JPH02279596A - 単結晶薄膜の育成方法 - Google Patents
単結晶薄膜の育成方法Info
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- JPH02279596A JPH02279596A JP10046389A JP10046389A JPH02279596A JP H02279596 A JPH02279596 A JP H02279596A JP 10046389 A JP10046389 A JP 10046389A JP 10046389 A JP10046389 A JP 10046389A JP H02279596 A JPH02279596 A JP H02279596A
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- barium borate
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、非線形光学結晶ベータバリウムボレイト（
以下、ｐ−ＢＢＯと略記する）単結晶薄膜の育成方法に
関する。
以下、ｐ−ＢＢＯと略記する）単結晶薄膜の育成方法に
関する。
（従来の技術）
３３−ＢＢＯのバルク単結晶は、Ｎａ２Ｏ，Ｎａ２ＣＯ
３、ＢａＣｌ２などを用いたフラックス法により育成さ
れている。つまりこれらのフラックスにＢＢＯの原料を
融解し、融点を下げてｐ−ＢＢＯを晶出させるという方
法を用いている。
３、ＢａＣｌ２などを用いたフラックス法により育成さ
れている。つまりこれらのフラックスにＢＢＯの原料を
融解し、融点を下げてｐ−ＢＢＯを晶出させるという方
法を用いている。
フラックスを用いた自然核生成法では最大数ミリ角程度
の単結晶しか得られないので、＄３−ＢＢＯの種結晶を
用いて大型の結晶を育成した例が報告されている（例え
ば、ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス １９８
６年 ７９巻 ９６３−９６９ページ）。この方法はフ
ラックスに原料を溶かした溶液に板状の種結晶を接触さ
せて回転し、そのまわりに結晶を晶出させていく方法（
ＴＳＳＧ法）であるが、育成時間が非常に長く大型の結
晶を育成するのに２週間以上も必要としているので、歩
留りがとても悪い。
の単結晶しか得られないので、＄３−ＢＢＯの種結晶を
用いて大型の結晶を育成した例が報告されている（例え
ば、ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス １９８
６年 ７９巻 ９６３−９６９ページ）。この方法はフ
ラックスに原料を溶かした溶液に板状の種結晶を接触さ
せて回転し、そのまわりに結晶を晶出させていく方法（
ＴＳＳＧ法）であるが、育成時間が非常に長く大型の結
晶を育成するのに２週間以上も必要としているので、歩
留りがとても悪い。
（発明が解決しようとする課！り
ｐ−ＢＢＯは非線形光学素子として最近注目されいる結
晶であるが、現在まではバルクの結晶としてしか利用さ
れていなかった。しかし、半導体レーザ光の第二高調波
を得る等の非線形光学デバイスを作製するためにβ−Ｂ
ＢＯの薄膜化が必要な場合がある。従来のｐ−ＢＢＯの
種結晶として用いるＴＳＳＧ法では、まだ薄膜のβ−Ｂ
ＢＯの育成は試みられていない。
晶であるが、現在まではバルクの結晶としてしか利用さ
れていなかった。しかし、半導体レーザ光の第二高調波
を得る等の非線形光学デバイスを作製するためにβ−Ｂ
ＢＯの薄膜化が必要な場合がある。従来のｐ−ＢＢＯの
種結晶として用いるＴＳＳＧ法では、まだ薄膜のβ−Ｂ
ＢＯの育成は試みられていない。
仮にβ−ＢＢＯを基板として薄膜を育成しようとしても
、現状では大きな基板が簡単に得られないので、大面積
のエピタキシャルウェハーを得ることが出来ない。
、現状では大きな基板が簡単に得られないので、大面積
のエピタキシャルウェハーを得ることが出来ない。
（課題を解決するための手段）
大型のα−ＢＢＯのウェハーを基板に用い、その上にβ
−ＢＢＯをエピタキシャル成長させることで大面積のβ
−ＢＢＯ単結晶薄膜を育成することができる。
−ＢＢＯをエピタキシャル成長させることで大面積のβ
−ＢＢＯ単結晶薄膜を育成することができる。
（作用）
β−ＢＢＯは低温相の結晶であるため、融液から直接大
型の単結晶を得ることは出来ず、フラックスを用いて融
点を下げて育成されている。しかし高温相であるα−Ｂ
ＢＯは融液から直接育成できるため、引き上げ法等によ
り大型で高品質な結晶を得ることが出来る。α−ＢＢＯ
の格子定数はａ＝７．２ａ５Ａ、ｃ＝３９．１９２人、
β−ＢＢＯはａ＝１２．５１９人、ｃ＝１２．７２３人
であるが、この差は単位格子のとり方から来ている。実
際の結晶構造はα−ＢＢＯはバリウムのサイトが２種類
あるのに対しβ−ＢＢＯは１種類であるというだけで、
あって、αとｐではほとんど変わらない。そのためα−
ＢＢＯの上にβ−ＢＢＯをエピタキシャル成長させるこ
とが可能である。薄膜を育成させる方法はＬＰＥ法、ス
