JPH0412095A

JPH0412095A - ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法

Info

Publication number: JPH0412095A
Application number: JP24718090A
Authority: JP
Inventors: Masaya Yamada; 雅哉山田; Tetsushi Ono; 哲史大野; Akira Enomoto; 亮榎本
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1992-01-16
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JP2850045B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、薄膜導波路型ＳＨＧ素子を始めとして、各種
光学材料に好適な膜厚のニオブ酸リチウムの製造方法に
関する。

（従来の技術）近年の光応用技術の進展に伴って、レーザ光源の短波長
化が要求されている。

これは、短波長化により、記録密度、怒光感度を向上さ
せることができるためであり、光ディスク、レーザープ
リンター等の光機器分野への応用が考えられる。

このため、入射するレーザ光の波長を１／２に変換でき
る第２高調波発生（ＳＨＣ，）素子の研究が行われてき
た。

かかる、第２高調波発生（ＳＨＧ）素子としては、従来
高出力のガスレーザを光源として、非線形光学結晶のバ
ルク単結晶が用いられてきた。しかし、光デイスク装置
、レーザプリンタ等の装置を小型化する要求が強いこと
、ガスレーザは、光変調のため、外部に変調器が必要で
あるのに対して、半導体レーザは、直接変調が可能であ
ること、安価であることなどのために、ガスレーザに代
えて半導体レーザが主として用いられるようになってき
た。このため、数ｍＷ〜数十ｍＷの低い光源出力で高い
変換効率を得る必要から、薄膜導波路型のＳＨＧ素子が
必要となってきた。

このような薄膜導波路型ＳＨＧ素子用の非線形光学材料
としては、従来ニオブ酸リチウムバルク単結晶にＴｉ等
を拡散させることにより、屈折率を変化させた層を導波
路にしたものや、タンタル酸リチウム基板上に高周波ス
バ・７タ法により形成させたニオブ酸リチウム薄膜を導
波路としたものなどが知られているが、何れも結晶性に
優れたニオブ酸リチウム薄膜を得ることが困難で、高い
変換効率を得ることができなかった。

ところで、結晶性に優れた単結晶薄膜を製造する方法と
して、液相エピタキシャル法が好適であると考えられる
。

ニオブ酸リチウム薄膜を得るための液相エピタキシャル
法としては、例えば、１）Ａｐｐｌｉｅｄ　　ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ
、Ｖｏｌ、２６、Ｎｏ、１゜Ｊａｎｕａｒｙ　　１９７
５　　ｐ８−１０には、タンタル酸リチウムを基板とし
て、Ｌｉ２Ｏ１■２０５をフラックスとし、液相エピタ
キシャル成長法により先導波路用ニオブ酸リチウム薄膜
を形成して、光を導波させた例が記載されている。

また、２）特公昭５１−９７２０号公報には、タンタル
酸リチウムを基板とし、Ｌｉ２Ｏ１■。

０５をフラックスとして、液相エピタキシャル成長法に
より、光導波路用ニオブ酸リチウム薄膜を形成する方法
が記載されている。

更に、３）特公昭５６−４７１６０号公報には、Ｌｉ２
Ｏ１■２０．をフラックスとして、エピタキシャル成長
法により基板上に、Ｍｇを含有したニオブ酸リチウム・
タンタル酸リチウム固溶体薄膜単結晶を形成する方法が
記載されている。

しかしながら、従来知られた液相エピタキシャル法では
、結晶性に優れたニオブ酸リチウム単結晶が、タンタル
酸リチウム基板上に得られないばかりでなく、特にＳＨ
Ｇ素子を製造するのに必要な膜厚のニオブ酸リチウム単
結晶を得ることが、困難であり、薄膜導波路型のＳＨＧ
素子が実用化されたという例は知られていない。

前記薄膜導波路型のＳＨＧ素子を製造するのに必要な膜
厚とは、即ち入射させるレーザ光と第２高調波との位相
整合を行うため、波長λの基本波長光と波長λ／２の第
２高調波との実効屈折率を一致させる事のできる膜厚の
ことであり、特に、タンタル酸リチウム基板上に形成さ
せたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を用いて、半導体レー
ザ用ＳＨＧ素子を作成する場合、実効屈折率を一致させ
るためには、研磨により除去される分を考慮すると、５
μｍ以上の厚さのニオブ酸リチウム薄膜が必要である。

また、高出力の薄膜導波路型ＳＨＧ素子を得るためには
、基板と薄膜導波層との屈折率差を大きくしなければな
らず、基板の屈折率を低下させる研究が行われており、例えば、４）特公昭５６３−２７６８１号公報には、タンタル酸
リチウム基板に五酸化バナジウムを拡散させて、３〜６
μｍの低屈折率の拡散層を形成し、その上にタンタルリ
チウム単結晶層をエピタキシャル成長させる技術が開示
されている。

また、５）特公昭５６０−３４７２２号公報には、酸化
マグネシウム、五酸化バナジウムを同時にタンタル酸リ
チウム基板に添加し、タンタル酸リチウム単結晶層をエ
ピタキシャル成長させる技術が開示されている。

しかしながら、これらの技術は、薄膜導波層としてタン
タル酸リチウムを用いており、本願のようなタンタル酸
リチウム基板上にニオブ酸リチウムを形成するための技
術ではない。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、これまでは、タンタル酸リチウム基板上
にＳＨＧ素子などの光学デバイスを作成するために必要
な膜厚で、しかも光学特性の優れたニオブ酸リチウム単
結晶薄膜を実用的に製造する方法はなかった。また、基
板との屈折率差が大きく、しかも光学特性の優れたニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜を実用的に製造する方法もなか
った。

そこで、本発明者らは、このような問題を解決するため
に種々研究した結果、このような問題が生ずるのは、ニ
オブ酸リチウム単結晶薄膜の格子定数が、タンタル酸リ
チウム基板の格子定数より小さく、液相エピタキシャル
成長の結果、結晶格子に歪みが発生するからであると考
え、これを解決するために、ニオブ酸リチウム単結晶に
ナトリウムとマグネシウムを含有させることにより、ニ
オブ酸リチウム単結晶の光損傷（強い光を照射すると結
晶の屈折率が変化すること）を防止して、なおかつ、ニ
オブ酸リチウム基板の格子定数を調整してタンタル酸リ
チウム基板の格子定数に整合（格子整合）させることが
でき、ＳＨＧ素子などの光学デバイスを作成するために
必要な膜厚で、しかも光学特性に優れたニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜を実用的に製造することができることを全
く新規に知見し、本発明を完成するに至った。

また、タンタル酸リチウム基板に種々の異種元素を含有
させ、屈折率を変えて、このタンタル酸リチウム基板と
ニオブ酸リチウム単結晶薄膜とを格子整合させることに
より、光学特性が極めて優れ、基板と薄膜導波層との屈
折率差の大きなニオブ酸リチウム単結晶薄膜を実用的に
得ることができることに見出し、本発明を完成した。

ところで、６）Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　Ｃｒｙｓｔ
ａｌ　　Ｇｒｏｗｔｈ　　５４（１９８１）５７２−５
７６に、ニオブ酸リチウムにナトリウムを添加し、液相
エピタキシャル成長法によりＹ−カットのニオブ酸リチ
ウム基板上に膜厚２０１！ｍのナトリウム含有ニオブ酸
リチウム薄膜単結晶を形成した例が記載されている。ま
た、７）Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　Ｃｒｙｓｔａｌ　
　Ｇｒｏｗｔｈ８４　（１９８７）４０９−４１２には
、ニオブ酸リチウムにナトリウムを添加し、液相エピタ
キシャル成長によりＹカットのタンタル酸リチウム基板
上にナトリウム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を形成
した例が記載されている。

しかし、これらの文献にはナトリウム含有によりニオブ
酸リチウム単結晶の格子定数が変化することは記載され
ているものの、５ＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ　　Ａｃｏｕｓ
ｔｉｃ　　Ｗａｖｅ）デバイスに関する技術であり、光
学特性やタンタル酸リチウム基板と格子整合させると光
学特性に優れた膜が得られることについては、何ら記載
されていない。また、これらの文献に示されたニオブ酸
リチウム単結晶薄膜はＳＡＷデバイス用であり、前者の
文献に記載された薄膜は基板にニオブ酸リチウムを用い
ていること、また後者の文献に記載の薄膜はタンタル酸
リチウム基板に形成させているものの薄膜と基板との格
子整合がなされていないなどにより、いずれも本願の目
的とする光学材料用として使用する事はできない。

また、８）米国特許４０９３７８１号には、リチウムフ
ェライト膜を基板上に液相エピタキシャル成長法で形成
する際、リチウムをナトリウムで置換し、格子定数を基
板とマツチングさせ、歪みのないリチウムフェライト膜
を形成する方法が記載されている。

しかしながら、これは、リチウムフェライトに関する技
術であって、本願の目的とする光学材料用として使用す
ることはできない。

また、９）特開昭３５２−１４２４７７号には、結晶の
開始を極めて緩やかにすることにより、無理なく結晶を
徐々に成長させ、格子歪みのない液相エピタキシャル結
晶を得る技術が記載されている。

しかしこの技術は、半導体薄膜を製造するための技術で
あり、タンタル酸リチウム基板上にニオブ酸リチウム単
結晶薄膜を形成するだめの技術ではない。

以上のように、上記　６）〜　９）の技術はいずれも本
願が目的としている光学特性の優れたニオブ酸リチウム
単結晶薄膜を製造するための技術ではない。

（課題を解決するための手段）本発明は、溶融体にタンタル酸リチウム基板を接触させ
、エピタキシャル成長により、ニオブ酸リチウム単結晶
薄膜を育成させる方法であって、溶融体として、主とし
てＬｉ２Ｏ、ＶＺ０．　、Ｎｂｚ　Ｏｓ　、Ｎａｇ　０
１Ｍｇ０からなり、前記Ｎａ２ＯとＭｇＯを除く、Ｌｉ
、０、ＶＺ　０Ｓ　、Ｎ　ｂ２０、の組成範囲は、Ｌ　
ｉ、　０−Ｖｚ　Ｏ，−Ｎ　ｂ、０．の３成分系の三角
図において、Ａ（４９゜４９．４５．４６．５．０５）
、Ｂ　Ｃ４２，８１゜２２．９４，３４．２５）、Ｃ（
１１，１１，８０，００，８，８９）の３組成点で囲ま
れる組成領域内にあり、なおかつ前記Ｎａｚ　０１Ｍｇ
０の組成範囲は、それぞれモル比でＮａｚｏ、’Ｌ１２
０が、２．０／９８．０〜９３．５／６．５、モル比で
Ｍ　ｇ　Ｏ／　Ｎ　ｂ　２０　ｓが、０．２／９９．８
〜４０．０／６０．０を満たす組成範囲内にあるものを
用い、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定数と
タンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数を整合させる
ことを特徴とするニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方
法からなる。

ところで、前記Ｌ　１２０−ＶＺ　０ｓ　−Ｎｂ２０、
の３成分系の三角図における組成点とは（Ｌｉ、○のモ
ル％、Ｖ、Ｏ３のモル％　Ｎｂ、０５のモル％）を意味
する。

（作用）本発明によれば、タンタル酸リチウム基板上にニオブ酸
リチウム単結晶薄膜を析出させる際、液相エピタキシャ
ル成長法に用いる溶融体として、主としてＬ　ｉｔ　Ｏ
，ＶＺ　Ｏ５、Ｎｂｚ　Ｏｓ　、Ｎａ２Ｏ、ＭｇＯから
なり、Ｎａ、０１Ｍｇ０を除く、前記Ｌｉ２Ｏ５Ｖｚ　
Ｏｓ　、Ｎｂｚ　Ｏｓの組成範囲は、Ｌ　！　ｚ　ＯＶ
ｚ　０５−Ｎ　ｂｚ　Ｏｓの３成分系の三角図において
、Ａ（４９，４９，４５，４６゜５．０５）、Ｂ　（４
２，８１，２２，９４，３４゜２５）、Ｃ（１１，１１
，８０，００，８，８９）の３Ｍ成点で囲まれる組成領
域内にあり、なおかつ前記Ｎａｚ　０１Ｍｇ０の組成範
囲は、それぞれモル比でＮａ２Ｏ／Ｌｉ２Ｏが、２．　
０／９８．０〜９３．５／６．５、モル比でＭ　ｇ　Ｏ
／Ｎｂ２ｏ、が、０．２／９９．８〜４０．０／６０゜
０を満たす組成範囲内にあることが必要である。

本発明において溶融体を、主としてＬｉ２Ｏ、ＶＺ　０
Ｓ　、Ｎｂｚ　０５　、Ｎａｚ　０１Ｍｇ０からなる前
記組成範囲にすることが必要な理由を、以下に説明する
。

前記Ｌｉ２Ｏ２■２０．は、フラックスとして作用して
、ニオブ酸リチウム単結晶の液相エピタキシャル成長を
実現できる。

また、ナトリウムとマグネシウムはニオブ酸リチウム単
結晶薄膜に含有させることにより、ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜のａ軸の格子定数を大きくする効果を有し、ニ
オブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定数を、タンタ
ル酸リチウム基板のａ軸の格子定数に合わせることがで
きるため、厚い膜厚を有するニオブ酸リチウム単結晶薄
膜を得ることができる。

ナトリウムとマグネシウムを同時に含有させる理由は、
マグ７シウムのみでは、格子整合させることができす、
またナトリウムのみでは、格子整合は可能であるが、光
損傷を防止することができないからである。

マグネシウムには光損傷を防止する効果があるため、光
学材料には好適である。

このように本発明ではニオブ酸リチウム単結晶薄膜にナ
トリウムとマグネシウムを含有させることが必要であり
、溶融体の組成としては、格子整合を容易に行わせるた
めにＮａｚ　ＯとＭｇＯを含む前記溶融体組成が必要に
なる。

前記ナトリウム、マグネシウムがニオブ酸リチウム単結
晶薄膜中に含有されることにより、ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜のａ軸の格子定数が大きくなるが、これは、ナ
トリウム、マグネシウムイオンあるいは原子が、ニオブ
酸リチウム結晶格子にドープされるか、あるいはニオブ
酸リチウム結晶格子を構成するイオンあるいは原子と置
換されることに起因する。

また、本発明におけるＮａｚ　ｏ、ＭｇＯを除いたＬｉ
２ＯｌＶｚ　Ｏｓ　、Ｎｂｚ　Ｏｓの組成範囲とｆ、テ
ハＬ　ｉｚ　０−Ｖｚ　Ｏｓ　−Ｎｂｚ　Ｏｓ　（Ｄ３
３成系の三角図において、Ａ（４９，４９，４５，４６
，５，０５）、Ｂ　（４２，８１，２２，９４３４，２
５）、Ｃ（１１，１］、、８０．００，８゜８９）の３
組成点で囲まれる組成領域内にあることが必要である。

このような組成範囲にすることが必要な理由は、ナトリ
ウムとマグネシウムによるニオブ酸リチウム単結晶薄膜
とタンタル酸リチウム基板との格子整合が容易になり、
得られるニオブ酸リチウム単結晶薄膜の光学的特性が優
れており、特に光伝搬損失が低く、良質なニオブ酸リチ
ウム単結晶薄膜を得ることができるからである。

また、前記Ｎａ、Ｏ，ＭｇＯを除いた、Ｌｉｔｏ、Ｖ２
０Ｓ　、Ｎ　ＩＩ）ｚ　Ｏｓの組成範囲は、Ｌ１２０−
■２０．−Ｎｂ２０．の３成分系の三角図において、Ｄ
　（４７，６４，４６，］、、２．６．２４）、Ｅ　（
２７，０１，６４，６９，８，３０）Ｆ　（３６，７１
，３７，９７，２５，３２）、Ｇ（４４，０５，３２，
９７，２２，９８）の４組成点で囲まれる範囲が好まし
く、Ｌｉ２Ｏ−Ｖ２Ｏ、−Ｎｂ、ｏｓの３成分系の三角
図において、Ｈ（４５，３６，４６，４５，８，１，９
）、［（３２，８９，５７，０５，１０，０６）、Ｊ（
３６，７１，４４，３０，１８，９９）、Ｋ（４４，９
５，４０，５４，１４，５１）の４組成点で囲まれる範
囲が好適である。

また、Ｎａ、Ｏの組成割合として、モル比でＮａ、ｏ／
Ｌｉ、Ｏが、２．０／９８．　０〜９３゜５／６．５を
満たす範囲であることが必要である理由は、前記モル比
の範囲からＮａ２Ｏの割合が外れる場合、タンタル酸リ
チウム基板とニオブ酸リチウム単結晶薄膜を格子整合さ
せることが困難なためである。

前記Ｎａ、Ｏの組成割合として、モル比でＮａ２ｏ／Ｌ
ｉｔ　Ｏが、７．４／９２．６〜８０．０／２０．０を
満たす範囲であることが望ましく、１６．７／８３．３
〜４８．４１５１．６を満たす範囲であることが好適で
ある。

また、ＭｇＯの組成割合として、モル比でＭｇＯ／Ｎｂ
、Ｏｌが、０．２／９９．８〜４０．０／６０．０を満
たす組成範囲であることが必要である理由は、前記範囲
よりＭｇＯの割合が低い場合は、Ｍｇの光損傷防止効果
が不充分で、上記範囲よりＭｇＯの割合が高い場合は、
ニオブ酸マグネシウムの結晶が析出して、ニオブ酸リチ
ウム単結晶薄膜が得られないからである。

前記、ＭｇＯの組成割合として、モル比でＭｇＯ／Ｎｂ
２Ｏ，が、０．７１５０．０〜９．０１５０．０を満た
す範囲であることが好ましく、３゜５１５０．０〜６．
０１５０．０を満たす範囲であることが好適である。

本発明のタンタル酸リチウム基板は、少なくとも表面の
一部に異種元素が含有されてなることが望ましい。

この理由は、異種元素を含有させることにより、基板の
屈折率を変化させることができ、基板と薄膜導波層との
屈折率差を大きくすることができるからである。

前記異種元素とは、基板を構成する元素とは異なる元素
を指す。

前記異種元素は、金属元素が望ましい。

前記異種元素は、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔ　
ｉ　）　、バナジウム（■）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆ
ｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）などから選
ばれる少なくとも１種が望ましい。

本発明において、前記タンタル酸リチウム基板の特定箇
所に異種元素を添加して、導波路形成部分に、屈折率が
、非形成部分に比べて相対的に低いパターンを形成する
ことにより、該基板にニオブ酸リチウム単結晶薄膜をス
ラブ状に形成するだけで、前記パターン部分に形成され
たニオブ酸リチウム単結晶薄膜が導波路となり、導波路
形成のための加工工程を省くことができる。

前記導波路形成部分の基板屈折率を、非形成部分に比べ
て相対的に低くする方法としては、導波路形成部分の基
板屈折率を下げるか、非形成部分の基板屈折率を上げる
ことが望ましい。

前記タンタル酸リチウム基板の屈折率を上げる作用を有
する異種元素としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ
などが、また屈折率を下げる作用を有する異種元素とし
ては、Ｍｇ、Ｖなどが有利である。

これらの元素は、基板の薄膜形成に影響する特性、例え
ば表面粗度などを殆ど変化させずに、その表面屈折率の
みを変えられるため、通常の基板と同等の特性を有する
薄膜を同様の条件にて製造することができる。

また、前記異種元素の表面部分での含有量は、以下に示
す組成範囲が望ましい。

ＴｉＨｏ、２〜３０モル％ＣｒＨｏ、０２〜２０モル％Ｆ　ｃ、；　０．　０２−２０モル％Ｎ１Ｈ０，０２〜２０モル％Ｎｄ；０．０２〜１０モル％Ｍｇ；０．１〜２０モル％Ｖｉｏ、０５〜３０モル％上記の含有量は、異種元素／（ＬｉＴａ○３＋異種元素）×１００、で計算されたものである。

前記組成範囲が好ましい理由は、上記範囲より組成割合
が多いと、基板の結晶性が低下してしまい、また、上記
範囲より組成割合が少ないと屈折率が変化しないためで
ある。

さらに、前記異種元素の含有量は、以下に示す範囲が好
適である。

Ｔｉ；１．０〜１５モル％Ｃｒ；０．：ｌ／−１０モル％Ｆ　ｅ　；　０．　２〜１０−Ｆ−Ｊｌ／％Ｎｉ；０．
２〜１０モル％Ｎｄ；０．５〜５モル％Ｍｇ；２．０〜１０モル％Ｖ；１，０〜１５モル％上記の含有量は、異種元素／（ＬｉＴａ０３＋異種元素）×１００、で計算されたものである。

また、前記異種元素は、タンタル酸リチウム基板に、原
子、イオン、酸化物など種々の形態で含有させることが
できる。

本発明においては、タンタル酸リチウム基板の少なくと
も表面の一部に異種元素を添加した後、タンタル酸リチ
ウム基板と格子整合されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜
を形成することが望ましい。

前記異種元素の添加方法としては、熱拡散、イオン交換
、イオン注入法などの他に、液相エピタキシャル成長法
、タンタル酸リチウムバルク単結晶の原料中に予め異種
元素を混合しておく方法、などを用いることができる。

また、前記熱拡散、イオン交換、イオン注入法を使用し
た場合は、異種元素の拡散層が形成されるが、前記拡散
層の厚さは、０．０１〜２０μｍが望ましい。

この理由は、拡散層の厚さが０．０１μｍ未満の場合、
異種元素が拡散されていない基板部分にまで拡がる導波
光の割合が多くなるため、基板として要求される屈折率
を満足することができず、また２０μｍを越えると、基
板の結晶性が悪くなり、光導波路として十分な特性が得
られないからである。

前記異種元素の熱拡散のために基板を加熱した後、加熱
状態のまま、液相エピタキシャル成長用の熔融体に接触
させることが望ましい。

この理由は、熱拡散の後冷却させ、再度液相エピタキシ
ャル成長のために基板を加熱すると、基板の結晶性が低
下するからである。　前記熱拡散は、溶融体の加熱時に
同一炉内にて、基板の予備加熱と同時に行うことが好ま
しい。

前記熱拡散は、８５０°Ｃ〜１０００°Ｃであることが
望ましい。

この理由は、８５０　’Ｃより低い温度では、拡散が起
きず、また、１０００°Ｃより高い温度では、基板の結
晶性が低下し、またＬｉの外拡散が生じるからである。

前記熱拡散に要する時間は、０．５〜２０時間が望まし
い。

本発明の製造方法においては、基板を溶融液に接触させ
る前に、タンタル酸リチウム基板を予め予備加熱してお
くことが望ましい。この理由は、前記タンタル酸リチウ
ム基板は、非常に熱衝撃に弱いからである。

前記予備加熱時間は、２０〜６０分であることが望まし
い。

また前記予備加熱は、溶融液表面から５〜１５ｍｍの位
置にて行うことが望ましい。

ところで、本発明においては、タンタル酸リチウム基板
のａ軸の格子定数を、異種元素を添加して調整すること
により、ニオブ酸リチウム結晶のａ軸の格子定数に合わ
せることにより格子整合を行うことができる。

前記タンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数を小さく
する方法としては、Ｔｉ原子あるいはイオンを含有させ
ることが望ましい。

この理由は、Ｔｉ原子あるいはイオンは、タンタル酸リ
チウム基板のａ軸の格子定数を小さくする効果を有する
からである。

前記Ｔｉ原子あるいはイオンを含有させる場合、その含
有量は、クンタル酸リチウム単結晶に対して０．　２〜
３０モル％であることが望ましい。

その理由は、ＴＩ原子あるいはイオンの含有量が０．２
モル％より少ない場合は、ニオブ酸リチウム単結晶と格
子整合できるほど格子定数が小さくならず、また３０モ
ル％を越える場合には、逆に格子定数が小さくなりすぎ
、いずれの場合もタンタル酸リチウム基板とニオブ酸リ
チウムとの格子整合が得られないからである。

前記タンタル酸リチウム基板の製造方法としては、ＣＺ
（チョクラルスキー）法が望ましい。

また、原料としては、例えば炭酸リチウム、五酸化タン
タル、酸化チタン、五酸化バナジウムが挙げられる。

前記原料を、イリジウムるつぼあるいは、白金−ロジウ
ムるつぼ中で加熱溶解させ、タンクル酸リチウム単結晶
を引き上げることが有利である。

前記るつぼは、イリジウムの方が、結晶中に不純物が混
入しないので光学材料の作成には望ましい。

また、前記タンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数は
、ナトリウムなどの異種元素の添加により大きくするこ
とができる。

また、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜と前記タンタル
酸リチウム基板のａ軸の格子定数を同時に変化させ、格
子整合することが好ましい。

この理由は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸に格子
定数を大きくし、またタンタル酸リチウム基板のａ軸の
格子定数を小さくすることにより、基板や’ｉｉｊ膜に
含有される異種元素の量を低減させることができ、結晶
性を向上させることができるからである。

本発明における原＄４組成物は、その酸化物としての組
成割合が、前記組成範囲内になるように選択されるが、
原料成分としては酸化物、もしくは加熱により酸化物に
変化する化合物が望ましく、例えばＮａｚ　Ｃｏｓ　、
Ｎｂｚ　Ｏｓ　、Ｌ　ｉｚ　Ｃｏｘ、ｖｔｏｌ、ＭｇＯ
の組成物などの他に、ＮａＮｂｏｆｆ　、Ｎａ　ＶＯ３
、Ｌ　１Ｎｂｏ３．Ｌ　ｉ　ＶＯ３なども使用できる。

前記原料成分は、６００〜１３００°Ｃで加熱溶融され
ることが望ましい。また、前記加熱溶融は、空気雰囲気
下あるいは酸化雰囲気下で行うことが望ましい。

本発明によれば、前記溶融体を過冷却状態とした後、タ
ンタル酸リチウム基板を接触させ、育成させることが望
ましい。

前記タンタル酸リチウム基板には異種元素が含有されて
いることが有利である。

前記溶融体を過冷却状態とするための冷却速度は、０．
５〜３００°Ｃ／時であることが望ましい。

また、本発明では液相エピタキシャル成長終了後の冷却
の速度は、０．５〜３００°Ｃ／時であることが望まし
い。

前記冷却は、４００°Ｃから指数関数的に冷却させるこ
とが好ましい。

また、タンタル酸リチウム基板のキュリー点の温度では
、一定時間温度を保つか、０．１〜５°Ｃ／分の速度で
冷却させることが望ましい。

この理由は、前記キュリー点における結晶の相転移に伴
うクラックの発生を防止できるからである。

前記タンタル酸リチウム基板のキュリー点は、異種元素
を含有させることにより変化するが、般には６５０°Ｃ
である。

前記育成のための温度は、６００〜１２５０°Ｃである
ことが望ましい。この理由はニオブ酸リチウムの融点が
１２５０°Ｃであり、これ以上の温度では、結晶が析出
せず、また、６００°Ｃは、熔融剤（Ｌ　ｒ　ｔ　ｏ　
　ｖｚ　Ｏ５）の融点であるため、これより低い温度で
は、原料を溶融液とすることができないためである。

また、前記溶融体は、液相エピタキシャル成長させる前
に６〜４８時間攪拌しておくことが望ましい。

この理由は、攪拌時間が短い場合、溶融体中に溶解しき
らない結晶核が存在し、この結晶核を中心に結晶成長す
るため、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の表面に凹凸が発
生し結晶性が低下するからである。

本発明において基板は、結晶構造が、大方晶であり、そ
のａ軸の格子定数が５．１．２８〜５１７３人なる範囲
のものであれば使用でき、またその形状も平板状に限ら
ず、棒状、繊維状、バルク状などの基体であっても構わ
ない。

前記基板としては、例えば、Ａ１２　Ｃｈ　、ＺｎＯ，
Ｍ　ｇ　Ｏ，Ｇ　ｄ　ｓ　Ｇ　ａ　ｓ　Ｏ＋ｚ、タンタ
ル酸リチウムなどが挙げられるが、特に基板としてはク
ンタル酸リチウムがを利である。

この理由は、前記タンタル酸リチウム基板の結晶系は、
ニオブ酸リチウム単結晶に類似しておりエピタキシャル
成長させやすく、さらに前記タンタル酸リチウム基板は
市販されているため、品質のよいものが安定して入手で
きるからである。

本発明においては、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の成長
面として、タンタル酸リチウム基板の（０００］　）面
を使用することが望ましい。

前記タンタル酸リチウム基板の（０００１，）面とは、
タンタル酸リチウムのａ軸に垂直な面を指す。

ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の成長面として、タンタル
酸リチウム基板の（０００１）面を使用することが望ま
しい理由は、前記タンタル酸リチウムは、結晶構造が大
方晶（第１図参照）であり、前記（０００１）面はａ軸
のみで構成されるため、前記（０００１）面を成長面と
することで、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子
定数を変えるだけで、格子整合できるからである。

また、本発明においては、前記ニオブ酸リチウム単結晶
薄膜のａ軸の格子定数を、前記タンタル酸リチウム基板
の９９．８１〜］−００，０７％にすることが望ましい
。前記格子定数の範囲を外れた場合、タンタル酸リチウ
ム基板とニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子の相
違が大きくなり、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の結晶格
子に歪みが発生するため、光学材料として使用可能なニ
オブ酸リチウム単結晶薄膜を充分に厚く形成できないか
らである。

前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定数は、
前記タンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数の９９．
９２〜１００．０３％にすることが好適であり、例えば
、タンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数が５．１５
３８人の場合、ニオブ酸リチウム単結晶のａ軸の格子定
数は、５．　１５０〜５．１５５人の範囲が好適である
。

前記育成の際には、タンタル酸リチウム基板を回転させ
ることが望ましい。これは、タンタル酸リチウム基板を
回転させることにより、特性及び膜厚が、均一な結晶が
できるからである。

前記回転は水平状態にて行われることが望ましい。

前記回転速度は、５０〜１５０ｒｐｍであることが望ま
しい。

また、前記タンタル酸リチウム基板は、少なくとも片面
は、光学研磨あるいは化学エツチングされていることが
望ましい。

前記タンタル酸リチウム基板のニオブ酸リチウム単結晶
薄膜形成面の面粗度は、ＪＩＳ　　ＢＯ６０ｈ　Ｒ，、
Ｘ＝３００〜工０００人であることが望ましい。この理
由は、Ｒｌ１ｌｌｋの値を３００人より小さくすること
は極めて困難であり、またＲ□８の値が１０００人より
大きくなると、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の結晶性が
低下するからである。

また、前記タンタル酸リチウム基板は、エツジが面取り
されていることが望ましい。この理由は、エツジが面取
りされていない場合、エツジ部分に微細なきすができ、
熱衝撃でクラックが発生するからである。

前記面取りは、Ｒ面、０面いずれでもよい。

前記タンタル酸リチウム基板の厚さは０．５〜２．０ｍ
ｍであることが望ましい。

この理由は、０．５ｍｍより薄い基板は、クランクが発
生しやすく、２．Ｏｍｍより厚い基板は、焦電効果（加
熱による放電効果）が問題となり、加熱や研磨により帯
電するため、研磨層などが付着してスクラッチが発生し
易いからである。

本発明においてはタンタル酸リチウム基板と溶融体との
接触時間、溶融体の温度を適当に選択することにより、
タンタル酸リチウム基板上に析出するニオブ酸リチウム
単結晶薄膜の厚みを制御することができる。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜の成長速度は、０
．０１〜］、０８ｍ７分が望ましい。

これ以上成長速度が速い場合、ニオブ酸リチウム単結晶
薄膜にうねりが発生し、また、これより成長速度が遅い
場合、′ｇｉ膜の育成に時間がかがるからである。

本発明においては液相エピタキシャル成長の後、タンタ
ル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の表面
からフラックスを除去することが望ましい。

フラックスが残留すると、膜厚が不均一になるからであ
る。

前記フラックスの除去は、タンタル酸リチウム基板に形
成されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を１００〜１１０
０００ｒｐで回転させることにより行われることが望ま
しい。

前記回転に要する時間は、５〜６０分であることが望ま
しい。

本発明においては、溶融体組成として、Ｌｉ２ＯｌＶｚ
　０５　、Ｎｂｚ　Ｏｓ　、Ｎａｇ　０１Ｍｇ０の他に
、ネオジム（Ｎｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、亜鉛（Ｚｎ）
、二、ケル（Ｎｉ）、コバルト（ｃｏ）、チタン（Ｔｉ
）から選ばれる少なくとも１種の酸化物を使用すること
ができる。

前記Ｎｄ、Ｒｈ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ　　Ｔｉ　　Ｃｒな
との元素をニオブ酸リチウム単結晶薄膜に含有させるこ
とにより屈折率や格子定数をかえることができる。

前記Ｒｈの含有量は、０．０５〜２０ｍｏ１％であるこ
とが望ましい。この理由は、前記Ｒｈの含有量が２０ｍ
ｏ１％を越える場合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
光学的特性が低下するからであり、また０、０５ｍｏ１
％より低い場合、屈折率が殆ど変化しないからである。

前記Ｒｈの含有量は、なかでも０．１ｍｏ１％〜］、Ｏ
ｍｏ１％が好適である。

前記Ｚｎの含有量は、０．　０２〜３０ｍｏ　１％であ
ることが望ましい。この理由は、前記Ｚｎの含有量が３
０ｍｏ１％を越える場合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄
膜の光学的特性が低下するからであり、また０、０２ｍ
ｏ１％より低い場合、屈折率が殆ど変化しないからであ
る。前記Ｚｎの含有量は、なかでも０．５ｍｏ１％〜１
５ｍｏ１％が好適である。

前記Ｎｉの含有量は、０．１０〜２０ｍｏ１％であるこ
とが望ましい。この理由は、前記Ｎｉの含有量が２０ｍ
ｏ１％を越える場合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
光学的特性が低下するからであり、また０、１０ｍｏ１
％より低い場合、屈折率が殆ど変化しないからである。

前記Ｎｉの含有量は、なかでも１．０ｍｏ１％〜１０ｍ
０１％が好適である。

前記ＣＯの含有量は、０．０５〜２０ｍｏ１％であるこ
とが望ましい。この理由は、前記Ｃｏの含有量が２０ｍ
ｏ１％を越える場合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
光学的特性が低下するからであり、また０、０５ｍｏ１
％より低い場合、屈折率が殆ど変化しないからである。

前記Ｃｏの含有量は、なかでもＯ，１ｍｏ１％〜１．　
Ｏｍ　ｏ　１％が好適である。

前記Ｃｒの含有量は、０．　０２〜２０ｍｏ　１％であ
ることが望ましい。この理由は、前記Ｃｒの含有量が２
０ｍｏ１％を越える場合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄
膜の光学的特性が低下するからであり、また０、０２ｍ
ｏ１％より低い場合、屈折率が殆ど変化しないからであ
る。前記Ｃｒの含有量は、なかでも０．２ｍｏ１％〜１
０ｍｏ１％が好適である。

前記Ｔｉの含有量は、０．２〜３０ｍｏ１％であること
が望ましい。この理由は、Ｔｉの含有量が３０ｍｏ１％
を越える場合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の光学的
特性が低下するからであり、また０、２ｍｏ１％より低
い場合、屈折率が殆ど変化しないからである。前記Ｔｉ
の含有量は、なかでも１．Ｑｍｏ１％〜１５ｍｏ　１％
が好適である。

前記Ｎｄの含有量は、０．　０２〜１０ｍｏ　１％であ
ることが望ましい。この理由は、Ｎｄの含有量が１０ｍ
ｏ　１％を越える場合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜
の光学的特性が低下するからであり、また０、０２ｍｏ
１％より低い場合、屈折率が殆ど変化しないからである
。前記Ｎｄの含有量は、なかでも０．５ｍｏ１％〜５ｍ
ｏ１％が好適である。

前記■の含有量は、０．０５−３０ｍｏ　１％であるこ
とが望ましい。この理由は、前記Ｖの含有量が３０ｍｏ
１％を越える場合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に
構造の異なる結晶が析出して光学的特性が低下するから
であり、また０、０５ｍｏ１％より低い場合は屈折率が
殆ど変化しないからである。前記Ｖの含有量は、なかで
も１．　０ｍｏ１％〜１５ｍｏ１％が好適である；なお
、前記含有量ばニオブ酸リチウム単結晶に対する異種元
素のｍｏ１％で表わされている。

ところで、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜導波層に前
記Ｃｒ、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｖ、Ｒｈ、ＺｎＮｉ、Ｇｏなどの
異種元素を含有させた場合、前記ニオブ酸リチウム単結
晶薄膜の格子定数と屈折率が同時に変化するため、必要
に応して前記異種元素の含有量を調整することが望まし
い。

本発明において、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜をａ軸の
格子定数が５．１２８〜５．１．５０人の範囲の六方晶
構造の単結晶基板と格子整合させる場合は、ニオブ酸リ
チウム単結晶薄膜中にＴｉを含有させることが望ましい
。　この理由は、Ｔｉ原子あるいはイオンはニオブ酸Ｔ
）チウム基板の格子定数を小さくする効果を存し、基板
と格子整合させることができるからである。

このための方法として、主として、Ｌｉｔ　○、Ｖｚ　
Ｏｓ　、　Ｎ　ｂ　ｔ　Ｏｓ　、Ｔ　ｉ　０２からなる
組成物を用いることにより、ニオブ酸リチウムの単結晶
薄膜のａ軸の格子定数と基板のａ軸の格子定数を整合さ
せる方法が望ましい。

前記Ｌｉ２Ｏ１Ｖｚ　Ｏｓ　、Ｎ　ｂｔ　Ｏｓ　（”組
成範囲としてはＬｉ、○−Ｖｚ　Ｏｓ　　Ｎｂｚ　Ｏｓ
の３成分系の三角図において、Ａ　（４，９，４９，４
５゜４６．５．０５）、Ｂ　（４２，８１，２２，９４
゜３４．２５）、Ｃ（１１，Ｉ　Ｌ　　８０．００，８
８９）の３組成点で囲まれる領域で示される組成範囲内
にあることが望ましい。

また、Ｔ　ｉ　Ｏ２Ｏ量は、溶融液組成から析出可能な
ニオブ酸リチウム単結晶の理論量に対して０゜２〜６０
モル％添加することが望ましい。

本発明においては、格子定数の測定は、通常の粉末Ｘ線
回折により行われる。

格子定数は、Ｃｕ−２０＝４５〜９０°に検出されるニ
オブ酸リチウムの１５本のピークの２θの値とその面指
数を用い最小二乗法により算出する。なお測定において
はＳｉを内部標準として使用する。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜を、ＳＨＧ素子と
して使用する場合には、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄
膜の常光屈折率ｎｏ、異常光屈折率ｎ０は、波長が０．
８３μｍのレーザー光源（基本波長）に対して、それぞ
れ２．２５≦ｎ０≦２．４０の範囲、２．０　＜　ｎ　
＠　＜　ｎ　ｏ　　０．０１なる範囲、又、発生する第
２高波長（０，４１５μｍ）に対して異常光屈折率ｎ、
が前記第２高調波に対する常光屈折率ｎ０より小さい範
囲であることが望ましい。

ところで、−ａにニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウ
ム単結晶が、電気光学効果、非線形光学効果など光学的
に有用な緒特性を持つためには、その製造工程にて、キ
ュリー点以上の温度に加熱して電界をかけ、結晶をポー
リング（分極）することが必要である。

また、異種元素を含有させたニオブ酸リチウムやタンタ
ル酸リチウムなどの単結晶は容易にポーリングできない
ことが知られている。

しかしながら、本発明の製造方法により得られるニオブ
酸リチウム単結晶薄膜は、基板であるタンタル酸リチウ
ムが分極状態であっても、また分極反転により電気的に
中和されていても、常に分極された状態にあり、極めて
優れた電気光学効果、非線形光学効果などの緒特性を示
す。

このため、本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜とタン
タル酸リチウム基板は、ポーリング工程を必要としない
ため、容易に製造でき、またポーリング工程が不要であ
ることから従来は使用が困難であった異種元素を含有し
たタンタル酸リチウム基板を使用できるという利点を持
つ。

以上のようにして、タンタル酸リチウム基板上に形成さ
れたニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、光導波路として好
適な性質を持ち、ポーリング工程が不要で、なおかつ従
来よりも厚い膜が得られるため、薄膜導波路型ＳＨＧ素
子の構成材料として最適であるだけでなく、光偏向器、
光変調器、マルチモードの光デバイスに使用できる。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例１（１）Ｎａｇ　Ｃｏ、２０モル％、Ｌｔｚ　ＣＯ３３０
モル％、Ｖｔ　Ｏｓ　４０−Ｔニル％、Ｎ　ｂｚ　Ｏｓ
　１０モル％、ＭｇＯを前記溶融物組成から析出可能な
ＬｉＮｂＯ５の理論量に対して２モル％添加（Ｍｇｏ／
Ｎｂ、Ｏ，−４／９８）した混合物を白金ルツボに入れ
、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で１１
００°Ｃまで加熱してルツボの内容物を溶解させた。

（２）溶融体を１時間当たりに６０゛Ｃの冷却速度で９
１２°Ｃまで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の
（０００１）面を光学研磨したものを基板材料として溶
融体中に１１００ｒｐで回転させながら１２分間浸漬し
た。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
０ｒｐで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切った後、室
温まで徐冷し、基板材料上に約１２μｍの厚さのナトリ
ウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を
得た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたナトリウム１、グネシウムの量は、それぞれ
３モル％、および２モル％であった。

また、薄膜の格子定数（ａ軸）は５．１５６人人射光波
長１．１５μｍで測定した屈折率は、２゜２３５±０．
００１であった。

実施例２（１，）Ｎａ２ＣＯｓ　１２モル％、ＬｉｚＣ○３３８
モル％、Ｖ、０．４０モル％、Ｎｂｚ　ｏｓ　１０モル
％、ＭｇＯを溶融物組成から析出可能なＬｊＮｂＯ：＋
の理論量に対して、５モル％添加（ＭｇＯ／　Ｎ　ｂ　
２０　ｓ　＝　１０　／　９５　）　シた混合物を白金
ルツボに入れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰
囲気下で１１００°Ｃまで加熱してルツボの内容物を溶
解した。

（２）溶融体を１時間あたり６０°Ｃの冷却速度で、９
３８℃まで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の（
０００１）面を光学研磨したものを基板材料として溶融
体中に１１００ｒｐで回転させながら２０分間浸漬した
。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
Ｏｒｐで回転させながら３０秒間溶融体上に約３８μｍ
の厚さのナトリウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたすｌ・リウム、マグネシウムの量は、それぞ
れ１モル％、６モル％であった。又格子定数（ａ軸）は
５．１５３人、入射光波長１゜１５μｍで測定した屈折
率は２，２３１±０．００１であった。

実施例３（１）Ｎａ２Ｃｏ、２０．７モル％、Ｌｉ２ＣＯ３２９
，３モル％、■２Ｏ５　３９．０モル％、Ｎｂｚ　Ｏｓ
　　１１．０モル％、ＭｇＯを前記溶融物組成から析出
可能なＬｉＮｂＯ３の理論量に対して、５モル％（即ち
、ＭｇＯ／Ｎｂ２０５＝１０／９５）添加、Ｔ　４０．
を溶融物組成から析出可能なＬ　ｉＮ　ｂ　Ｏ３の理論
量に対して、１２モル％添加した混合物を白金ルツボに
入れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で
１１００　’Ｃまで加熱してルツボの内容物を溶解した
。

（２）溶融体を１時間あたり６０゛Ｃの冷却速度で、９
０６°Ｃまで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の
（０００１）面を光学研磨した後、化学エツチングした
ものを基板材料として溶融体中に１１００ｒｐで回転さ
せながら８分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
０ｒｐで回転させながら３０秒間溶融体上に約７μｍの
厚さのナトリウム、マグネシウム、チタン含有ニオブ酸
リチウム単結晶ＦＲ膜を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたナトリウム、マグネシウム、チタンの量は、
それぞれ１．２モル％、６モル％、５モル％であった。

又格子定数（ａ軸）は５．　１５４人、入射光波長１．
１５μｍで測定した屈折率は２．２４０±０．００１で
あった。

実施例４（１）Ｎａｚ　ＣＯ３１７，１モル％、Ｌｉ２ＣＯ３３
２，９モル％、Ｖｔ０，２７．５モル％、Ｎｂｚ　Ｏｓ
　２２．５モル％、ＭｇＯを前記溶融物組成から析出可
能なＬｉＮｂ０□の理論量に対して３モル％（即ち、Ｍ
　ｇ　Ｏ／　Ｎ　ｂ　ｔ　Ｏｓ　＝　６　／　９７）添
加して混合物を白金ルツボに入れ、エピタキシャル成長
育成装置中で空気雰囲気下で１１５０“Ｃまで加熱して
ルツボの内容物を溶解させた。

（２）溶融体を１時間当たりに６０°Ｃの冷却速度で９
８３°Ｃまで徐冷した後、クンタル酸リチウム単結晶の
（０００１）面を光学研磨した後、化学エツチングした
ものを基板材料として溶融体中に１１００ｒｐで回転さ
せながら１２分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
Ｏｒｐで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切った後、室
温まで徐冷し、基板材料上に約８μｍの厚さのナトリウ
ム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得
た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ
１モル％、および４モル％であった。

また、薄膜の格子定数（ａ軸）は５．１５３人人射光波
長１．１５μｍで測定した屈折率は、２２３１±０．０
０１であった。

実施例５（１）　Ｌｉ２ｃｏ、４０．３モル％、■２０，３８．
８モル％、Ｎｂ！　ｏｓ　２０，９モル％、Ｎａ２ＣＯ
ｓをＬｉｚＣＯｚに対して、５３１モル％添加、ＭｇＯ
を前記溶融物組成から析出可能なＬｊＮｂＯ：ｌの理論
量に対して４モル％添加（ＭｇＯ／Ｎｂ２０．＝８．／
９６）、Ｃｒｚ　ｏ、を前記溶融物組成から析出可能な
ＬｉＮｂ０．の理論量に対して２モル％添加した混合物
を白金ルツボに入れ、エピタキシャル成長育成装置中で
空気雰囲気下で１１００°Ｃまで加熱してルツボの内容
物を溶解させた。

（２）溶融体を１時間当たりに６０°Ｃの冷却速度で９
６８℃まで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の（
０００１）面を光学研磨した後、化学エツチングしたも
のを基板材料として溶融体中に１１００ｒｐで回転させ
ながら１０分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
Ｏｒｐで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切った後、室
温まで徐冷し、基板材料上に約１３μｍの厚さのクロム
、ナトリウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単結
晶薄膜を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたクロム、ナトリウム、マグネシウムの量は、
それぞれ２モル％、１．５モル％、および５モル％であ
った。また、薄膜の格子定数（ａ軸）は５．１５５人、
入射光波長１．１５μｍで測定した屈折率は、２．２３
６±０．００１であった。

実施例６（１）Ｎａｚ　Ｃｏ、１２．８モル％、ＬｉｚＣＯ，３
７，２モル％、■２０，４０．０モル％、Ｎｂｚ　Ｏｓ
　　１０．０モル％、ＭｇＯを前記溶融物組成から析出
可能なＬｉＮｂＯ３の理論量に対して５モル％（ＭｇＯ
／Ｎｂ２Ｏ，＝１０／９５）添加した混合物を白金ルツ
ボに入れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気
下で１１００℃まで加熱してルツボの内容物を溶解させ
た。

（２）溶融体を１時間当たりに６０°Ｃの冷却速度で９
３８°Ｃまで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の
（０００１）面を光学研磨した後、化学エツチングした
ものを基板材料として溶融体中に１１００ｒｐで回転さ
せながら１５分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
Ｏｒｐで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切った後、室
温まで徐冷し、基板材料上に約９μｍの厚さのナトリウ
ム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得
た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ
１．２モル％、および６モル％であった。また、薄膜の
格子定数（ａ軸）は５．１５４人、入射光波長１．１５
μｍで測定した屈折率は、２．２３０±０．００１であ
った。

実施例７（１）Ｎａ、Ｃ０，３３，１モル％、Ｌｉ、ＣＯ５１６
，９モル％、ｖ、ｏｓ　４３．０モル％、Ｎｂｚ　Ｏｓ
　７．　０モル％、ＭｇＯを前記溶融物組成から析出可
能なＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｚの理論量に対して３モル％（
ＭｇＯ／Ｎｂ、Ｏ，＝６／９７）添加、Ｎｄ、Ｏ，を前
記溶融物組成から析出可能なＬｉＮ　ｂ　Ｏ２の理論量
に対して０．　８モル％添加した混合物を白金ルツボに
入れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で
１１０ｏ″Ｃまで加熱してルツボの内容物を熔解させた
。

（２）溶融体を１時間当たりに６０゛Ｃの冷却速度で８
８７°Ｃまで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の
（０００１）面を光学研磨した後、化学エツチングした
ものを基板材料として溶融体中に１１００ｒｐで回転さ
せながら５分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
０ｒｐで３０秒間溶融体上でン容融体を振り切った後、
室温まで徐冷し、基板材料上に約８μｍの厚さのナトリ
ウム、マグ矛シウム、ネオジム含有ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結品薄Ｉｌａ中に
含有されていたナトリウム、マグネシウム、ネオジウム
の量は、それぞれ１モル％、４モル％、および０．４モ
ル％であった。また、薄膜の格子定数（ａ軸）は５．１
５３人、入射光波長１．１５μｍで測定した屈折率は、
２．２３２±０．００１であった。

実施例８（１）　Ｌ　ｉｚ　ＣＯ３４０，３モル％、ｖ２０Ｓ　
３８．８モル％、Ｎｂｚ　Ｏｓ　２０．９モル％、Ｎａ
２ＣＯ３をＬ１□Ｃ０３に対して、８３．３モル％添加
、ＭｇＯを前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂＯ３
の理論量に対して０．５モル％添加、Ｃｒ２Ｏ，を前記
溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂＯ３の理論量に対し
て２モル％添加した混合物を白金ルツボに入れ、エピタ
キシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で１１００°Ｃ
まで加熱してルツボの内容物を溶解させた。

（２）溶融体を１時間当たりに６０°Ｃの冷却速度で９
６８°Ｃまで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の
（０００１）面を光学研磨した後、化学エツチングした
ものを基板材料として溶融体中に１１００ｒｐで回転さ
せながら１０分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
Ｏｒｐで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切った後、室
温まで徐冷し、基板材料上に約１３μｍの厚さのナトリ
ウム、マグネシウム、クロム含有ニオブ酸リチウム単結
晶薄膜を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたナトリウム、マグネシウム、クロムの量は、
それぞれ１．５モル％、０．　３モル％、２モル％であ
った。また、薄膜の格子定数（ａ軸）は５．１５５人、
入射光波長１．１５μｍで測定した屈折率は、２．２３
６±０．００１であった。

実施例９（１）Ｌｉ□Ｃｏ、４０．３モル％、■２０，３８．８
モル％、Ｎｂｚ　Ｏ５２０，９モル％、Ｎａ２ＣＯ３を
ＬｉｚＣＯ：＋に対して５３．１モル％添加、ＭｇＯを
前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂＯ３の理論量に
対して４モル％添加、Ｃｒ２Ｏ４を前記溶融物組成から
析出可能なＬｉＮｂＯ３の理論量に対して２モル％添加
した混合物を白金ルツボに入れ、エピタキシャル成長育
成装置中で空気雰囲気下で１１００℃まで加熱してルツ
ボの内容物を熔解させた。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたナトリウム、マグネシウム、クロムの量は、
それぞれ１．５モル％、５モル％、２モル％であった。

また、薄膜の格子定数（ａ軸）は５．１５５人、入射光
波長１．１５μｍで測定した屈折率は、２．２３６±０
．００１であった。

実施例１０（］）　Ｎａ２ＣＯｉ　２０モルχ、　１．１ｚＣ（ｈ
　３０モルχ、Ｖ２Ｏｓ　４０モルχ、　Ｎｂ２Ｏ５１
０モルχ、　ＭｇＯを前記溶融物組成から析出可能なＬ
ｉＮｂＯ３の理論量に対して２モルχ添加した混合物を
白金ルツボに入れ、エピタキシャル成長育成装置中で空
気雰囲気下で、１１００°Ｃまで加熱してルツボの内容
物を溶解した。

（２）溶融体を１時間当りに６０°Ｃの冷却速度で９１
４°Ｃまで徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の（０
００１）面を光学研磨した後、ＲＦスパッタ法により、
膜厚５００人の■膜を形成した後、１０００°Ｃにて熱
拡散させた後、化学エツチングしたものを基板材料とし
た。この基板材料は、■を拡散させない基板材料に比べ
て常光屈折率がｌＸｌ０−”減少していた。この基板材
料を溶融体中に１．ＯＯｒｐｍで回転させながら１３分
間浸漬した。

（３）溶液体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
Ｏｒｐで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切った後、室
温まで徐冷し、基板材料上に約１１μｍの厚さのナトリ
ウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を
得た。

（４）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有さ
れていたすトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ３
モルχ１２モルχであった。又、薄膜の格子定数（ａ軸
）は５．１５６人、入射光波長１．１５μｍで測定した
屈折率は２．２３５±０．００１であった。

実施例１１（１）Ｌｉ２Ｃ０３５０モルχ、　Ｖ２Ｏｓ　４０モル
χ、　Ｎｂ２Ｏ５１０−Ｅルχ、　Ｎａ２ＣＯ３を前記
溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂ０ｚの理論量に対し
て、４５モルχ添加、ｌ’１ｇ。

を前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂ０ｚの理論量
に対して、７モルχ添加した混合物を白金ルツボにいれ
、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で１１
００°Ｃまで加熱してルツボの内容物を溶解した。

（２）溶融体を１時間当り６０°Ｃの冷却速度で９１８
℃まで徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の（０００
１）面を光学研磨した後、フォトリソグラフィーおよび
ＲＦスパッタ法により、膜厚１０００人、幅５μｍのＭ
ｇＯ膜を形成した後、１０００°Ｃにて熱拡散させ、幅
５μｍの？ＩｇＯ拡散チャンネルをもつものを基板材料
とした。このチャンネル部分は、ＭｇＯを拡散させない
部分に比べて常光屈折率が１５ＸＩＯ−”減少していた
。この基板材料を熔融体中に１１００ｒｐで回転させな
がら９分間浸漬した。

（３）熔融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
０ｒｐで３０秒間溶融体上で、溶融体を振り切った後、
室温まで徐冷し、基板材料上に約３７μｍの厚さのナト
リウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜
を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有さ
れていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ２
モルχ、６モルχであった。又格子定数（ａ軸）は５．
１５５人、入射光波長１，１５μｍで測定した屈折率は
、２．２３１±０．００１であった。

（５）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を、幅５μ
ｍのＭｇＯ拡散チャンネルに対して垂直に端面研磨を施
して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニアフィール
ドパターンを観察したところ、レーザ光が幅５μｍのＭ
ｇＯの拡散チャンネル上で良好に閉じ込められているこ
とが確認できた。

実施例１２（１）　Ｎａ２ＣＯ３１２−Ｅ７１４．　Ｖ２Ｏｓ　４
０モルＸ、　Ｎｂ２Ｏ５１０−Ｅルχ、　ＬｉＮｂＯｘ
を３８モルＬ　ＭｇＯを前記溶融物組成から析出可能な
ＬｉＮｂＯｘの理論量に対して、５モルχ添加した混合
物を白金ルツボに入れ、エピタキシャル成長育成装置中
で空気雰囲気下で１１００’Ｃまで加熱してルツボの内
容物を溶解した。

（２）溶融体を１時間当り６０°Ｃの冷却速度で９３８
°Ｃまで徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の（００
０１）面を光学研磨した後、フォトリソグラフィーおよ
びＲＦスパッタ法により、幅５μｍの窓部をもつ膜厚４
００人のＴｉ膜を形成した後、１０００°Ｃにて熱拡散
させ、幅５μｍのＴｉ未拡散チャンネルをもつものを基
板材料とした。Ｔｉ拡散部分は、チャンネル部分に比べ
て常光屈折率が２Ｘ１．０−’増大していた。

この基板材料を溶融体中に１１００ｒｐで回転させなが
ら１５分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
Ｏｒｐで３０秒間溶融体上で、溶融体を振り切った後、
室温まで徐冷し、基板材料上に約１７μｍの厚さのナト
リウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜
を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ
１モルχ、６モルχであった。又格子定数（ａ軸）は５
．１５３人、入射光波長１．１５μｍで測定した屈折率
は、２．２３１±０．００１であった。

（５）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を、幅５μ
ｍのＴｉ未拡散チャンネルに対して垂直に端面研磨を施
して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニアフィール
ドパターンを観察したところ、レーザ光が幅５μｍのＴ
１未拡散チャンネル上で良好に閉じ込められていること
が確認できた。

実施例１３（１）　Ｎａ２ＣＯ，１２，８モｚＬ４．　ＬｉｚＣＯ
ｚ　３７．２モ／ｌ／Ｌ　Ｖ２Ｏ５４０，０モルχ、　
Ｎｂ２Ｏｓ　　］、０．０モルχ、　Ｎｄ２Ｏ，を前記
溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂ０１ｌの理論量に対
して、０．８モルχ添加した混合物を白金ルツボに入れ
、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で１１
００°Ｃまで加熱してルツボの内容物を熔解した。

（２）溶融体を１時間当り６０°Ｃの冷却速度で９２７
°Ｃまで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の（０
００１）面を光学研磨した後、ＲＦスバンタ法により、
膜厚４００人のＮｉ膜を形成した後、１０００°Ｃにて
熱拡散させた後、化学エツチングしたものを、基板材料
とした。この基板材料は、Ｎｉを拡散させない基板材料
に比べて常光屈折率がｌＸｌ０−’増大していた。この
基板材料を熔融体中に１０ｏｒｐｍで回転させながら７
分間浸漬した。

（３）熔融体から基板材料を引き上げ、回転数１０００
ｒｐＩ１１で３０秒間溶融体上で、熔融体を振り切った
後、室温まで徐冷し、基板材料上に約１１ｔＩｍの厚さ
のナトリウム、ネオジム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄
膜を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有さ
れていたナトリウム、ネオジムの量は、それぞれ１．２
モルχ、０．４モル２であった。又格子定数（ａ軸）は
５．］、５５３人入射光波長１．１５μｍで測定した屈
折率は、２．２３２±０．００１であった。

実施例１４（１）　Ｎａ２ＣＯ３２１，２モルＺ、　Ｌｉ２Ｃ０ｆ
ｆ　２２．８モ）Ｉ／χ、　Ｖ２Ｏｓ４０、Ｏモルχ、
　Ｎｂ２Ｏ５１０，０モルχ、　　Ｔｉｅ、を前記溶融
物組成から析出可能なＬｉＮｂ０．の理論量に対して、
１２．０モルχ添加した混合物を白金ルツボに入れ、エ
ピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で１１００
℃まで加熱してルツボの内容物を溶解した。

（２）熔融体を１時間当り６０’Ｃの冷却速度で８９６
°Ｃまで徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の（００
０１）面を光学研磨した後、フォトリソグラフィーおよ
びＲＦスパッタ法により、膜厚８００人、幅５μｍの？
ＩｇＯ膜と、この幅５μｍのＭｇＯ膜以外の部分に膜厚
４００人のＣｕ膜を形成した後、１０００°Ｃにて熱拡
散させ、幅５μｍのＭｇＯ拡散チャンネルをもつものを
化学エツチングし、基板材料とした。ＭｇＯを拡散させ
たチャンネル部分およびチャンネル部分以外のＣｕを拡
散させた部分は、何も拡散させない基板材料に比べて、
常光屈折率はそれぞれ１０　Ｘ　１０３減少およびｌＸ
ｌ０−３増大していた。この基板材料を溶融体中に１１
００ｒｐで回転させながら１１分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１００゜
ｒｐｍで３０秒間溶融体上で、熔融体を振り切った後、
室温まで徐冷し、基板材料上に約７μｍの厚さのナトリ
ウム、チタン含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウムの単結晶薄膜中に含有
されていたナトリウム、チタンの量は、それぞれ４．６
モルＬ　５．０モルχであった。又、格子定数（ａ軸）
は５．１．５３人、入射光波長１．１５μｍで測定した
屈折率は、２．２４１　±０．００１であった。

（５）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を、輻５μ
ｍのＭｇＯ拡散チャンネルに対して垂直に端面研磨を施
して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニアフイール
ドパターンを観察したところ、レーザ光が幅５μｍのｈ
ｇｏ拡散チャンネル上で良好に閉じ込められていること
が確認できた。

実施例１５（１）実施例１０で得られたＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜の
表面を鏡面研磨し、このＬ　ｉＮ　ｂ　Ｏｚ薄膜を導波
層とするスラブ型導波路を作成した。

（２）前記スラブ型導波路の膜厚をイオンビームエツチ
ングにより、位相整合膜厚２．５０μｍ±０．０５μｍ
に調整した。

（３）前記（１）及び（２）で得られたスラブ型導波路
をフォトリソグラフィーにより、幅１０μｍ、膜厚２，
５０μｍ±０．０５μｍ、段差１μｍのりッジ型チャン
ネル型導波路を作成した。

（４）（３）で得られたチャンネル型導波路の両端面を
ハフ研磨により、鏡面研磨して端面からの光入出射を可
能とし、第二高調波発生（ＳＨＧ）素子とした。

（５）上記（４）で作成した、チャンネル型導波路から
なるＳＨＧ素子を、半導体レーザの発光領域とチャンネ
ル型導波路の一方の端面とを向合わせて精密に位置合わ
せした後、シリコンブロック上に、半導体レーザチップ
とＳＨＧ素子を紫外線硬化樹脂を用いて固定した。

さらに半導体レーザの上下面の電極にワイアをボンディ
ングして、駆動電力を供給できるようにした。

（６）このようにして半導体レーザとＳＨＧ素子を一体
化した後、金属製の気密封止パンケージの中に入れ、外
部ピンとワイヤを電気的に接続して外部ピンにより動作
電力を供給できるようにすると共に、波長選択性のガラ
ス窓を設けたキャップを被せて、内部を高純度窒素ガス
雰囲気で気密封止した。

このようにして本発明のＬｉＮｂ０＋＋薄膜からなるＳ
ＨＣ素子を用いて作成した気密封止パッケージ型素子に
半導体レーザからの出力が４８．０ｍＷとなる動作電圧
を加えた時、ガラス窓から出射する第二高調波の出力は
、２．０ｍＷ、また半導体レーザの出力は、Ｑ、１ｍＷ
となり、第二高調波を効率良く取り出すことができた。

実施例１６（１）　Ｎ　ａ　ｔ　ＣＯ３５２、２モル％、Ｌｉ、Ｃ
Ｏ，１，８，９モル％、ＭｇＯ５４，２モル％、Ｎｂ２
Ｏ，２４，７モル％、ＭｇＯを前記溶融物組成から析出
可能なＬｉＮｂ０ｆｆの理論量に対して５モル％添加（
ＭｇＯ／Ｎｂ２Ｏｓ−１０／９５）した混合物を白金ル
ツボにいれ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲
気下で１１５０°Ｃまで加熱してルツボの内容物を溶解
した。

（２）溶融体を１時間当り６０°Ｃの冷却速度で１０２
６°Ｃまで徐冷した。ナトリウムを含有させたタンタル
酸リチウム単結晶の（０００１）面を光学研磨した後、
化学エツチングしたものを基板材料とした。この基板材
料に含有されていたナトリウムの量は４モル％であった
。また、基板材料の格子定数（ａ軸）は、５．１６３Ａ
であった。この基板材料を溶融体中に１．０　Ｏｒ　ｐ
　ｍで回転させながら８分間浸漬した。

（３）　？ｔｊ融体から基板材料を引き上げ、回転数１
１００Ｏｒｐで回転させながら３０秒間溶融体上で溶融
体を振り切った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約７
μｍの厚さのナトリウム、マグ不ンウム含有ニオブ酸リ
チウム単結晶薄膜を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有さ
れていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ７
モル％、６モル％であった。また、単結晶薄膜の格子定
数（ａ軸）は５．１．６３Ａ、入射光波長１．１５μｍ
で測定した屈折率は、２゜２３２±０．００１であった
。

実施例　１７（１）Ｌ＋ｚＣ０，５２モル％、■２０．４４モル％、
Ｎｂ、０．４モル％、Ｎａ２Ｃｏ、。

を前記溶融物組成から析出可能なＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　０３
の理論量に対して、　４８モル％、ＭｇＯを前記溶融物
組成から析出可能なＬｉＮｂＣ）＋の理論量に対して５
モル％添加（Ｍ　ｇ　Ｏ／　Ｎ　ｂ　２０．−１０／　
９５　）　、Ｔ　ｉ　Ｏｔを前記溶融物組成から析出可
能なＬ　ｉＮｂ○、の理論量に対して１２モル％添加し
た混合物を白金ルツボムこいれ、エピタキシャル成長育
成装置中で空気雰囲気下で１１５０“Ｃまで加熱してル
ツボの内容物を溶解した。

（２）溶融体を１時間当り６０°Ｃの冷却速度で８３５
゛Ｃまで徐冷した。チタンを含有させたクンタル酸リチ
ウム単結晶の（０００１）面を光学研出した後、化学エ
ツチングしたものを基板材料とした。この基板材料に含
有されていたチタンの量は９モル％であった。また、基
板材料の格子定数（ａ軸）は、５．１．４６Ａであった
。この基板材料を溶融体中に１１００ｒｐで回転させな
がら１８分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
Ｏｒｐで回転させながら３０秒間溶融体上で溶融体を振
り切った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約２０μｍ
の厚さのナトリウム、マグネシウム、チタン含有ニオブ
酸リチウム単結晶薄膜を得た。

（４）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有さ
れていたナトリウム、マグネシウム、チタンの量は、そ
れぞれ０．３モル％、６モル％、５モル％であった。ま
た、単結晶薄膜の格子定数（ａ軸）は５，１．．１６Ａ
、入射光波長１．１５μｍで測定した屈折率は、２．２
４０±０．００１であった。

実施例　１８（１）　Ｎａ、Ｃ０，４４，４モル％、Ｉ−ｉ　、、　
ＣＯ，４４，４モル％、Ｖ２Ｏｓ　　５．６モル％、Ｎ
ｂ、Ｏ５５，６モル％、ＭｇＯを前記溶融物組成から析
出可能なＬｉＮｂＣ３の理論量に対して５モル％添加（
Ｍ　ｇ　Ｏ／　Ｎ　ｂ　ｚ　Ｏｓ−１０／　９５）した
混合物を白金ルツボにいれ、エピタキシャル成長育成装
置中で空気雰囲気下で１１００°Ｃまで加熱してルツボ
の内容物を溶解した。（２）溶融体を１時間当り６０°
Ｃの冷却速度で８４０°Ｃまで徐冷した。アルミナ（α
−ＡＩ２０３）単結晶の（０００１）面を光学研磨した
後、化学エツチングしたものを基板材料とした。この基
板材料を溶融体中に１１００ｒｐで回転させながら１３
分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１１００
０ｒｐで回転させながら３０秒間溶融体上で熔融体を振
り切った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約１５μｍ
の厚さのナトリウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜を得た。

２３１±０．００１であった。

実施例１〜１８（実施例１５は除く）セ得られたニオブ
酸リチウム単結晶薄膜についてプリズム結合により波長
０．８３μｍ半導体レーザ光に対する光伝搬損失を測定
し、その結果を第１表に示した。

また、第４図に、本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜
のＸ線回折図の一例を記載し、本発明のニオブ酸リチウ
ムに特有の１５本のピーク（■〜■）の２０の値と、従
来のニオブ酸リチウムの２０の値の比較を第２表に示す
。

（４）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有さ
れていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ１
モル％、６モル％であった。また、単結晶薄膜の格子定
数（ａ軸）は５．１．５３Ａ、入射光波長１．１５μｍ
で測定した屈折率は、２゜第１表第２表実施例光伝播損失（ｄＢ／ｃｍ）１．０１．３１．３１、２１．８ただし、ＬｉＮｂ０．のａ軸の格子定数（従来）＝５．１４８３
人Ｌ　＋　Ｎ　ｂ　Ｏ３のａ軸の格子定数（本発明）−５
，１５３５人（発明の効果）本発明によれば、タンタル酸リチウム基板上に優れた光
学的特性を持ち、従来得られる膜厚より厚いニオブ酸リ
チウム単結晶薄膜を形成でき、ＳＨＧ素子を始めとして
光学デバイスの構成材料として有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はニオブ酸リチウム単結晶の成長面であるタンタ
ル酸リチウム基板の（０００１’）面を示す模式回であ
る。第２図は、Ｌ　ｉｔ　Ｏ−Ｖ、　Ｏ，−Ｎｂ２０．の３
成分系の三角図である。各組成点は（Ｌｉ２Ｏのモル％、Ｖｔ　Ｏｓのモル％　
Ｎｂ２Ｏｓモル％）で表される。Ｌ　ｉ、Ｏ／Ｖ２０．／Ｎｂｚ　０ｓＡ（４９，４９，４５，４６，５，０５）Ｂ　（４２，
８１，２２，９４，３４，２５）Ｃ（１，１，１１，，
８０，００，８，８９）Ｄ　（４７，６４，４６，１２
，６，２４）Ｅ　（２７，０１，６４，６９，８，３０
）Ｆ　　（３６，７１，３７，９７，２５，３２）Ｇ（
４４，０５３２，９７，２２，９８）Ｈ（４５，３６４
６，４５，８，１，９）１　　（３２，８９，５７，０
５，１０，０６）Ｊ　　（３６，７１，４４，３０１，
８，９９）Ｋ　　（４４，９５，４０，５４，１４，５
１）第３図は、タンタル酸リチウム単結晶基板上に形成
されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜の破断面の電子顕微
鏡写真である。格子整合は、電子顕微鏡では確認できないが、写真中に
見られる縞模様は、タンクル酸リチウム単結晶基板側と
ニオブ酸リチウム単結晶薄膜側で連続的に見られ、もし
、格子整合されていなければ、タンタル酸リチウム単結
晶基板側とニオブ酸リチウム単結晶薄膜側で不連続とな
るため、この写真は間接的にタンタル酸リチウム単結晶
基板とニオブ酸リチウム単結晶薄膜の良好なる格子整合
を証明するものである。第４回は、本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜の粉末
Ｘ線画折回である。第５図は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定
数とＮａ、ＣＯｉの置換量の関係を示した図。第６図は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定
数とＬ　ｉ　／　Ｎ　ｂのモル比との関係を示した回。第７図は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定
数と溶融体中のＴｉｅ、の濃度の関係を示した図。第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、溶融体にタンタル酸リチウム基板を接触させ、エピ
タキシャル成長により、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を
育成させる方法であって、溶融体として、主としてＬｉ
＿２Ｏ、Ｖ＿２Ｏ＿５、Ｎｂ＿２Ｏ＿５、Ｎａ＿２Ｏ、
ＭｇＯからなり、前記Ｌｉ＿２Ｏ、Ｖ＿２Ｏ＿５、Ｎｂ
＿２Ｏ＿５の組成範囲はＬｉ＿２Ｏ−Ｖ＿２Ｏ＿５−Ｎ
ｂ＿２Ｏ＿５の３成分系の三角図において、Ａ（４９．
４９、４５．４６、５．０５）、Ｂ（４２．８１、２２
．９４、３４．２５）、Ｃ（１１．１１、８０．００、
８．８９）の３組成点で囲まれる組成領域内にあり、な
おかつ前記Ｎａ＿２Ｏ、ＭｇＯの組成範囲は、それぞれ
モル比でＮａ＿２Ｏ／Ｌｉ＿２Ｏが、２．０／９８．０
〜９３．５／６．５、モル比でＭｇＯ／Ｎｂ＿２Ｏ＿５
が、０．２／９９．８〜４０．０／６０．０を満たす組
成範囲内にあるものを用い、ニオブ酸リチウムの単結晶
薄膜のａ軸の格子定数とタンタル酸リチウム基板のａ軸
の格子定数を整合させることを特徴とするニオブ酸リチ
ウム単結晶薄膜の製造方法。２、前記タンタル酸リチウムのａ軸の格子定数を５．１
２８〜５．１７３Åに調整する請求項１に記載のニオブ
酸リチウム単結晶薄膜の製造方法。３、前記タンタル酸リチウム基板の少なくとも表面の一
部に異種元素を添加する請求項１に記載のニオブ酸リチ
ウム単結晶薄膜の製造方法。４、前記異種元素の添加方法は、熱拡散、イオン交換、
イオン注入法、液相エピタキシャル成長法、原料添加法
から選ばれる請求項３に記載のニオブ酸リチウム単結晶
薄膜の製造方法。５、前記溶融体は、ネオジム（Ｎｄ）、ロジウム（Ｒｈ
）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ
）、チタン（Ｔｉ）から選ばれる少なくとも１種の酸化
物を含有してなる請求項１に記載のニオブ酸リチウム単
結晶薄膜の製造方法。６、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を育成する温度は、６
００〜１２５０℃の範囲内である請求項１に記載のニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法。７、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜をタンタル酸リチウム
基板の（０００１）面に育成する請求項１に記載のニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法。８、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定数
をタンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数の９９．８
１〜１００．０７％の範囲にする請求項１に記載のニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法。