいずれかに記載の光学素子の製造方法であって、前記成形体の製造方法が常温衝撃固化現象による成形であることを特徴とする光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the method for manufacturing the molded body is molding by a normal temperature impact solidification phenomenon. 請求項7に記載の光学素子の製造方法において、前記成形体の製造方法がエアロゾルデポジション法であることを特徴とする光学素子の製造方法。   8. The method of manufacturing an optical element according to claim 7, wherein the method of manufacturing the molded body is an aerosol deposition method. 基板に供給する超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して前記超微粒子脆性材料を接合させ形成した成形体を含む第1の光学素子と、第2の光学素子とをそれぞれ少なくとも1つ、前記基板上に集積した光集積デバイスであって、
前記第1の光学素子は、前記基板上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された前記成形体よりなる導波路と、該導波路上に形成された上部電極とを含み、前記下部電極が金属多層膜からなることを特徴とする光集積デバイス。
At least one first optical element and a second optical element each including a molded body formed by bonding a mechanical impact force to an ultrafine particle brittle material supplied to a substrate and bonding the ultrafine particle brittle material; An optical integrated device integrated on the substrate,
The first optical element includes a lower electrode formed on the substrate, a waveguide made of the molded body formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the waveguide, An optical integrated device, wherein the lower electrode is made of a metal multilayer film.
請求項9に記載の光集積デバイスにおいて、前記第2の光学素子は、レーザー、電気−光変換器、光−電気変換器、光増幅器、光スイッチ、光フィルターのいずれかであることを特徴とする光集積デバイス。   The optical integrated device according to claim 9, wherein the second optical element is any one of a laser, an electrical-optical converter, an optical-electrical converter, an optical amplifier, an optical switch, and an optical filter. Integrated optical device. 基板に供給する超微粒子脆性材料に機械的衝撃力を負荷して前記超微粒子脆性材料を接合させ形成した成形体を含む光学素子と、電子回路とをそれぞれの少なくとも1つ、前記基板上に集積した光集積デバイスであって、
前記光学素子は、前記基板上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された前記成形体よりなる導波路と、該導波路上に形成された上部電極とを含み、前記下部電極が金属多層膜からなることを特徴とする光集積デバイス。
At least one of an optical element including a molded body formed by applying a mechanical impact force to an ultrafine particle brittle material supplied to a substrate and bonding the ultrafine particle brittle material and an electronic circuit are integrated on the substrate. Integrated optical device,
The optical element includes a lower electrode formed on the substrate, a waveguide made of the molded body formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the waveguide, and the lower electrode An optical integrated device characterized by comprising a metal multilayer film.
請求項11に記載の光集積デバイスにおいて、前記電子回路は、中央処理装置またはメモリーであることを特徴とする光集積デバイス。   12. The optical integrated device according to claim 11, wherein the electronic circuit is a central processing unit or a memory. 請求項9または11に記載の光集積デバイスにおいて、前記超微粒子脆性材料が電気光学材料であることを特徴とする光集積デバイス。   The optical integrated device according to claim 9 or 11, wherein the ultrafine particle brittle material is an electro-optical material. 請求項13に記載の光集積デバイスにおいて、前記電気光学材料は、ジルコン酸チタン酸鉛、またはランタンが添加されたジルコン酸チタン酸鉛が主成分であることを特徴とする光集積デバイス。   14. The optical integrated device according to claim 13, wherein the electro-optic material is mainly composed of lead zirconate titanate to which lead zirconate titanate or lanthanum is added. 請求項9または11に記載の光集積デバイスの製造方法であって、前記成形体の製造方法が常温衝撃固化現象による成形であることを特徴とする光集積デバイスの製造方法。   12. The method of manufacturing an optical integrated device according to claim 9, wherein the manufacturing method of the molded body is molding by a normal temperature impact solidification phenomenon. 請求項15に記載の光集積デバイスの製造方法において、前記成形体の製造方法がエアロゾルデポジション法であることを特徴とする光集積デバイスの製造方法。   16. The method for manufacturing an optical integrated device according to claim 15, wherein the method for manufacturing the molded body is an aerosol deposition method.
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