JPH03294830A - 非線形光学材料およびその製造方法 - Google Patents
非線形光学材料およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH03294830A JPH03294830A JP2097973A JP9797390A JPH03294830A JP H03294830 A JPH03294830 A JP H03294830A JP 2097973 A JP2097973 A JP 2097973A JP 9797390 A JP9797390 A JP 9797390A JP H03294830 A JPH03294830 A JP H03294830A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- semiconductor
- nitride
- amorphous thin
- carbide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 21
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 5
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 4
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 5
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004262 HgTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3551—Crystals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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
本発明は非線形光学効果を利用した光デバイスに用いる
非線形光学材料およびその製造方法に関するもので、と
くにスパッタ法により半導体微粒子をドープして作製す
る非晶質薄膜に関す゛ａ従来の技術 従来 この種の技術としては 例えばシ９ヤーナルオ７
° オフ°デイカル ソサエティ オフ′ アメリカ第
７３巻第６４７頁（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ０ｐｔ
ｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃ
ａ ヱ３． ６４７（１９８３））に記載されている
ＣｄＳｘＳｅ＋−ｘをホウケイ酸ガラスにドープしたカ
ットオフフィルタガラスを非線形光学材料に用いるもの
がある。このカットオフフィルタガラスはＣｄＳｘ Ｓ
ｅ＋ −Ｘとホウケイ酸ガラス材料を白金ルツボに入ｈ
１６００℃程度の高温で溶融して作製していも ま た、 シ゛ヤーナル オフ９ アプライド９５７
頁（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ ｆｉ３， ９５７（１９８８））に開示されて
いるようなＣｄＳ微粒子ドープ薄膜ガラスがあも この
薄膜ガラスはターゲットにコニング社製７０５９ガラス
と、ＣｄＳとを用い高周波マグネトロンスパッタリング
法により、７０５９ガラス中にＣｄＳを２〜４重量％分
散させたものであ本発明が解決しようとする課題 このような半導体微粒子ドープガラスの製造方法では
つぎのような２つの課題があっμ（１）溶融法を用いた
場合： ＣｄＳｘ Ｓｅ＋ − ｘとホウケイ酸ガラ
スを１６００℃以上の高温で溶融してカットオフフィル
タガラスを作製するためζへ ＣｄＳ。
非線形光学材料およびその製造方法に関するもので、と
くにスパッタ法により半導体微粒子をドープして作製す
る非晶質薄膜に関す゛ａ従来の技術 従来 この種の技術としては 例えばシ９ヤーナルオ７
° オフ°デイカル ソサエティ オフ′ アメリカ第
７３巻第６４７頁（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ０ｐｔ
ｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃ
ａ ヱ３． ６４７（１９８３））に記載されている
ＣｄＳｘＳｅ＋−ｘをホウケイ酸ガラスにドープしたカ
ットオフフィルタガラスを非線形光学材料に用いるもの
がある。このカットオフフィルタガラスはＣｄＳｘ Ｓ
ｅ＋ −Ｘとホウケイ酸ガラス材料を白金ルツボに入ｈ
１６００℃程度の高温で溶融して作製していも ま た、 シ゛ヤーナル オフ９ アプライド９５７
頁（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ ｆｉ３， ９５７（１９８８））に開示されて
いるようなＣｄＳ微粒子ドープ薄膜ガラスがあも この