パッタ法、ＭＯＣＶＥ法、ＭＢＥ法等、現在薄膜結晶を
得るために用いられている方法が可能である。
型の単結晶を得ることは出来ず、フラックスを用いて融
点を下げて育成されている。しかし高温相であるα−Ｂ
ＢＯは融液から直接育成できるため、引き上げ法等によ
り大型で高品質な結晶を得ることが出来る。α−ＢＢＯ
の格子定数はａ＝７．２ａ５Ａ、ｃ＝３９．１９２人、
β−ＢＢＯはａ＝１２．５１９人、ｃ＝１２．７２３人
であるが、この差は単位格子のとり方から来ている。実
際の結晶構造はα−ＢＢＯはバリウムのサイトが２種類
あるのに対しβ−ＢＢＯは１種類であるというだけで、
あって、αとｐではほとんど変わらない。そのためα−
ＢＢＯの上にβ−ＢＢＯをエピタキシャル成長させるこ
とが可能である。薄膜を育成させる方法はＬＰＥ法、ス
パッタ法、ＭＯＣＶＥ法、ＭＢＥ法等、現在薄膜結晶を
得るために用いられている方法が可能である。
（実施例）
酸化バリウムと酸化ホウ素を１：１のモル比で混合した
粉末をａ−ＢＢＯ育成原料に用い、融解して白金るつぼ
に充填した。通常の高周波引き上げ炉でＣ軸方向に成長
するようなα−ＢＢＯの種結晶を用い、直径３０ｍｍ、
長さ６０ｍｍのα−ＢＢＯの単結晶を育成した。
粉末をａ−ＢＢＯ育成原料に用い、融解して白金るつぼ
に充填した。通常の高周波引き上げ炉でＣ軸方向に成長
するようなα−ＢＢＯの種結晶を用い、直径３０ｍｍ、
長さ６０ｍｍのα−ＢＢＯの単結晶を育成した。
この結晶をａ軸に垂直に切断し、両面をアルミナ、ダイ
ヤモンドペーストの研磨粉を用いて鏡面研磨して厚さ２
ｍｍ、直径３０ｍｍのα−ＢＢＯウェハーを得た。次に
α−ＢＢＯ育成原料と炭酸ナトリウムを１：１のモル比
で混合融解して白金るつぼに充填し、１２Ｏ０’Ｃ３ｈ
ｒ加熱してＮａ２Ｏ・ＢａＢ２Ｏ４とし、これをフラッ
クス原料とした。このフラックスとＢａＢ２Ｏ４の平衡
状態図を第１図に示した。図中のＡ−Ｂの組成でＢａＢ
２Ｏ４とフラックスを混合し、融解した溶液から４３−
ＢＢＯは初晶として育成されることがわかる。しがし実
際にはＢａＢ２Ｏ４とＮａ２Ｏ・ＢａＢ２Ｏ４を混合し
た溶液から結晶が晶出してくる温度は、過冷却のために
状態図に示す温度以下になる。このことを考慮にいれ、
初晶がβ−ＢＢＯになる最適な組成はＢａＢ２Ｏ４：Ｎ
ａ２Ｏ−ＢａＢ２Ｏ４が６８．４：３１．６のモル比で
あることが報告されている。（例えば、ジャーナル・オ
ブ・クリスタル・グロウス １９８６年 ７９巻 ９６
３−９６９ベージ）このモル比で混合した試料を、第２
図のようなアルミナ耐火物２にカンタル線５を巻いた抵
抗加熱炉により直２径５０ｍｍの白金るつぼ６に融解、
充填した。溶液を約９５０’Ｃに温度を保ち、サファイ
アロッド１に取り付けられた保持具４に取り付けたα−
ＢＢＯの基板３を２Ｏｒｐｍで回転させながら溶液の表
面に接触させた。次に溶液の温度を９５０°Ｃがら８５
０’Ｃまで１°Ｃ／ｍｉｎで下げて基板上にβ−ＢＢＯ
を晶出させた。その後、基板の回転数を５０ｒｐｍにし
て溶液表面から基板を離した。常温まで除冷した後、基
板を取り出して膜厚を測定した結果、厚さ約２Ｏｐｍの
β−ＢＢＯ薄膜が得られていることがわかった。またａ
軸に垂直にカットして研磨したα−ＢＢＯの基板を用い
て同じ実験を試みたところ、同じように厚さ約１５μｍ
のり−ＢＢＯの薄膜単結晶が得られた。
ヤモンドペーストの研磨粉を用いて鏡面研磨して厚さ２
ｍｍ、直径３０ｍｍのα−ＢＢＯウェハーを得た。次に
α−ＢＢＯ育成原料と炭酸ナトリウムを１：１のモル比
で混合融解して白金るつぼに充填し、１２Ｏ０’Ｃ３ｈ
ｒ加熱してＮａ２Ｏ・ＢａＢ２Ｏ４とし、これをフラッ
クス原料とした。このフラックスとＢａＢ２Ｏ４の平衡
状態図を第１図に示した。図中のＡ−Ｂの組成でＢａＢ
２Ｏ４とフラックスを混合し、融解した溶液から４３−
ＢＢＯは初晶として育成されることがわかる。しがし実
際にはＢａＢ２Ｏ４とＮａ２Ｏ・ＢａＢ２Ｏ４を混合し
た溶液から結晶が晶出してくる温度は、過冷却のために
状態図に示す温度以下になる。このことを考慮にいれ、
初晶がβ−ＢＢＯになる最適な組成はＢａＢ２Ｏ４：Ｎ
ａ２Ｏ−ＢａＢ２Ｏ４が６８．４：３１．６のモル比で
あることが報告されている。（例えば、ジャーナル・オ
ブ・クリスタル・グロウス １９８６年 ７９巻 ９６
３−９６９ベージ）このモル比で混合した試料を、第２
図のようなアルミナ耐火物２にカンタル線５を巻いた抵
抗加熱炉により直２径５０ｍｍの白金るつぼ６に融解、
充填した。溶液を約９５０’Ｃに温度を保ち、サファイ
アロッド１に取り付けられた保持具４に取り付けたα−
ＢＢＯの基板３を２Ｏｒｐｍで回転させながら溶液の表
面に接触させた。次に溶液の温度を９５０°Ｃがら８５
０’Ｃまで１°Ｃ／ｍｉｎで下げて基板上にβ−ＢＢＯ
を晶出させた。その後、基板の回転数を５０ｒｐｍにし
て溶液表面から基板を離した。常温まで除冷した後、基
板を取り出して膜厚を測定した結果、厚さ約２Ｏｐｍの
β−ＢＢＯ薄膜が得られていることがわかった。またａ
軸に垂直にカットして研磨したα−ＢＢＯの基板を用い