薄膜ガラスはターゲットにコニング社製７０５９ガラス
と、ＣｄＳとを用い高周波マグネトロンスパッタリング
法により、７０５９ガラス中にＣｄＳを２〜４重量％分
散させたものであ本発明が解決しようとする課題 このような半導体微粒子ドープガラスの製造方法では
つぎのような２つの課題があっμ（１）溶融法を用いた
場合： ＣｄＳｘ Ｓｅ＋ − ｘとホウケイ酸ガラ
スを１６００℃以上の高温で溶融してカットオフフィル
タガラスを作製するためζへ ＣｄＳ。
Ｓｅ＋−ｘなどの半導体微粒子の表面が雰囲気ガスやホ
ウケイ酸ガラスと反応して酸化など化学変化をおこす。
ウケイ酸ガラスと反応して酸化など化学変化をおこす。
このために半導体組成の制御が極めて難しいものとなる
。ざら番二 ホウケイ酸ガラス中にＣｄＳｘＳｅ＋−
ｘを２〜４重量％以上均一に分散させることも困難であ
ａ （２）スパッタリング法を用いた場合： 酸化物である
ガラス中に半導体微粒子を分散して作製するので（１）
の場合と同様に半導体表面が酸化され易くなる。また
ガラス薄膜の形成に時間がかかり、とくに スパッタリ
ング速度の小さなＳｉＣｈガラスの薄膜を形成する場合
は厚膜を形成するのが困難であった 本発明１友 半導体微粒子表面を変化させずにドープし
た非線形光学材料と、この非線形光学材料を高速で堆積
できる製造方法を提供することを目的とするものであ４ 課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明ζよ 半導体微粒子力
（ 前記半導体より大きな禁制帯幅を有する窒化物ある
いは炭化物のいずれかからなる非晶質薄膜中に均一に多
量にドープした構造を有する非線形光学材料を作製した
ものである。また 半導体と前記半導体より大きな禁制
帯幅を有する窒化物または炭化物のいずれかを用いて非
晶質薄膜を作製する場合！ミ 前記半導体のターゲット
と、前記非晶質薄膜の構成物のターゲットをそれぞれ別
に設けて、スパッタリング法によって半導体微粒子を非
晶質薄膜中に分散させて半導体ドープ非晶質薄膜を作製
したものであも 作用 本発明の非線形光学材料は半導体微粒子を半導体より大
きな禁制帯幅を有する窒化物あるいは炭化物のいずれか
の非晶質薄膜中にドープした構造を有しているために
半導体粒子表面が酸化されることがなｌ，％ また
半導体と前記半導体より大きな禁制帯幅を有する窒化物
または炭化物のいずれかの非晶質薄膜を作製する場合、
前記半導体材料のターゲットと前記非晶質薄膜の構成材
料のターゲットをそれぞれ別に設けて、スパッタリング
法を用いて堆積させるので、半導体微粒子を非晶質薄膜
中に高濃度で濃度分布が均一にドープした薄膜を作製す
ることが可能であるた数 半導体微粒子をドープした非
晶質薄膜非線形光学材料を容易に再現性よく得ることが
できる。
。ざら番二 ホウケイ酸ガラス中にＣｄＳｘＳｅ＋−
ｘを２〜４重量％以上均一に分散させることも困難であ
ａ （２）スパッタリング法を用いた場合： 酸化物である
ガラス中に半導体微粒子を分散して作製するので（１）
の場合と同様に半導体表面が酸化され易くなる。また
ガラス薄膜の形成に時間がかかり、とくに スパッタリ
ング速度の小さなＳｉＣｈガラスの薄膜を形成する場合
は厚膜を形成するのが困難であった 本発明１友 半導体微粒子表面を変化させずにドープし
た非線形光学材料と、この非線形光学材料を高速で堆積
できる製造方法を提供することを目的とするものであ４ 課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明ζよ 半導体微粒子力
（ 前記半導体より大きな禁制帯幅を有する窒化物ある
いは炭化物のいずれかからなる非晶質薄膜中に均一に多
量にドープした構造を有する非線形光学材料を作製した
ものである。また 半導体と前記半導体より大きな禁制
帯幅を有する窒化物または炭化物のいずれかを用いて非
晶質薄膜を作製する場合！ミ 前記半導体のターゲット
と、前記非晶質薄膜の構成物のターゲットをそれぞれ別
に設けて、スパッタリング法によって半導体微粒子を非
晶質薄膜中に分散させて半導体ドープ非晶質薄膜を作製
したものであも 作用 本発明の非線形光学材料は半導体微粒子を半導体より大
きな禁制帯幅を有する窒化物あるいは炭化物のいずれか
の非晶質薄膜中にドープした構造を有しているために
半導体粒子表面が酸化されることがなｌ，％ また
半導体と前記半導体より大きな禁制帯幅を有する窒化物
または炭化物のいずれかの非晶質薄膜を作製する場合、
前記半導体材料のターゲットと前記非晶質薄膜の構成材
料のターゲットをそれぞれ別に設けて、スパッタリング
法を用いて堆積させるので、半導体微粒子を非晶質薄膜
中に高濃度で濃度分布が均一にドープした薄膜を作製す
ることが可能であるた数 半導体微粒子をドープした非
晶質薄膜非線形光学材料を容易に再現性よく得ることが
できる。
実施例
本発明の非晶質薄膜材料には窒化物あるいは炭化物が好
ましく、とくに窒化ホウ素 窒化アルミニウム 窒化チ
タン、窒化ケイ素 炭化ホウ素炭化チタンまたは炭化ケ
イ素を用いると半導体物貫徹粒子の分散性が良好となり
、より好ましｔ、％非晶質薄膜中に分散させる半導体微
粒子としては ＣｕＣｌなどの金属塩化物 あるいζ戴
ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＯ，ＣｄＴｅ、Ｚｎ５ｅ、Ｚｎ
Ｏ，ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅ、 Ｃｄ５Ｓｅ、ＨｇＣｄＴ
ｅなどのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体 あるいはＧａＡｓ
、 ＧａＮ、 ＧａＰ、 ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、Ｉｎ
Ｐ、ＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓなどのｌ１
１−Ｖ族化合物半導体 あるいはＳｉ、 Ｇｅ等のＩ
Ｖ族半導体が好まし一一 以下本発明の実施例について説明する。
ましく、とくに窒化ホウ素 窒化アルミニウム 窒化チ
タン、窒化ケイ素 炭化ホウ素炭化チタンまたは炭化ケ
イ素を用いると半導体物貫徹粒子の分散性が良好となり
、より好ましｔ、％非晶質薄膜中に分散させる半導体微
粒子としては ＣｕＣｌなどの金属塩化物 あるいζ戴
ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＯ，ＣｄＴｅ、Ｚｎ５ｅ、Ｚｎ
Ｏ，ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅ、 Ｃｄ５Ｓｅ、ＨｇＣｄＴ
ｅなどのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体 あるいはＧａＡｓ
、 ＧａＮ、 ＧａＰ、 ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、Ｉｎ
Ｐ、ＩｎＳｂ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓなどのｌ１
１−Ｖ族化合物半導体 あるいはＳｉ、 Ｇｅ等のＩ
Ｖ族半導体が好まし一一 以下本発明の実施例について説明する。
実施例１
本実施例で用いたスパッタ装置の構成を゛第１図に示す
。図に示すように 半導体のターゲット１゜窒化物のタ
ーゲット２．基板３およびそれぞれのターゲットに供給
する高周波電源４および５によって、スパッタ装置６は
構成されていも 半導体材料は金属塩化物のＣｕＣ１ま
たはＩＩ−ＶＩ半導体のＣｄＳｘＳｅ＋ −Ｘ （Ｘ’
０．１）、窒化物は窒化ケイ魚 基板は石英ガラスを用
い九 スパッタガス７としてアルゴンを用いて、圧力を
５Ｐａにしへ ターゲットに供給した高周波電力はター
ゲット１には２０Ｗ。
。図に示すように 半導体のターゲット１゜窒化物のタ
ーゲット２．基板３およびそれぞれのターゲットに供給
する高周波電源４および５によって、スパッタ装置６は
構成されていも 半導体材料は金属塩化物のＣｕＣ１ま
たはＩＩ−ＶＩ半導体のＣｄＳｘＳｅ＋ −Ｘ （Ｘ’
０．１）、窒化物は窒化ケイ魚 基板は石英ガラスを用
い九 スパッタガス７としてアルゴンを用いて、圧力を
５Ｐａにしへ ターゲットに供給した高周波電力はター
ゲット１には２０Ｗ。
ターゲット２には２５０Ｗであっ九 膜厚３０μｍの半
導体をドープした非晶質薄膜を０．５ｍｍ厚の石英ガラ
ス基板上に形成した抵３００℃の電気炉中で１時間加熱
してＣｕＣ１またはＣｄＳｘ Ｓｅ＋ −、ｌの結晶を
成長させ九 薄膜中へのＣｕＣｌのドープ量は２０重量
％であり、粒子径は４〜６ｎｍであっ九 またＣｄＳ。
導体をドープした非晶質薄膜を０．５ｍｍ厚の石英ガラ
ス基板上に形成した抵３００℃の電気炉中で１時間加熱
してＣｕＣ１またはＣｄＳｘ Ｓｅ＋ −、ｌの結晶を
成長させ九 薄膜中へのＣｕＣｌのドープ量は２０重量
％であり、粒子径は４〜６ｎｍであっ九 またＣｄＳ。
Ｓｅ＋−ｘのドープ量は１８重量％であり、粒子径は５
〜９ｎｍであっ九 上記の半導体材料をドープしていな
い窒化ケイ素薄膜の光吸収スペクトルの測定か社 薄膜
の光学的禁制帯幅は４．５ｅＶであり、上記２種の半導
体材料の禁制帯幅は それぞれゴ、 ２ｅＶおよび２
．４６ｅＶとなり、それぞれの半導体材料のバルクの値
とほぼ同じ値になり池 上記２種の半導体材料をドープ
した窒化ケイ素非晶質薄膜の吸収スペクトルから得られ
た禁制帯幅（よ それぞれの材料のバルクの値に比べ０
゜５ｅＶおよび０．４ｅＶブルーシフトしていることか
収 半導体材料が量子ドツトとなっていることがわかっ
九 実施例２ 実施例１と同様なスパッタ装置６を用いて、ケイ素のタ
ーゲット２と窒素ガスとの反応によって窒化ケイ素の非
晶質薄膜を形成しながら、半導体ドープ非晶質薄膜を試
作しｔ４ スパッタガス７としては窒素とアルゴンの
混合ガスを用ｕＸ、それぞれ３Ｐａ、２Ｐａにし九 半
導体材料のターゲット１は金属塩化物のＣｕＣ１または
ＩＬ−ＶＩ半導体のＣｄＳｘＳｅ＋ ＋ｘ（Ｘ＝０．１
）にしｋ ターゲット１には４０Ｗ。
〜９ｎｍであっ九 上記の半導体材料をドープしていな
い窒化ケイ素薄膜の光吸収スペクトルの測定か社 薄膜
の光学的禁制帯幅は４．５ｅＶであり、上記２種の半導
体材料の禁制帯幅は それぞれゴ、 ２ｅＶおよび２
．４６ｅＶとなり、それぞれの半導体材料のバルクの値
とほぼ同じ値になり池 上記２種の半導体材料をドープ
した窒化ケイ素非晶質薄膜の吸収スペクトルから得られ
た禁制帯幅（よ それぞれの材料のバルクの値に比べ０
゜５ｅＶおよび０．４ｅＶブルーシフトしていることか
収 半導体材料が量子ドツトとなっていることがわかっ
九 実施例２ 実施例１と同様なスパッタ装置６を用いて、ケイ素のタ
ーゲット２と窒素ガスとの反応によって窒化ケイ素の非
晶質薄膜を形成しながら、半導体ドープ非晶質薄膜を試
作しｔ４ スパッタガス７としては窒素とアルゴンの
混合ガスを用ｕＸ、それぞれ３Ｐａ、２Ｐａにし九 半
導体材料のターゲット１は金属塩化物のＣｕＣ１または
ＩＬ−ＶＩ半導体のＣｄＳｘＳｅ＋ ＋ｘ（Ｘ＝０．１
）にしｋ ターゲット１には４０Ｗ。
ターゲット２には１００Ｗの高周波電力を供給しｋ 膜
厚２０μｍの半導体ドープ非晶質薄゛膜を０゜５ｍｍ厚
の石英ガラス基板上に形成した後、 ３００℃の電気炉
中で１時間加熱しＣｕＣ１またはＣｄＳｘ Ｓｅ＋ −
ｗの結晶を成長させ九 薄膜中へのＣｕＣ１のドープ量
は２０重量％であり、粒子径は４〜６ｎｍであっｆ。
厚２０μｍの半導体ドープ非晶質薄゛膜を０゜５ｍｍ厚
の石英ガラス基板上に形成した後、 ３００℃の電気炉
中で１時間加熱しＣｕＣ１またはＣｄＳｘ Ｓｅ＋ −
ｗの結晶を成長させ九 薄膜中へのＣｕＣ１のドープ量
は２０重量％であり、粒子径は４〜６ｎｍであっｆ。
またＣｄＳｘ Ｓｅ＋ −ｘのドープ量は１８重量％で
あり、粒子径は５〜９ｎｍであっ九 上記の半導体材料
をドープしない場合の窒化ケイ素薄膜の吸収スペクトル
の測定から薄膜の光学的禁制帯幅は５ｅＶであり、上記
２種の半導体の禁制帯幅は それぞれ３．２ｅＶ、
および２．５ｅＶとなり、それぞれのバルクの値とほぼ
同じ値になりｔ島 上記２種の半導体をドープした炭
化ケイ南非晶質薄膜の上記２種の半導体をドープした非
晶質薄膜の吸収スペクトルから得られた禁制帯幅はそれ
ぞれバルクの値に比べ０．４ｅＶおよび０．３５ｅＶブ
ルーシフトしていることから半導体材料が量子ドツトと
なっていることがわかっ九 な耘 本実施例では半導体ドープ窒化ケイ素非晶質薄膜
であった力交 上記以外の窒化ホウ素 窒化アルミニウ
ム、窒化チタンについても半導体材料をドープすること
によりブルーシフトしていることが観察でき九 また 本実施例では窒化ケイ素非晶質薄膜を作製する場
合に窒素ガス（Ｎ２）を用いた力叉 アンモニアガス（
ＮＨ３）でもよ（〜 実施例３ 実施例１と同様なスパッタ装置６を用いて、ケイ素のタ
ーゲット２と炭化水素の反応によって炭化ケイ素の非晶
質薄膜を形成しながら半導体材料をドープし 半導体ド
ープ非晶質薄膜を試作したスパッタガス７としてはメタ
ンガス（ＣＨ４）とアルゴンガスを用（＼ それぞれの
圧力を３Ｐａと２Ｐａにしｔ４ 半導体材料のターゲ
ット１！ｉ ＩＩＩ−Ｖ半導体のＧａＡｓまたはＩＩ
−ＶＩ半導体のＣｄＴｅにしたターゲット１には４０Ｗ
Ｓ ターゲット２には２５０Ｗの高周波電力を供給し九
膜厚２０μｍの半導体ドープ非晶質薄膜を０．５ｍ＋
ｎ厚の石英ガラス基板上に形成した微 ３００℃の電気
炉中で１時間加熱しＧａＡｓまたはＣｄＴｅの結晶を成
長させた 薄膜中へのＧａＡｓのドープ量は２０重量％
であり、粒子径は４〜６ｎｍであった またＣｄＴｅの
ドープ量は２４重量％であり粒子径は５〜９ｎｍであツ
九 上記の半導体材料をドープしていないの炭化ケイ
素薄膜の吸収スペクトルか板 薄膜の光学的禁制帯幅は
２，５ｅＶであり、上記２種の半導体の禁制帯幅はそれ
ぞれ１．４ｅＶおよび１．５ｅＶとなリバルクの値とほ
ぼ同じ値になった 上記２種の半導体をドープした炭化
ケイ素非晶質薄膜の吸収スペクトルから得られた禁制帯
幅はそれぞれバルクの値に比べ０．５ｅＶおよび０．４
ｅＶブルーシフトしていることか収 半導体材料が量子
ドツトとなっていることがわかった 炭化ケイ素非晶質薄膜では上記半導体材料以外にＣｄＳ
ｅ、 ＺｎＴｅ、 ＨｇＴｅ、 ＨｇＣｄＴｅなどのＩ
Ｉ−ＶＩ半導体材料。
あり、粒子径は５〜９ｎｍであっ九 上記の半導体材料
をドープしない場合の窒化ケイ素薄膜の吸収スペクトル
の測定から薄膜の光学的禁制帯幅は５ｅＶであり、上記
２種の半導体の禁制帯幅は それぞれ３．２ｅＶ、
および２．５ｅＶとなり、それぞれのバルクの値とほぼ
同じ値になりｔ島 上記２種の半導体をドープした炭
化ケイ南非晶質薄膜の上記２種の半導体をドープした非
晶質薄膜の吸収スペクトルから得られた禁制帯幅はそれ
ぞれバルクの値に比べ０．４ｅＶおよび０．３５ｅＶブ
ルーシフトしていることから半導体材料が量子ドツトと
なっていることがわかっ九 な耘 本実施例では半導体ドープ窒化ケイ素非晶質薄膜
であった力交 上記以外の窒化ホウ素 窒化アルミニウ
ム、窒化チタンについても半導体材料をドープすること
によりブルーシフトしていることが観察でき九 また 本実施例では窒化ケイ素非晶質薄膜を作製する場
合に窒素ガス（Ｎ２）を用いた力叉 アンモニアガス（
ＮＨ３）でもよ（〜 実施例３ 実施例１と同様なスパッタ装置６を用いて、ケイ素のタ
ーゲット２と炭化水素の反応によって炭化ケイ素の非晶
質薄膜を形成しながら半導体材料をドープし 半導体ド
ープ非晶質薄膜を試作したスパッタガス７としてはメタ
ンガス（ＣＨ４）とアルゴンガスを用（＼ それぞれの
圧力を３Ｐａと２Ｐａにしｔ４ 半導体材料のターゲ
ット１！ｉ ＩＩＩ−Ｖ半導体のＧａＡｓまたはＩＩ
−ＶＩ半導体のＣｄＴｅにしたターゲット１には４０Ｗ
Ｓ ターゲット２には２５０Ｗの高周波電力を供給し九
膜厚２０μｍの半導体ドープ非晶質薄膜を０．５ｍ＋
ｎ厚の石英ガラス基板上に形成した微 ３００℃の電気
炉中で１時間加熱しＧａＡｓまたはＣｄＴｅの結晶を成
長させた 薄膜中へのＧａＡｓのドープ量は２０重量％
であり、粒子径は４〜６ｎｍであった またＣｄＴｅの
ドープ量は２４重量％であり粒子径は５〜９ｎｍであツ
九 上記の半導体材料をドープしていないの炭化ケイ
素薄膜の吸収スペクトルか板 薄膜の光学的禁制帯幅は
２，５ｅＶであり、上記２種の半導体の禁制帯幅はそれ
ぞれ１．４ｅＶおよび１．５ｅＶとなリバルクの値とほ
ぼ同じ値になった 上記２種の半導体をドープした炭化
ケイ素非晶質薄膜の吸収スペクトルから得られた禁制帯
幅はそれぞれバルクの値に比べ０．５ｅＶおよび０．４
ｅＶブルーシフトしていることか収 半導体材料が量子
ドツトとなっていることがわかった 炭化ケイ素非晶質薄膜では上記半導体材料以外にＣｄＳ
ｅ、 ＺｎＴｅ、 ＨｇＴｅ、 ＨｇＣｄＴｅなどのＩ
Ｉ−ＶＩ半導体材料。
Ｇａｒｂ、 ＩｎＡｓ、 ＩｎＰ、 ＩｎＳｂ、 Ｇａ
ＡｌＡｓ、 ＩｎＡｌＡｓなどのｌｌｌ−Ｖ族化合物半
導体材料、あるいはＳｉ、 ＧｅなどのＩｖ族半導体
材料もドープすることができた な抵 本実施例では半導体ドープ炭化ケイ素非晶質薄膜
であった力交 上記以外の炭化ホウ素 炭化チタンにつ
いても半導体をドープするとブルーシフトすることを観
察でき九 また 本実施例では炭化ケイ素非晶質薄膜を作製する場
合にメタンガス（ＣＨ４）を用いた力（例えばエタンガ
ス（ＣａＨｅ）など他の炭化水素ガスでもよ（を 実施例４ 実施例１および２に示した方法により作製したＣｕＣｌ
ドープおよびＣｄＳ×Ｓｅ＋−×（Ｘ＝０．Ｉ）ドープ
窒化ケイ素非晶質薄膜を用（＼ 光双安定素子を作製し
九この光双安定素子の石英ガラス基板側から波長５３０
ｎｍのレーザ光（Ｎ ２光励起色素レーザ光）をスポッ
ト径５μｍで入射し九 つぎに入射光の強度と出射光の強度の関係を２５℃にて
測定したとこへ 第２図に示す双安定特性を示しへ 実施例５ 実施例３に示した方法により作製したＧａＡｓドープお
よびＣｄＴｅドープ炭化ケイ素非晶質薄膜を用賊光双安
定素子を作製した この素子の石英ガラス基板側から波長６００ｎｍのレー
ザ光（Ｎ２光励起色素レーザ光）をスポット径５μｍで
入射し九 つぎに入射光の強度と出射光の強度の関係を２５℃にて
測定したとこへ 第２図に示すような双安定特性を示し
た 発明の効果 本発明は半導体材料を分散した窒化物または炭化物のう
ちいずれかの非晶質薄膜 あるいは半導体材料と非晶質
薄膜との構成材料のターゲットをそれぞれ設けて、スパ
ッタリング法によって半導体材料の微粒子を非晶質薄膜
中に高濃度に均一にドープすることにより、大きな非線
形光学特性を有する薄膜を得ることが可能で、その応用
として光双安定素子などを作製することができる。
ＡｌＡｓ、 ＩｎＡｌＡｓなどのｌｌｌ−Ｖ族化合物半
導体材料、あるいはＳｉ、 ＧｅなどのＩｖ族半導体
材料もドープすることができた な抵 本実施例では半導体ドープ炭化ケイ素非晶質薄膜
であった力交 上記以外の炭化ホウ素 炭化チタンにつ
いても半導体をドープするとブルーシフトすることを観
察でき九 また 本実施例では炭化ケイ素非晶質薄膜を作製する場
合にメタンガス（ＣＨ４）を用いた力（例えばエタンガ
ス（ＣａＨｅ）など他の炭化水素ガスでもよ（を 実施例４ 実施例１および２に示した方法により作製したＣｕＣｌ
ドープおよびＣｄＳ×Ｓｅ＋−×（Ｘ＝０．Ｉ）ドープ
窒化ケイ素非晶質薄膜を用（＼ 光双安定素子を作製し
九この光双安定素子の石英ガラス基板側から波長５３０
ｎｍのレーザ光（Ｎ ２光励起色素レーザ光）をスポッ
ト径５μｍで入射し九 つぎに入射光の強度と出射光の強度の関係を２５℃にて
測定したとこへ 第２図に示す双安定特性を示しへ 実施例５ 実施例３に示した方法により作製したＧａＡｓドープお
よびＣｄＴｅドープ炭化ケイ素非晶質薄膜を用賊光双安
定素子を作製した この素子の石英ガラス基板側から波長６００ｎｍのレー
ザ光（Ｎ２光励起色素レーザ光）をスポット径５μｍで
入射し九 つぎに入射光の強度と出射光の強度の関係を２５℃にて
測定したとこへ 第２図に示すような双安定特性を示し
た 発明の効果 本発明は半導体材料を分散した窒化物または炭化物のう
ちいずれかの非晶質薄膜 あるいは半導体材料と非晶質
薄膜との構成材料のターゲットをそれぞれ設けて、スパ
ッタリング法によって半導体材料の微粒子を非晶質薄膜
中に高濃度に均一にドープすることにより、大きな非線
形光学特性を有する薄膜を得ることが可能で、その応用
として光双安定素子などを作製することができる。
第１図は本発明の実施例で用いたスパッタ装置の概略構
成医 第２図は本発明の半導体材料をドープした非晶質
薄膜を用いた双安定素子の光双安定特性図である。
成医 第２図は本発明の半導体材料をドープした非晶質
薄膜を用いた双安定素子の光双安定特性図である。
Claims (7)
- （１）半導体材料微粒子を、前記半導体材料より大きな
禁制帯幅を有する窒化物あるいは炭化物のいずれかの非
晶質薄膜中に分散させた非線形光学材料。 - （２）窒化物として、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、
窒化チタンまたは窒化ケイ素のうち少なくとも一つを用
いた請求項１記載の非線形光学材料。 - （３）炭化物として、炭化ホウ素、炭化チタンまたは炭
化ケイ素のうち少なくとも一つを用いた請求項１記載の
非線形光学材料。 - （４）半導体材料微粒子を前記半導体材料より大きな禁
制帯幅を有する窒化物または炭化物のいずれかの非晶質
薄膜中に分散させた非線形光学材料の作製において、前
記半導体材料のターゲットと前記非晶質薄膜の構成材料
のターゲットをそれぞれ別に設けて、スパッタリング法
によって半導体材料の微粒子を前記非晶質薄膜中に分散
させて半導体ドープ非晶質薄膜を作製する非線形光学材
料の製造方法。 - （５）半導体材料のターゲットと前記半導体材料より大
きな禁制帯幅を有する窒化物または炭化物のいずれかの
ターゲットをそれぞれ別に設けて、スパッタリング法に
よって半導体材料微粒子を非晶質薄膜中に分散させて半
導体ドープ非晶質薄膜を作製する請求項４記載の非線形
光学材料の製造方法。 - （６）窒化物のうち窒素を除く構成材料のターゲットを
用い、スパッタリングガス中に窒素またはアンモニアの
うち少なくとも一つを含ませてスパッタリングを行い、
窒化物の非晶質薄膜を作製する請求項４記載の非線形光
学材料の製造方法。 - （７）炭化物のうち炭素を除く構成材料のターゲットを
用い、スパッタリングガス中に炭化水素を含ませてスパ
ッタリングを行い、炭化物の非晶質薄膜を作製する請求
項４記載の非線形光学材料の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2097973A JP2679354B2 (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 非線形光学材料およびその製造方法 |
| US08/289,125 US5455431A (en) | 1990-04-13 | 1994-08-11 | Nonlinear optical materials and their manufacturing method |
| US08/332,469 US5464991A (en) | 1990-04-13 | 1994-10-31 | Nonlinear optical materials and their manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2097973A JP2679354B2 (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 非線形光学材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03294830A true JPH03294830A (ja) | 1991-12-26 |
| JP2679354B2 JP2679354B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=14206616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2097973A Expired - Lifetime JP2679354B2 (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 非線形光学材料およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5455431A (ja) |
| JP (1) | JP2679354B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5817410A (en) * | 1991-11-18 | 1998-10-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nonlinear optical composites using linear transparent substances and method for producing the same |
| JP3090057B2 (ja) * | 1996-08-07 | 2000-09-18 | 昭和電工株式会社 | 短波長発光素子 |
| US5827773A (en) * | 1997-03-07 | 1998-10-27 | Sharp Microelectronics Technology, Inc. | Method for forming polycrystalline silicon from the crystallization of microcrystalline silicon |
| GB9801066D0 (en) * | 1998-01-19 | 1998-03-18 | Univ Surrey | Methods for manufacturing semiconductor thin films |
| JP2003535453A (ja) * | 1998-11-16 | 2003-11-25 | エムコア・コーポレイション | インジウムリッチクラスタを有する第ｉｉｉ族窒化物量子井戸構造体及びその製造方法 |
| US6571028B1 (en) | 2000-03-21 | 2003-05-27 | Evident Technologies | Optical switch having a saturable absorber |
| US6697548B2 (en) | 2000-12-18 | 2004-02-24 | Evident Technologies | Fabry-perot opitcal switch having a saturable absorber |
| US7110640B2 (en) | 2001-07-19 | 2006-09-19 | Evident Technologies | Reconfigurable optical add/drop filter |
| DE102007033338B4 (de) * | 2007-07-16 | 2010-06-02 | Schott Ag | Hartstoffbeschichteter Glas- oder Glaskeramik-Artikel und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung des Glas- oder Glaskeramik-Artikels |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0365930A (ja) * | 1989-08-03 | 1991-03-20 | Canon Inc | 光学材料及びその製造法 |
| JPH03120519A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-22 | Canon Inc | 光学材料 |
| JPH03212625A (ja) * | 1990-01-18 | 1991-09-18 | Canon Inc | 光学材料 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5767020A (en) * | 1980-10-15 | 1982-04-23 | Agency Of Ind Science & Technol | Thin silicon film and its manufacture |
| US4478654A (en) * | 1982-01-07 | 1984-10-23 | Chronar Corporation | Amorphous silicon carbide method |
| JP2616929B2 (ja) * | 1987-08-22 | 1997-06-04 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 微結晶炭化ケイ素半導体膜の製造方法 |
| DE3802998A1 (de) * | 1988-02-02 | 1989-08-10 | Basf Ag | Verfahren zur herstellung einer duennen roentgenamorphen aluminiumnitrid- oder aluminiumsiliciumnitridschicht auf einer oberflaeche |
| US5103284A (en) * | 1991-02-08 | 1992-04-07 | Energy Conversion Devices, Inc. | Semiconductor with ordered clusters |
-
1990
- 1990-04-13 JP JP2097973A patent/JP2679354B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-08-11 US US08/289,125 patent/US5455431A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-10-31 US US08/332,469 patent/US5464991A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0365930A (ja) * | 1989-08-03 | 1991-03-20 | Canon Inc | 光学材料及びその製造法 |
| JPH03120519A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-22 | Canon Inc | 光学材料 |
| JPH03212625A (ja) * | 1990-01-18 | 1991-09-18 | Canon Inc | 光学材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5464991A (en) | 1995-11-07 |
| JP2679354B2 (ja) | 1997-11-19 |
| US5455431A (en) | 1995-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1438614B1 (en) | Semiconductor nanocrystal composite | |
| US8121162B2 (en) | Nanocrystal structures | |
| JPH0823645B2 (ja) | 非線形光学薄膜及びその製造方法 | |
| JPH03294830A (ja) | 非線形光学材料およびその製造方法 | |
| JP3358203B2 (ja) | 半導体超微粒子の製造方法 | |
| Borrelli et al. | Semiconductor microcrystals in porous glass | |
| JPH0473720A (ja) | 非線形光学材料の製造方法 | |
| Wang et al. | In-situ growth and spectrum characterization of ZnSe nanocrystals in silica gel-glasses | |
| JPH05134277A (ja) | 非線形光学材料の製造方法 | |
| JPH04204426A (ja) | 非線形光学材料およびその製造方法 | |
| JP2945258B2 (ja) | 非線形光学材料の製造方法 | |
| JP3149966B2 (ja) | 量子箱構造の半導体素子の製造方法 | |
| KR100239679B1 (ko) | 가시광 범위의 발광 특성을 가지는 미세 실리콘 결정립의 제조방법 | |
| JPH04345137A (ja) | 非線形光学材料の製造方法 | |
| Liu et al. | Preparation and optical properties of GaAs0. 57Sb0. 43 nanoparticles embedded in SiO2 films by radio frequency magnetron co-sputtering | |
| JPH0473721A (ja) | 非線形光学材料の製造方法 | |
| JPH05127206A (ja) | 非線形光学材料およびその製造方法 | |
| Bodnar’ et al. | Fabrication and properties of AgInTe 2 thin films | |
| JPH042632A (ja) | 非線形光学材料の製造方法 | |
| JPH05150278A (ja) | 非線形光学材料およびその製造方法 | |
| JPH06342176A (ja) | 非線形光学材料およびその製造方法 | |
| JPH03168728A (ja) | 非線形光学材料およびその製造方法 | |
| JPH04345139A (ja) | 半導体微粒子分散ガラスの製造方法 | |
| Rodriguez | Novel II-VI quantum dot based electrical and photonic devices theory and experiment | |
| JPH0473723A (ja) | 非線形光学材料およびその製造方法 |