て同じ実験を試みたところ、同じように厚さ約１５μｍ
のり−ＢＢＯの薄膜単結晶が得られた。
（発明の効果）
本発明によれば、従来まで育成されていなかったβ−Ｂ
ＢＯ薄膜単結晶が大面積かつ歩留まり良く育成すること
ができ、薄膜を利用した非線形光学デバイスの開発に大
きく貢献する。なお実施例では数十μｍ以下の薄膜につ
いて説明したが、必要に応じてより厚い膜を育成するこ
とも可能である。
ＢＯ薄膜単結晶が大面積かつ歩留まり良く育成すること
ができ、薄膜を利用した非線形光学デバイスの開発に大
きく貢献する。なお実施例では数十μｍ以下の薄膜につ
いて説明したが、必要に応じてより厚い膜を育成するこ
とも可能である。
第１図はフラックス育成の原理を説明するためのＢａＢ
２Ｏ４−Ｎａ２Ｏ２元系平衡状態図である。第２図は本
発明を実施するための育成炉の構成を示す図。 図中１はサファイアロッド、２はアルミナ耐火物、３は
基板、４は保持具、５はカンタル線、６は白金るつぼで
ある。
２Ｏ４−Ｎａ２Ｏ２元系平衡状態図である。第２図は本
発明を実施するための育成炉の構成を示す図。 図中１はサファイアロッド、２はアルミナ耐火物、３は
基板、４は保持具、５はカンタル線、６は白金るつぼで
ある。
Claims (1)
- ベータバリウムボレイト（β−ＢａＢ＿２Ｏ＿４）単結
晶薄膜の育成方法において、アルファバリウムボレイト
（α−ＢａＢ＿２Ｏ＿４）単結晶を基板として、その上
にベータバリウムボレイトをエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする単結晶薄膜の育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10046389A JPH0788270B2 (ja) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | 単結晶薄膜の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10046389A JPH0788270B2 (ja) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | 単結晶薄膜の育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02279596A true JPH02279596A (ja) | 1990-11-15 |
| JPH0788270B2 JPH0788270B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=14274603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10046389A Expired - Fee Related JPH0788270B2 (ja) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | 単結晶薄膜の育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788270B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03109297A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-09 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ベータ型メタホウ酸バリウム単結晶の製造方法 |
| US5454345A (en) * | 1992-06-18 | 1995-10-03 | Nec Corporation | Method of growing single crystal of β-barium borate |
-
1989
- 1989-04-19 JP JP10046389A patent/JPH0788270B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03109297A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-09 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ベータ型メタホウ酸バリウム単結晶の製造方法 |
| US5454345A (en) * | 1992-06-18 | 1995-10-03 | Nec Corporation | Method of growing single crystal of β-barium borate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0788270B2 (ja) | 1995-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |