JPH04260689A - Method of forming thin film of single crystal on substrate - Google Patents
Method of forming thin film of single crystal on substrateInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に主として薄膜
導波路型第2高調波発生素子として用いられるニオブ酸
リチウム単結晶薄膜を液相エピタキシャル成長方法によ
って製造する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a lithium niobate single crystal thin film on a substrate, which is mainly used as a thin film waveguide type second harmonic generating element, by a liquid phase epitaxial growth method.
【0002】0002
【従来の技術】近年の光応用技術の進展に伴って、レ−
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、感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−ザプリンタ等の光機器分
野への応用が考えられる。[Background Art] With the progress of optical application technology in recent years,
There is a demand for shorter wavelength light sources. This is because the recording density and photosensitivity can be improved by shortening the wavelength, and applications can be considered in the field of optical equipment such as optical disks and laser printers.
【0003】このため、入射するレ−ザ光の波長を1/
2に変換できる第2高調波発生(SHG)素子の研究が
行われてきた。かかる第2高調波発生素子としては、従
来高出力のガスレ−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、光ディスク装
置、レ−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−ザは光変調のため、外部に変調器が必要で
あるのに対し半導体レ−ザは直接変調が可能であること
、安価であることなどの理由によりガスレ−ザに代えて
半導体レ−ザが主として用いられるようになってきた。For this reason, the wavelength of the incident laser light is reduced by 1/
Research has been carried out on second harmonic generation (SHG) devices that can convert As such a second harmonic generating element, a bulk single crystal of a nonlinear optical crystal has conventionally been used using a high-output gas laser as a light source. However, there is a strong demand for miniaturization of devices such as optical disk devices and laser printers, and while gas lasers require an external modulator for optical modulation, semiconductor lasers can be directly modulated. Semiconductor lasers have come to be mainly used in place of gas lasers due to their high efficiency and low cost.
【0004】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型のSHG素
子が必要となって来た。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としたものや、タンタル酸リ
チウム基板上に高周波スパッタ法により形成させたニオ
ブ酸リチウムを導波路としたものが知られているが何れ
も高い変換効率を得ることができなかった。[0004] For this reason, thin film waveguide type SHG elements have become necessary because it is necessary to obtain high conversion efficiency with a low light source output of several mW to several tens of mW. Such thin film waveguide type SHG
Conventional nonlinear optical materials for devices include those that use a waveguide made of a layer with a changed refractive index by diffusing Ti etc. into a lithium niobate bulk single crystal, and those that use a waveguide made of a layer with a changed refractive index by diffusing Ti etc. into a lithium niobate bulk single crystal, and those that are made by using a waveguide on a lithium tantalate substrate using a high frequency sputtering method. Waveguides using formed lithium niobate are known, but none of them have been able to achieve high conversion efficiency.
【0005】ところで、本発明者は先に基板にニオブ酸
リチウム単結晶薄膜よりなる導波路を形成するに際し、
基板に異種元素を添加し基板とニオブ酸リチウムとを格
子整合させることによって高い変換効率を有する第2高
調波発生素子を得ることを見出した。By the way, when the present inventor first formed a waveguide made of a lithium niobate single crystal thin film on a substrate,
We have discovered that a second harmonic generating element with high conversion efficiency can be obtained by adding a different element to the substrate and lattice matching the substrate and lithium niobate.
【0006】そして、このような第2高調波発生素子の
製造方法として、基板表面の一部に異種元素を添加、熱
拡散した後、この面上に格子整合されたニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜を液相エピタキシャル成長させるのである
が、通常、液相エピタキシャル成長に際しては、単結晶
バルクより所望の結晶面を切り出して基板とし、この結
晶面を光学研磨して液相エピタキシャル成長面とし、こ
れをホルダ−で保持してニオブ酸リチウムよりなる溶融
液中に浸漬し、徐々に基板を引き上げ、基板面上にニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜を形成させている。[0006] As a method for manufacturing such a second harmonic generation element, a foreign element is added to a part of the substrate surface, thermally diffused, and then a lattice-matched lithium niobate single crystal thin film is formed on this surface. Usually, when performing liquid phase epitaxial growth, a desired crystal plane is cut out from a single crystal bulk and used as a substrate, this crystal plane is optically polished to become a liquid phase epitaxial growth surface, and this is held with a holder. The substrate is then immersed in a melt of lithium niobate, and the substrate is gradually pulled up to form a lithium niobate single crystal thin film on the substrate surface.
【0007】しかし、この従来法においては、しばしば
、基板の軸方向と平行な面のエッジ基板とホルダ−との
接触点である基板の結晶成長面の法線方向と平行な面の
エッジに微細なキズが発生し、熱衝撃によってクラック
となり、甚だしい場合には基板が割れてしまうというこ
とが生じた。However, in this conventional method, the edge of the surface parallel to the axial direction of the substrate often has a fine structure formed on the edge of the surface parallel to the normal direction of the crystal growth surface of the substrate, which is the contact point between the substrate and the holder. This resulted in severe scratches, cracks caused by thermal shock, and in extreme cases, the board broke.
【0008】この状態を図面で示すと第1図のとおりで
ある。すなわち、基板1をホルダ−2で保持し、溶融液
中に浸漬すると、基板とホルダ−との接触点3の部位に
微細なキズが発生しやすいのである。This state is illustrated in FIG. 1. That is, when the substrate 1 is held by the holder 2 and immersed in the melt, minute scratches are likely to occur at the contact point 3 between the substrate and the holder.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
この点を改良すべく種々検討した結果、基板に見られる
エッジを面取りすることによってキズの発生を防止でき
ることを見出し、本発明を完成したもので、本発明の目
的は基板に何らの損傷を生ずることなく基板に格子整合
されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を製造する方法を提
供するにある。[Problem to be solved by the invention] Therefore, the inventors of the present invention
As a result of various studies to improve this point, it was discovered that the occurrence of scratches could be prevented by chamfering the edges seen on the board, and the present invention was completed.The purpose of the present invention is to prevent any damage to the board. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a lithium niobate single crystal thin film that is lattice-matched to a substrate without any process.
【0010】0010
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、基板上
に、単結晶薄膜を液相エピタキシャル成長させる方法に
おいて、少なくとも基板のエッジと基板ホルダ−と接触
する部分を面取りすることを特徴とする基板上に単結晶
薄膜を形成する方法である。面取りを行うことにより、
ホルダ−と基板のエッジとの接触により生ずるカケや、
ハンドリングにより生じるエッジ部分のカケを防止でき
る。[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is a method for growing a single crystal thin film on a substrate by liquid phase epitaxial growth, which is characterized in that at least the edge of the substrate and the portion that contacts the substrate holder are chamfered. This is a method of forming a single crystal thin film on a substrate. By chamfering,
Chips caused by contact between the holder and the edge of the board,
It can prevent chipping of the edges caused by handling.
【0011】すなわち、本発明は、基板のエッジを面取
りすることによって、エッジに微細なキズが発生すると
、加熱の際、このキズから大きなクラックが発生し、基
板が割れてしまう。該エッジに生じやすい微細なキズの
発生を防止しするのである。この状態を第2図に示す。
図面において、基板1とホルダ−2との接触点である基
板の軸方向と平行な面のエッジ3を面取りしてホルダ−
に装着するのである。That is, in the present invention, if minute scratches are generated on the edges by chamfering the edges of the substrate, large cracks will occur from the scratches during heating, and the substrate will break. This prevents the occurrence of minute scratches that tend to occur on the edges. This state is shown in FIG. In the drawing, the edge 3 of the surface parallel to the axial direction of the substrate, which is the contact point between the substrate 1 and the holder 2, is chamfered to form the holder.
It is installed on the
【0012】以下、本発明について詳細にのべる。基板
としては、ZnO、Gd3Ga5012、MgO、アル
ミナなどがあるが、タンタル酸リチウムが最良である。
タンタル酸リチウムを用いる理由は、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、更に前記タン
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。The present invention will be described in detail below. The substrate may be made of ZnO, Gd3Ga5012, MgO, alumina, etc., but lithium tantalate is the best. The reason for using lithium tantalate is that the crystal system of the lithium tantalate substrate is similar to that of lithium niobate single crystal, making it easy to grow epitaxially, and furthermore, since the lithium tantalate substrate is commercially available, it is possible to obtain a high-quality one. This is because it can be obtained stably.
【0013】本発明は、特に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得る場合
には有利である。この基板の製造方法としては、基板が
タンタル酸リチウムの場合、CZ(チョクラルスキ−)
法で製造することが望ましい。原料としては、例えば五
酸化タンタル、炭酸リチウム、酸化チタン、五酸化バナ
ジウム等を使用する。これらの原料をイリジウム坩堝、
或いは、白金−ロジウム坩堝中で加熱溶融させ、タンタ
ル酸リチウム単結晶を引き上げることが有利である。The present invention is particularly advantageous when obtaining a lithium niobate single crystal thin film that is lattice matched to a lithium tantalate substrate. When the substrate is made of lithium tantalate, the manufacturing method for this substrate is CZ (Czochralski).
It is desirable to manufacture it by the method. As raw materials, for example, tantalum pentoxide, lithium carbonate, titanium oxide, vanadium pentoxide, etc. are used. These raw materials are placed in an iridium crucible,
Alternatively, it is advantageous to pull the lithium tantalate single crystal by heating and melting it in a platinum-rhodium crucible.
【0014】得られたタンタル酸リチウムバルク単結晶
よりc軸に対して垂直な面(0001)を切り出して基
板とする。タンタル酸リチウム単結晶は六方晶であり、
(0001)面を第3図に示す。基板として(0001
)面を用いる理由は、(0001)面はa軸のみで構成
され、後述するように、ニオブ酸リチウム単結晶と格子
整合の調整が行いやすいのである。A plane (0001) perpendicular to the c-axis is cut out from the obtained lithium tantalate bulk single crystal and used as a substrate. Lithium tantalate single crystal is hexagonal,
The (0001) plane is shown in FIG. As a substrate (0001
) plane is used because the (0001) plane consists of only the a-axis, and as will be described later, it is easy to adjust the lattice matching with the lithium niobate single crystal.
【0015】本発明においては、(0001)面のエッ
ジを面取りすることが好ましい。面取りのR面の好適な
範囲はJIS B0701 R0.1〜R2.0であり
、また、C面の好適な範囲はJIS B0701 C0
.1〜C2.0である。これらR面及びC面はJIS
B 0701によって規定されるもので、R面の好適範
囲は、Rを円に見立て、その半径mmで示した値であり
、C面の好適範囲は、45゜の角度で切り取り、切り込
みの長さmmで示した値である。In the present invention, it is preferable to chamfer the edges of the (0001) plane. The preferred range for the R surface of the chamfer is JIS B0701 R0.1 to R2.0, and the preferred range for the C surface is JIS B0701 C0.
.. 1 to C2.0. These R side and C side are JIS
It is defined by B 0701, and the preferred range for the R plane is the value expressed by the radius of a circle (mm), and the preferred range for the C plane is by cutting at an angle of 45° and determining the length of the cut. The value is expressed in mm.
【0016】本発明は、この基板上にニオブ酸リチウム
単結晶薄膜を形成するが、その際基板とニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜とを格子整合させなければならない。以下
、格子整合について説明する。格子整合とは、薄膜の格
子定数を基板のそれの99.81〜100.07%、望
ましくは99.93〜100.03%とすることである
。In the present invention, a lithium niobate single crystal thin film is formed on this substrate, but in this case, the substrate and the lithium niobate single crystal thin film must be lattice matched. The lattice matching will be explained below. Lattice matching means that the lattice constant of the thin film is 99.81 to 100.07% of that of the substrate, preferably 99.93 to 100.03%.
【0017】ニオブ酸リチウム単結晶薄膜とタンタル酸
リチウム基板を格子整合させる手段は特に限定されるも
のではないが、タンタル酸リチウムのa軸の格子定数が
通常のニオブ酸リチウムのa軸の格子定数(5.148
Å)より大きい場合にはタンタル酸リチウム上に形成さ
れるニオブ酸リチウムの格子定数を大きくする。その手
段としてはニオブ酸リチウムに異種元素を混入させるこ
とが、好ましく、NaとMgをニオブ酸リチウム単結晶
薄膜中に含有させることが有利である。この理由は、N
aとMgのイオン又は原子はニオブ酸リチウムの結晶格
子に対する置換、或いはドープにより、ニオブ酸リチウ
ムの格子定数(a軸)を大きくする効果を有する。Na
とMgの組成を調整することにより、容易に前記タンタ
ル酸リチウム基板とニオブ酸リチウム単結晶との格子整
合を得ることができる。特にNaはニオブ酸リチウムの
格子定数を非常に大きくすることができる。Mgも格子
定数を大きくすることができるが、Na程効果がない。
しかし、光損傷を防止するという重要な効果を有する。
又、前記Na、Mgを含有させる場合、その含有量は、
それぞれニオブ酸リチウム単結晶に対して、Naの量は
0.1〜14.3モル%、好ましくは0.3〜4.8モ
ル%、Mgの量は0.8〜10.8モル%好ましくは、
3.5〜8.6モル%であることが望ましい。その理由
は、Naの含有量が、0.1モル%より少ない場合は、
Mgの添加量の如何に関わらず、タンタル酸リチウム基
板と格子定数できる程、格子定数が大きくならず、又、
14.3モル%を越える場合は、逆に格子定数が大きく
なりすぎ、いずれの場合もタンタル酸リチウム基板とニ
オブ酸リチウム単結晶との格子整合が得られないからで
ある。The means for lattice matching the lithium niobate single crystal thin film and the lithium tantalate substrate is not particularly limited, but the a-axis lattice constant of lithium tantalate is the a-axis lattice constant of ordinary lithium niobate. (5.148
Å), the lattice constant of lithium niobate formed on lithium tantalate is increased. As a means for this purpose, it is preferable to mix a different element into lithium niobate, and it is advantageous to include Na and Mg in the lithium niobate single crystal thin film. The reason for this is that N
The ions or atoms of a and Mg have the effect of increasing the lattice constant (a-axis) of lithium niobate by substitution or doping in the crystal lattice of lithium niobate. Na
By adjusting the composition of Mg and Mg, lattice matching between the lithium tantalate substrate and the lithium niobate single crystal can be easily obtained. In particular, Na can greatly increase the lattice constant of lithium niobate. Although Mg can also increase the lattice constant, it is not as effective as Na. However, it has the important effect of preventing photodamage. Moreover, when the above-mentioned Na and Mg are contained, the content is,
The amount of Na is preferably 0.1 to 14.3 mol%, preferably 0.3 to 4.8 mol%, and the amount of Mg is preferably 0.8 to 10.8 mol%, respectively, based on the lithium niobate single crystal. teeth,
The content is preferably 3.5 to 8.6 mol%. The reason is that when the Na content is less than 0.1 mol%,
Regardless of the amount of Mg added, the lattice constant is not large enough to match the lattice constant of the lithium tantalate substrate, and
If it exceeds 14.3 mol %, the lattice constant becomes too large, and in either case, lattice matching between the lithium tantalate substrate and the lithium niobate single crystal cannot be obtained.
【0018】ニオブ酸リチウムの単結晶中のNa、Mg
の含有量と、ニオブ酸リチウム単結晶のa軸の格子定数
の関係を図6に示す。ニオブ酸リチウムの格子定数を大
きくする他の手段としてはニオブ酸リチウムのLi/N
bの比率を変える方法がある。その変化の状態を図4に
示す。この図よりLi/Nbのモル比率は41/59〜
56/44が好ましい。[0018] Na, Mg in single crystal of lithium niobate
FIG. 6 shows the relationship between the content of lithium niobate and the a-axis lattice constant of the lithium niobate single crystal. Another way to increase the lattice constant of lithium niobate is to use Li/N of lithium niobate.
There is a way to change the ratio of b. The state of the change is shown in FIG. From this figure, the molar ratio of Li/Nb is 41/59 ~
56/44 is preferred.
【0019】他の手段として、ニオブ酸リチウムをa軸
の格子定数が、5.148Åより小さな単結晶基板と格
子整合させる場合、ニオブ酸リチウムに異種元素を混ぜ
てニオブ酸リチウムの格子定数を小さくして格子整合さ
せる。異種元素として、Tiを添加した場合、ニオブ酸
リチウムのa軸の格子定数は、図5のように変化する。
Tiの添加量としては、0.2ないし30モルが適当で
ある。As another means, when lattice matching lithium niobate with a single crystal substrate whose a-axis lattice constant is smaller than 5.148 Å, a different element is mixed with lithium niobate to reduce the lattice constant of lithium niobate. to match the lattice. When Ti is added as a different element, the a-axis lattice constant of lithium niobate changes as shown in FIG. The appropriate amount of Ti to be added is 0.2 to 30 moles.
【0020】また、格子整合の手段としては、タンタル
酸リチウム基板に異種元素を添加して、ニオブ酸リチウ
ムのa軸の格子定数に合せることが出来る。この場合、
添加手段としては拡散手段或は原料に加えCZ法にて引
き上げ、これを基板に成型する方法などがある。As a means of lattice matching, a different element can be added to the lithium tantalate substrate to match the a-axis lattice constant of lithium niobate. in this case,
Examples of the addition means include a diffusion means or a method of adding the material to the raw material and pulling it up using the CZ method and molding it into a substrate.
【0021】本発明において、基板として使用するタン
タル酸リチウムは、結晶構造が六方晶であり、a軸の格
子定数が5.128〜5.173Åであれば使用でき、
基板の形状は平板状に限定されず、繊維、バルク状でも
何れでもよい。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(
0001)面を使用することが望ましい。In the present invention, lithium tantalate used as a substrate can be used if it has a hexagonal crystal structure and an a-axis lattice constant of 5.128 to 5.173 Å.
The shape of the substrate is not limited to a flat plate shape, and may be either a fiber shape or a bulk shape. In the present invention, a lithium tantalate substrate (
0001) is preferable.
【0022】前記タンタル酸リチウム基板の(0001
)面は、タンタル酸リチウムのc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、結晶構造が六
方晶(第3図参照)であり、前記(0001)面はa軸
のみで構成されるため、a軸の格子定数を変えるだけで
ニオブ酸リチウム単結晶薄膜と、格子整合させることが
できるからである。[0022] The lithium tantalate substrate (0001
) plane refers to a plane perpendicular to the c-axis of lithium tantalate. The reason why it is desirable to use the (0001) plane of the lithium tantalate substrate as the growth plane of the lithium niobate single crystal thin film is that the lithium tantalate has a hexagonal crystal structure (see Figure 3), and the This is because the (0001) plane is composed of only the a-axis, so it can be lattice-matched with the lithium niobate single crystal thin film simply by changing the lattice constant of the a-axis.
【0023】タンタル酸リチウム基板の薄膜形成面の面
粗度は、ニオブ酸リチウム単結晶の結晶性に大きく影響
する。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 B0601, R
max=10〜1000Åであることが望ましい。この
理由は、Rmaxの値を10Åより小さくすることは極
めて困難であり、またRmaxの値が1000Å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。The surface roughness of the thin film forming surface of the lithium tantalate substrate greatly influences the crystallinity of the lithium niobate single crystal. The surface roughness of the lithium niobate single crystal thin film forming surface of the lithium tantalate substrate is JIS B0601, R.
It is desirable that max=10 to 1000 Å. The reason for this is that it is extremely difficult to make the value of Rmax smaller than 10 Å, and if the value of Rmax becomes larger than 1000 Å, the crystallinity of the lithium niobate single crystal thin film decreases.
【0024】本発明においては、格子定数の測定は、通
常の粉末X線回析により行なわれる。格子定数は、Cu
−2θ=45〜90°に検出されるニオブ酸リチウムの
15本のピ−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。格子整合の具体的な方法としては、液
相エピタキシャル成長法を用い、Li2O、Nb2O5
、V2O5、Na2O、MgOなどからなる溶融体にタ
ンタル酸リチウム基板を接触させ、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軸の格子定数に整合させる。In the present invention, the lattice constant is measured by ordinary powder X-ray diffraction. The lattice constant is Cu
It is calculated by the least squares method using the 2θ values of 15 peaks of lithium niobate detected at −2θ=45 to 90° and the surface index thereof. Note that in the measurement, Si is used as an internal standard. As a specific method for lattice matching, a liquid phase epitaxial growth method is used, and Li2O, Nb2O5
, V2O5, Na2O, MgO, etc., and the a-axis lattice constant of the lithium niobate single crystal thin film is matched to the a-axis lattice constant of the lithium tantalate substrate.
【0025】本発明におけるNa2O、MgO を除い
た、Li2O、V2O5、Nb2O5の組成範囲として
はLi2O−V2O5−Nb2O5の3成分系の三角図
において、A(88.90,2.22,8.88)、B
(55.00,43.00,2.00)、C(46.5
0,51.50,2.00)、D(11.11,80.
00,8.89)、E(37.50,5.00,57.
50)の5組成点で囲まれる領域で示される組成範囲内
にあることが有利である。なお、前記組成点は、 (L
i2Oのモル%, V2O5のモル%,Nb2O5のモ
ル%)を指す。In the present invention, the composition range of Li2O, V2O5, and Nb2O5 excluding Na2O and MgO is A (88.90, 2.22, 8.88 ), B
(55.00, 43.00, 2.00), C (46.5
0,51.50,2.00), D(11.11,80.
00, 8.89), E (37.50, 5.00, 57.
50) is advantageously within the composition range indicated by the region surrounded by the five composition points. Note that the composition point is (L
mol% of i2O, mol% of V2O5, mol% of Nb2O5).
【0026】また、前記Na2O、MgOを除いたLi
2O、V2O5、Nb2O5の組成範囲としては、Li
2O−V2O5−Nb2O5の3成分系の三角図におい
て、F(49.49, 45.46, 5.05)、G
(11.11, 80.00, 8.89),H(42
.81, 22.94, 34.25)の3組成点で囲
まれた組成割合であることが好ましく、また、前記Li
2O−V2O5−Nb2O5の組成範囲は、3成分系の
三角図において、I(47.64, 46.12,6.
24),J(27.01, 64.69, 8.30)
,K(36.71,37.97 ,25.32),L(
44.05, 32.97, 22.98)の4組成点
で囲まれる範囲が好適であり、さらにM(45.36,
46.45,8.19),N(32.89,57.05
,10.06),O(36.71,44.30,18.
99),P(44.95,40.54,14.51)の
4組成点で囲まれる範囲が最適である(第7図参照)。[0026] Furthermore, Li excluding the Na2O and MgO
The composition range of 2O, V2O5, and Nb2O5 is Li
In the triangular diagram of the three-component system 2O-V2O5-Nb2O5, F (49.49, 45.46, 5.05), G
(11.11, 80.00, 8.89), H(42
.. 81, 22.94, 34.25), and the Li
The composition range of 2O-V2O5-Nb2O5 is I(47.64, 46.12, 6.
24), J (27.01, 64.69, 8.30)
, K(36.71, 37.97, 25.32), L(
The range surrounded by the four composition points M(44.05, 32.97, 22.98) is suitable, and further M(45.36,
46.45, 8.19), N (32.89, 57.05
, 10.06), O(36.71, 44.30, 18.
99), P(44.95, 40.54, 14.51) is the optimum range (see FIG. 7).
【0027】このような組成範囲にすることが有利な理
由は、NaとMg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、本
発明におけるNa2Oの組成割合として、モル比でNa
2O/Li2Oが、2.0/98.0〜93.5/6.
5を満たす範囲であることが望ましい。The reason why it is advantageous to use such a composition range is that lattice matching between the lithium niobate single crystal thin film made of Na and Mg and the lithium tantalate substrate is facilitated, and the resultant lithium niobate single crystal thin film is This is because it has excellent optical properties, particularly low optical propagation loss, and can yield a high-quality lithium niobate single crystal thin film. In addition, as the composition ratio of Na2O in the present invention, the molar ratio is Na2O.
2O/Li2O is 2.0/98.0 to 93.5/6.
It is desirable that the range satisfies 5.
【0028】この理由は、前記モル比の範囲からNa2
O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。本発明におけるエピタキシャル成長法によ
って溶融体にフラックスとして少なくともK2O、V2
O5、を添加することが有利である。The reason for this is that Na2
This is because if the proportion of O deviates, it is difficult to lattice match the lithium tantalate substrate and the lithium niobate single crystal thin film. By the epitaxial growth method of the present invention, at least K2O and V2 are added to the melt as a flux.
It is advantageous to add O5.
【0029】その理由を以下に説明する。溶融剤として
K2O、V2O5を使用することにより溶融剤からのL
iの供給を防止できるため、原料物中のLi2O、Nb
2O5の組成比を変えることにより、析出してくるニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜中のLi/Nbの比率を変える
ことができる。前記Li/Nbの値が変わると、a軸の
格子定数も変わるため、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
a軸の格子定数を原料物中のLi2O,Nb2O5の組
成比を制御することにより制御でき、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を格子整合させる
ことができる。The reason for this will be explained below. By using K2O, V2O5 as a melting agent, L from the melting agent can be reduced.
Since the supply of i can be prevented, Li2O and Nb in the raw materials can be prevented.
By changing the composition ratio of 2O5, the Li/Nb ratio in the precipitated lithium niobate single crystal thin film can be changed. When the Li/Nb value changes, the a-axis lattice constant also changes, so the a-axis lattice constant of the lithium niobate single crystal thin film can be controlled by controlling the composition ratio of Li2O and Nb2O5 in the raw materials, A lithium niobate single crystal thin film and a lithium tantalate substrate can be lattice matched.
【0030】また、前記K2O、V2O5、Li2O、
Nb2O5からなる溶融体に、Na2OやMgOを添加
してもよい。この理由は、Na2OやMgOを添加する
ことにより、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のa軸の格子
定数を大きくすることができるからである。またMgO
は光損傷を防止できる。前記溶融体組成は、モル比でL
i2O/Nb2Oが43/57〜56/44であること
が望ましく、43/57〜50/50が好適である。こ
の理由は、上記範囲を外れる場合、析出するニオブ酸リ
チウム単結晶の結晶構造が変化し、光学特性が低下する
からである。さらに、前記MgOは、MgO/原料組成
から析出可能なニオブ酸リチウム単結晶の理論量の値が
、モル比で30/100を満たす範囲を超えないことが
望ましい。この理由は、上記比率を超える場合、ニオブ
酸Mg系の結晶が析出するからである。[0030] Furthermore, the above-mentioned K2O, V2O5, Li2O,
Na2O or MgO may be added to the melt made of Nb2O5. The reason for this is that by adding Na2O or MgO, the a-axis lattice constant of the lithium niobate single crystal thin film can be increased. Also, MgO
can prevent photodamage. The melt composition has a molar ratio of L
It is desirable that i2O/Nb2O is 43/57 to 56/44, preferably 43/57 to 50/50. The reason for this is that when the content is outside the above range, the crystal structure of the precipitated lithium niobate single crystal changes and the optical properties deteriorate. Further, it is preferable that the theoretical amount of MgO that can be precipitated from the MgO/raw material composition of lithium niobate single crystals does not exceed a molar ratio of 30/100. The reason for this is that if the above ratio is exceeded, Mg niobate crystals will precipitate.
【0031】また、K2O、V2O5の組成は、K2O
2、V2O5からなる溶融剤(KVO3換算)/原料組
成から析出可能なニオブ酸リチウム単結晶の理論量の値
が、モル比で25/75〜75/25を満たす範囲であ
ることが望ましい。この理由は、上記範囲を外れる場合
、析出するニオブ酸リチウム単結晶の結晶構造が変化し
てしまい、光学特性が低下するためである。また、K2
O、V2O5の組成割合は、モル比で1対1であること
が有利である。[0031] Furthermore, the composition of K2O and V2O5 is K2O
2. It is desirable that the theoretical amount of lithium niobate single crystal that can be precipitated from the melting agent (KVO3 equivalent)/raw material composition consisting of V2O5 is in a range that satisfies a molar ratio of 25/75 to 75/25. The reason for this is that if it is outside the above range, the crystal structure of the precipitated lithium niobate single crystal will change and the optical properties will deteriorate. Also, K2
It is advantageous that the composition ratio of O and V2O5 is 1:1 in terms of molar ratio.
【0032】また、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なうことができる
。次いで、上記の組成を有する溶融液を過冷却状態にし
た後、タンタル酸リチウム基板を接触させる。前記溶融
体を過冷却状態とするための冷却速度は、0.5〜30
0℃/時であることが望ましい。Furthermore, in the present invention, lattice matching is achieved by adjusting the a-axis lattice constant of the lithium tantalate substrate by adding a different element to match the a-axis lattice constant of the lithium niobate crystal. can be done. Next, after bringing the melt having the above composition into a supercooled state, the lithium tantalate substrate is brought into contact with the melt. The cooling rate for bringing the melt into a supercooled state is 0.5 to 30
Preferably, the rate is 0°C/hour.
【0033】又、エピタキシャル育成のための温度は6
00〜1250℃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℃であり、これ以上の
温度では結晶が晶出せず、又、600℃は、溶融剤の融
点であるため、これより低い温度では原料を溶融体とす
ることができないためである。前記エピタキシャル育成
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
記基板の回転は、水平状態で行なわれることが望ましい
。前記回転速度は、50〜150rmpであることが望
ましい。[0033] Also, the temperature for epitaxial growth is 6
The temperature is preferably 00 to 1250°C. The reason for this is that the melting point of lithium niobate is 1250°C, and crystals cannot form at temperatures higher than this, and 600°C is the melting point of the melting agent, so at lower temperatures the raw material becomes a melt. This is because they are unable to do so. During the epitaxial growth, it is desirable to rotate the lithium tantalate substrate. This is because crystals with uniform properties and film thickness can be formed by rotating the lithium tantalate substrate. Preferably, the substrate is rotated in a horizontal state. The rotation speed is preferably 50 to 150 rpm.
【0034】また、前記タンタル酸リチウム基板は、少
なくとも成長面は、光学研磨されその後、化学エッチン
グ処理されていることが望ましい。前記タンタル酸リチ
ウム基板の厚みは0.5〜2.0mmであることが望ま
しい。この理由は、0.5mmより薄い基板は、クラッ
クが発生しやすく、2.0mm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、研磨屑などが付着してスクラッチが
発生し易いからである。タンタル酸リチウム基板上に晶
出する本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜の厚みは、
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、制御することがで
きる。Further, it is preferable that at least the growth surface of the lithium tantalate substrate is optically polished and then chemically etched. The thickness of the lithium tantalate substrate is preferably 0.5 to 2.0 mm. The reason for this is that substrates thinner than 0.5 mm are prone to cracking, and substrates thicker than 2.0 mm are prone to pyroelectric effects (discharge effects due to heating), and are charged due to heating and polishing, so polishing debris, etc. This is because scratches are likely to occur due to adhesion. The thickness of the lithium niobate single crystal thin film of the present invention crystallized on the lithium tantalate substrate is:
It can be controlled by appropriately selecting the contact time between the lithium tantalate substrate and the melt and the temperature of the melt.
【0035】本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜の成
長速度は、0.01〜1.0μm/分が望ましい。これ
以上速い場合、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜にうねりが
発生し、また、これより遅い場合、薄膜の育成に時間が
かかりすぎるからである。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
単結晶結晶薄膜を100〜10000rpmで回転させ
ることにより行なわれることが望ましい。The growth rate of the lithium niobate single crystal thin film of the present invention is preferably 0.01 to 1.0 μm/min. If it is faster than this, waviness will occur in the lithium niobate single crystal thin film, and if it is slower than this, it will take too much time to grow the thin film. In the present invention, it is desirable to remove flux from the surfaces of the lithium tantalate substrate and the lithium niobate single crystal thin film after liquid phase epitaxial growth. This is because if the flux remains, the film thickness will become non-uniform. The removal of the flux includes:
It is preferable to perform this by rotating a lithium niobate single crystal thin film formed on a lithium tantalate substrate at 100 to 10,000 rpm.
【0036】前記回転に要する時間は、5〜60分であ
ることが望ましい。前記溶融体の撹拌時間は、適当な撹
拌操作において6〜48時間であることが望ましい。こ
の理由は、撹拌時間が短い場合、溶融体中に溶解しきら
ない結晶核が発生し、この結晶核を中心に結晶成長が起
こるのでニオブ酸リチウム単結晶薄膜の表面に凹凸が発
生するからである。ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の面粗
度はJIS BO601 Rmax=0.001〜0.
1μmが好適である。The time required for the rotation is preferably 5 to 60 minutes. The stirring time of the melt is preferably 6 to 48 hours in a suitable stirring operation. The reason for this is that if the stirring time is short, undissolved crystal nuclei are generated in the melt, and crystal growth occurs around these crystal nuclei, resulting in unevenness on the surface of the lithium niobate single crystal thin film. be. The surface roughness of the lithium niobate single crystal thin film is JIS BO601 Rmax=0.001~0.
1 μm is suitable.
【0037】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−)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。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。ところでSHG素子を始めとする光学デバイスの
構成材料にニオブ酸リチウム単結晶を使用するには前記
ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム単結晶結晶が電
気光学効果、非線形光学効果などの光学的に有用な諸性
質を有することが必要である。As a method for manufacturing the lithium tantalate substrate, a CZ (Czochralski) method is preferable. Moreover, examples of raw materials include lithium carbonate, tantalum pentoxide, titanium oxide, and vanadium pentoxide. Also,
The a-axis lattice constant of the lithium tantalate substrate can be increased by adding a different element such as sodium. By the way, in order to use lithium niobate single crystal as a constituent material of optical devices such as SHG elements, the lithium niobate and lithium tantalate single crystals have optically useful properties such as electro-optic effects and nonlinear optical effects. It is necessary to have the characteristics.
【0038】一般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
的に有用な諸特性を持つためには、その製造工程にて、
キュリ−点以上の温度に加熱して電界をかけ、結晶をポ
−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−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諸特性を示す。In general, in order for lithium niobate or lithium tantalate single crystals to have various optically useful properties such as electro-optic effects and nonlinear optical effects, they must be prepared in the manufacturing process.
It is necessary to heat the crystal to a temperature above the Curie point and apply an electric field to polarize the crystal. Furthermore, it is known that single crystals of lithium niobate, lithium tantalate, and the like containing different elements cannot be easily poled. However, the lithium niobate single crystal thin film of the present invention is always in a polarized state even if the lithium tantalate substrate is in a polarized state or even if it is electrically neutralized by polarization reversal. It exhibits various properties such as excellent electro-optic effect and nonlinear optical effect.
【0039】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−リング工程を
必要としないため、製造工程が簡単で、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。異種元素としては、
Mg,Ti,V,CrにFe,Ni,Ndなどから選
ばれる少なくとも1種が望ましい。薄膜導波層と基板の
屈折率の差を大きくする方法としては、タンタル酸リチ
ウム基板の屈折率を小さくするか、ニオブ酸リチウム薄
膜の屈折率を大きくするとよい。Therefore, the lithium niobate single crystal thin film and the lithium tantalate substrate of the present invention do not require a poling process, so the manufacturing process is simple, and it is possible to use different elements, which were difficult to use in the past. It has the advantage that a lithium tantalate substrate containing lithium tantalate can be used. As a different element,
At least one selected from Mg, Ti, V, Cr, Fe, Ni, Nd, etc. is desirable. A method for increasing the difference in refractive index between the thin film waveguide layer and the substrate is to decrease the refractive index of the lithium tantalate substrate or to increase the refractive index of the lithium niobate thin film.
【0040】そのためにはタンタル酸リチウム基板にM
g又はVを、ニオブ酸リチウム薄膜にTi、Cr、Fe
、Ni、Ndなどの異種元素をそれぞれ含有させるとよ
い。特に、SHG発振を行う場合には、タンタル酸リチ
ウム基板と前記ニオブ酸リチウム薄膜との屈折率の差を
大きくする必要がある。タンタル酸リチウム基板に前記
異種元素を含有させる際、異種元素は、基板全体に均一
に存在していなくてもよい。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
波路形成部分の屈折率が非形成部分に比べて相対的に低
いパタ−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−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。For this purpose, M on the lithium tantalate substrate
g or V to a lithium niobate thin film of Ti, Cr, Fe.
It is preferable to contain different elements such as , Ni, and Nd. In particular, when performing SHG oscillation, it is necessary to increase the difference in refractive index between the lithium tantalate substrate and the lithium niobate thin film. When the lithium tantalate substrate contains the different element, the different element does not need to be present uniformly over the entire substrate. In the present invention, niobium is added to the lithium tantalate substrate by adding a different element to a specific location of the lithium tantalate substrate to form a pattern in which the refractive index of the waveguide forming portion is relatively lower than that of the non-forming portion. By simply forming a lithium oxide single crystal thin film in the form of a slab, the lithium niobate single crystal thin film formed in the pattern portion becomes a waveguide, and the processing steps for forming the waveguide can be omitted.
【0041】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。異種元素が不均一に存在
している場合、導波路の条件にあった部分が導波路化す
る。The method of making the substrate refractive index of the waveguide forming portion relatively lower than that of the non-forming portion is to lower the substrate refractive index of the waveguide forming portion or increasing the substrate refractive index of the non-forming portion. This is desirable. When different elements exist non-uniformly, a portion that meets the waveguide conditions becomes a waveguide.
【0042】また、タンタル酸リチウム基板表面部分で
の前記異種元素の含有量は、以下に示す組成範囲が望ま
しい。
Ti ; 0.2 〜30モル% Cr ;
0.02〜20モル%Fe ; 0.02〜20モル%
Ni ; 0.02〜20モル%Nd ;
0.02〜10モル% Mg ; 0.1 〜
20モル%V ; 0.05〜30モル%
上記の含有量は、
異種元素/(LiTaO3+異種元素)×100で計算
されたものである。[0042] The content of the different element in the surface portion of the lithium tantalate substrate is preferably within the composition range shown below. Ti; 0.2 to 30 mol% Cr;
0.02-20 mol%Fe; 0.02-20 mol%
Ni; 0.02 to 20 mol% Nd;
0.02-10 mol% Mg; 0.1-
20 mol % V; 0.05 to 30 mol % The above content is calculated by: different element/(LiTaO3 + different element) x 100.
【0043】また、本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄
膜には、屈折率などの光学特性を必要に応じて変化させ
るためにクロム(Cr)、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)、バナジウム(V)から選ば
れる少なくとも1種を含有することが望ましい。これら
の各元素の含有量は、Rh ; 0.05 〜20モル
% Zn ; 0.02〜30モル%Ni ;
0.1 〜20モル% Co ; 0.0
5〜20モル%Cr ; 0.02 〜20モル%
Ti ; 0.2 〜30モル%Nd ; 0.
02 〜10モル% V ; 0.05〜3
0モル%であることが望ましい。The lithium niobate single crystal thin film of the present invention also contains chromium (Cr), neodymium (Nd), rhodium (Rh), and zinc (Zn) in order to change optical properties such as refractive index as necessary. ), nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), and vanadium (V). The content of each of these elements is Rh; 0.05 to 20 mol% Zn; 0.02 to 30 mol% Ni;
0.1 to 20 mol% Co; 0.0
5 to 20 mol% Cr; 0.02 to 20 mol%
Ti: 0.2 to 30 mol% Nd: 0.
02 to 10 mol% V; 0.05 to 3
It is desirable that it be 0 mol%.
【0044】次に実施例を以って更に本発明を具体的に
示す。[0044] Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
【実施例】実施例1
(1)Na2CO3 20モル%、Li2CO3 30
モル%、V2O5 39モル%、Nb2O511モル%
、MgOを溶融体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溶解した。さ
らに溶融体をプロペラを用い、100rpmの回転速度
で12時間撹拌させた。[Example] Example 1 (1) Na2CO3 20 mol%, Li2CO3 30
Mol%, V2O5 39 mol%, Nb2O5 11 mol%
A mixture in which 2 mol% of MgO was added based on the theoretical amount of LiNbO3 that can be precipitated from the melt composition was placed in a platinum crucible, and in an epitaxial growth growth apparatus under an air atmosphere.
The contents of the crucible were dissolved by heating to 1100°C. Further, the melt was stirred using a propeller at a rotation speed of 100 rpm for 12 hours.
【0045】(2)厚さ2mmnのタンタル酸リチウム
単結晶の(0001)面を光学研磨した後、化学エッチ
ングした。ついで、耐水研磨紙(♯2000)を用いて
、面取り(R 0.5)を行った。この基板の面粗度は
、JIS B0601 Rmax=100Åであった。
溶融体を1時間当りに60℃の冷却速度で915℃まで
徐冷した後、この基板を915℃で30分予備加熱した
後、溶融体中に100rpmで回転させながら8分間浸
漬した。ニオブ酸リチウムの成長速度は、1μm/分で
あった。(2) The (0001) plane of a 2 mm thick lithium tantalate single crystal was optically polished and then chemically etched. Then, chamfering (R 0.5) was performed using waterproof abrasive paper (#2000). The surface roughness of this substrate was JIS B0601 Rmax=100 Å. After the melt was gradually cooled to 915° C. at a cooling rate of 60° C. per hour, the substrate was preheated at 915° C. for 30 minutes, and then immersed in the melt for 8 minutes while rotating at 100 rpm. The growth rate of lithium niobate was 1 μm/min.
【0046】(3)溶融体から基板材料を引き上げ、回
転数1000rpmで30秒間溶融体上で溶融体を振り
切った後、1℃/分の速度で室温まで徐冷し、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3モル%、2モル%
であった。又、薄膜の格子定数(a軸)は5.156Å
、入射光波長1.15μmで測定した屈折率は2.23
5±0.001であった。ニオブ酸リチウムの表面粗度
は、JIS BO601 Rmax=1000Åであっ
た。(3) Pull up the substrate material from the melt, shake it off on the melt for 30 seconds at a rotational speed of 1000 rpm, and then slowly cool it to room temperature at a rate of 1° C./min, leaving a layer of about 8 μm on the substrate material. A single crystal thin film of lithium niobate containing sodium and magnesium was obtained. (4) The amounts of sodium and magnesium contained in the obtained lithium niobate single crystal thin film were 3 mol% and 2 mol%, respectively.
Met. Also, the lattice constant (a-axis) of the thin film is 5.156 Å
, the refractive index measured at an incident light wavelength of 1.15 μm is 2.23.
It was 5±0.001. The surface roughness of lithium niobate was JIS BO601 Rmax=1000 Å.
【0047】実施例2
(1)Li2CO3 51モル%、V2O5 39モル
%、Nb2O5 10モル%、Na2CO3を溶融体組
成から析出可能なLiNbO3の理論量に対して、45
モル%添加、MgOを溶融体組成から析出可能なLiN
bO3の理論量に対して、6モル%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1100℃まで加熱してルツボの内容物を溶
解した。ついで、溶融体をプロペラを用い、100rp
mの回転速度で6時間撹拌させた。Example 2 (1) 51 mol% of Li2CO3, 39 mol% of V2O5, 10 mol% of Nb2O5, 45% of the theoretical amount of LiNbO3 that can precipitate Na2CO3 from the melt composition.
Mol% addition, LiN that can precipitate MgO from the melt composition
A mixture containing 6 mol% of bO3 relative to the theoretical amount was placed in a platinum crucible and heated to 1100°C in an air atmosphere in an epitaxial growth growth apparatus to melt the contents of the crucible. Then, the melt was heated at 100 rpm using a propeller.
Stirring was continued for 6 hours at a rotational speed of m.
【0048】(2)厚さ1.5mmのタンタル酸リチウ
ム単結晶の(0001)面を光学研磨した後、耐水研磨
紙(♯2000)及びコロイダルシリカを塗布したポリ
ッシングクロスを用いて、面取り(C 1.0)を行っ
た。基板の表面粗度は、JIS BO601、Rmax
=170Åであった。溶融体を1時間当たり60℃の冷
却速度で922℃まで徐冷した後、この基板を922℃
で10分間予備加熱を行い、溶融体中に100rpmで
回転させながら23分間浸漬した。 ニオブ酸リチウ
ムの成長速度は、1.65μm/分であった。(2) After optically polishing the (0001) plane of a lithium tantalate single crystal with a thickness of 1.5 mm, chamfering (C 1.0) was performed. The surface roughness of the substrate is JIS BO601, Rmax
=170 Å. After slowly cooling the melt to 922°C at a cooling rate of 60°C per hour, the substrate was cooled to 922°C.
The sample was preheated for 10 minutes and immersed in the melt for 23 minutes while rotating at 100 rpm. The growth rate of lithium niobate was 1.65 μm/min.
【0049】(3)溶融体から基板材料を引き上げ、回
転数1000rpmで30秒間溶融体上で、溶融体を振
り切った後、1時間当たり、300℃の冷却速度でタン
タル酸リチウム単結晶のキュリ−温度まで徐冷し、その
温度で1時間保った後、1時間当たり、60℃の冷却速
度で、室温まで徐冷し、基板材料上に約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。(3) Pull up the substrate material from the melt, shake it off on the melt for 30 seconds at a rotation speed of 1000 rpm, and then heat the Curie of lithium tantalate single crystal at a cooling rate of 300°C per hour. After cooling slowly to room temperature and keeping it at that temperature for 1 hour, it was slowly cooled to room temperature at a cooling rate of 60°C per hour, and a layer of sodium and magnesium-containing lithium niobate with a thickness of about 38 μm was deposited on the substrate material. A crystal thin film was obtained.
【0050】(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1.5モル%、5.5モル%であった。又格
子定数(a軸)は5.155Å、入射光波長1.15μ
mで測定した屈折率は、2.231±0.001であっ
た。ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の表面粗度は、JIS
BO601 Rmax=1000Åであった。(4) The amounts of sodium and magnesium contained in the obtained lithium niobate single crystal thin film were 1.5 mol% and 5.5 mol%, respectively. Also, the lattice constant (a-axis) is 5.155 Å, and the incident light wavelength is 1.15 μ.
The refractive index measured in m was 2.231±0.001. The surface roughness of lithium niobate single crystal thin film is JIS
BO601 Rmax=1000 Å.
【0051】実施例3
(1)Na2CO3 12.0モル%、V2O5 39
モル%、Nb2O5 11モル%、Li2CO3を38
.0モル%、MgOを溶融体組成から析出可能なLiN
bO3の理論量に対して、5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溶
解した。
ついで、溶融体をプロペラを用い、150rpmの回転
速度で20時間撹拌させた。Example 3 (1) Na2CO3 12.0 mol%, V2O5 39
mol%, Nb2O5 11 mol%, Li2CO3 38
.. 0 mol%, LiN that can precipitate MgO from the melt composition
A mixture containing 5 mol% of bO3 relative to the theoretical amount was placed in a platinum crucible and heated to 1100° C. in an air atmosphere in an epitaxial growth growth apparatus to melt the contents of the crucible. The melt was then stirred for 20 hours using a propeller at a rotation speed of 150 rpm.
【0052】(2)耐水研磨紙(♯2000)を用いて
、厚さ1mmのタンタル酸リチウム基板を面取り(R1
.0)した後、厚さ250ÅのMgO層をスパッタによ
り形成し、940℃で熱拡散させ、厚さ250Åの拡散
層を形成した。屈折率は、MgOを拡散させない場合よ
りも0.015低下していた。また、基板表面の面粗度
は、JIS BO601 Rmax=170Åであった
。MgOの拡散量は10mol%であった。(2) Using water-resistant abrasive paper (#2000), chamfer (R1) a 1 mm thick lithium tantalate substrate.
.. 0), a MgO layer with a thickness of 250 Å was formed by sputtering and thermally diffused at 940° C. to form a diffusion layer with a thickness of 250 Å. The refractive index was 0.015 lower than when MgO was not diffused. Further, the surface roughness of the substrate surface was JIS BO601 Rmax=170 Å. The amount of MgO diffused was 10 mol%.
【0053】(3)溶融体を1時間当り60℃の冷却速
度で938℃まで徐冷した後、前記基板を938℃で5
0分間予備加熱し、溶融体中に100rpmで回転させ
ながら20分間浸漬した。ニオブ酸リチウムの成長速度
は、0.7μm/分であった。
(4)溶融体から基板材料を引き上げ、回転数100r
pmで30秒間溶融体上で、溶融体を振り切った後、1
℃/分で室温まで徐冷し、基板材料上に約14μm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。(3) After slowly cooling the melt to 938°C at a cooling rate of 60°C per hour, the substrate was cooled at 938°C for 5 minutes.
It was preheated for 0 minutes and immersed in the melt for 20 minutes while rotating at 100 rpm. The growth rate of lithium niobate was 0.7 μm/min. (4) Pull up the substrate material from the melt and rotate at 100 r.
pm for 30 seconds on the melt, after shaking off the melt, 1
The mixture was slowly cooled to room temperature at a rate of .degree. C./min to obtain a lithium niobate single crystal thin film containing sodium and magnesium with a thickness of about 14 .mu.m on the substrate material.
【0054】(5)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。又格子定数(
a軸)は5.153Å、入射光波長1.15μmで測定
した屈折率は、2.231±0.001であった。ニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜の表面粗度は、JIS BO6
01 Rmax=1400Åであった。 この薄膜に
ついて、マッハツェンダ−干渉計でボッケルス定数を測
定した所、r=22.0×10−12m/V,r13=
6.6×10−12m/Vを得た。AppliedPh
ysics Letters,Vol.24, No.
9,1974によれば、r33=12×10−12m/
V,r13=2.3×10−12m/Vであり、公知の
2−3倍の値である。(5) The amounts of sodium and magnesium contained in the obtained lithium niobate single crystal thin film were 1 mol % and 6 mol %, respectively. Also, the lattice constant (
a-axis) was 5.153 Å, and the refractive index measured at an incident light wavelength of 1.15 μm was 2.231±0.001. The surface roughness of lithium niobate single crystal thin film is JIS BO6
01 Rmax=1400 Å. When the Bockels constant of this thin film was measured using a Mach-Zehnder interferometer, r=22.0×10-12 m/V, r13=
6.6×10 −12 m/V was obtained. AppliedPh
ysics Letters, Vol. 24, No.
9, 1974, r33=12×10−12 m/
V, r13 = 2.3 x 10-12 m/V, which is 2-3 times the known value.
【0055】実施例4
(1)Li2CO350モル%、V2O540モル%、
Nb2O5 10モル%、Na2CO3を溶融体組成か
ら析出可能なLiNbO3の理論量に対して、43モル
%添加、MgOを溶融体組成から析出可能なLiNbO
3の理論量に対して、7モル%添加した混合物をイリジ
ウムルツボにいれ、エピタキシャル成長育成装置中で空
気雰囲気下で1100℃まで加熱してルツボの内容物を
溶解した。ついで、溶融体をプロペラを用い、200r
pmの回転速度で12時間撹拌させた。Example 4 (1) Li2CO3 50 mol%, V2O 540 mol%,
Nb2O5 10 mol%, 43 mol% added to the theoretical amount of LiNbO3 that can precipitate Na2CO3 from the melt composition, LiNbO that can precipitate MgO from the melt composition
A mixture containing 7 mol% of the theoretical amount of No. 3 was placed in an iridium crucible and heated to 1100° C. in an air atmosphere in an epitaxial growth growth apparatus to melt the contents of the crucible. Then, the melt was heated at 200 r using a propeller.
Stirring was continued for 12 hours at a rotational speed of pm.
【0056】(2)溶融体を1時間当り60℃の冷却速
度で915℃まで徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶
の(0001)面を光学研磨し、厚さ1.8mmとした
。ついで、耐水性研磨紙(♯2000)及びラッピング
フイルム(砥粒1μm)を用いて、面取り(C0.5)
を行った。フォトリソグラフィ−及びRFスパッタ法に
より、膜厚1000Å、幅5μmのMgO膜を形成した
後、920℃にて熱拡散させ、1000Åの幅5μmの
MgO拡散チャンネルをもつものを基板材料とした。拡
散層の厚さは、1000Åであった。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 15×10−3減少していた。また、面粗度はJI
S BO601 Rmax=300Åであった。この基
板材料を915℃で30分予備加熱した後、溶融体中に
100rpmで回転させながら17分間浸漬した。成長
速度は1.94μm/分であった。(2) The melt was slowly cooled to 915°C at a cooling rate of 60°C per hour. The (0001) plane of the lithium tantalate single crystal was optically polished to a thickness of 1.8 mm. Next, chamfering (C0.5) was performed using water-resistant abrasive paper (#2000) and wrapping film (abrasive grain 1 μm).
I did it. A MgO film with a thickness of 1000 Å and a width of 5 μm was formed by photolithography and RF sputtering, and then thermally diffused at 920° C. to obtain a substrate material having an MgO diffusion channel of 1000 Å and a width of 5 μm. The thickness of the diffusion layer was 1000 Å. The ordinary refractive index of this channel portion was reduced by 15×10 −3 compared to the portion where MgO was not diffused. In addition, the surface roughness is JI
SBO601 Rmax=300 Å. This substrate material was preheated at 915° C. for 30 minutes and then immersed in the melt for 17 minutes while rotating at 100 rpm. The growth rate was 1.94 μm/min.
【0057】(3)溶融体から基板材料を引き上げ、回
転数1000rpmで30秒間溶融体上で、溶融体を振
り切った後、1時間当り300℃の冷却速度でタンタル
酸リチウム単結晶のキュリ−温度(650℃)まで徐冷
し、その温度で1時間保った後、1時間に60℃の冷却
速度で、室温まで徐冷し、基板材料上に約33μm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。(3) Pull up the substrate material from the melt, shake it off on the melt for 30 seconds at a rotational speed of 1000 rpm, and then cool the Curie temperature of the lithium tantalate single crystal at a cooling rate of 300°C per hour. (650℃), kept at that temperature for 1 hour, and then slowly cooled to room temperature at a cooling rate of 60℃ per hour. A lithium single crystal thin film was obtained.
【0058】(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%、6モル%であった。又格子定数(
a軸)は5.155Å、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−ザ光を端面入射させ、出射光のニアフィ−ル
ドパタ−ンを観察したところ、レ−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。
得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜の表面の面粗度は
、JIS BO601 Rmax=1000Åであった
。(4) The amounts of sodium and magnesium contained in the obtained lithium niobate single crystal thin film were 2 mol % and 6 mol %, respectively. Also, the lattice constant (
a-axis) was 5.155 Å, and the refractive index measured at an incident light wavelength of 1.15 μm was 2.231±0.001. (5) The obtained lithium niobate single crystal thin film was
When the end face was polished perpendicularly to the MgO diffusion channel with a width of 5 μm and the laser beam was incident on the end face, the near-field pattern of the emitted light was observed.
It was confirmed that gO was well confined on the diffusion channel. The surface roughness of the obtained lithium niobate single crystal thin film was JIS BO601 Rmax=1000 Å.
【0059】実施例5
(1)Li2CO3 26.4モル%、Nb2O5 2
8.6モル%,K2CO3 22.5モル%、V2O5
22.5モル%、MgOを前記溶融体組成から析出可
能なLiNbO3の理論量に対して5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
容物を溶解した。Example 5 (1) Li2CO3 26.4 mol%, Nb2O5 2
8.6 mol%, K2CO3 22.5 mol%, V2O5
A mixture containing 22.5 mol% of MgO and 5 mol% of the theoretical amount of LiNbO that can be precipitated from the melt composition was placed in a platinum crucible and heated to 1100°C in an air atmosphere in an epitaxial growth growth apparatus. The contents of the crucible were dissolved.
【0060】(2)溶融体を1時間当り60℃の冷却速
度で893℃まで徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶
の(0001)面を光学研磨し厚さ1.5mmとした後
、フォトリソグラフィ−およびRFスパッタ法により、
膜厚800Å、幅5μmのMgO膜と、この幅5μmの
MgO膜以外の部分に膜厚400ÅのCu膜を形成した
後、1000℃にて熱拡散させた。拡散層はMgO、C
uOとも500Åであった。ついで、幅5μmのMgO
拡散チャンネルをもつものを化学エッチングし、基板材
料とした。1μmダイヤモンドスラリ−を用いて、面取
りを行った。(R 0.5)(2) The melt was slowly cooled to 893°C at a cooling rate of 60°C per hour. After optically polishing the (0001) plane of the lithium tantalate single crystal to a thickness of 1.5 mm, photolithography and RF sputtering were used to
After forming an MgO film with a thickness of 800 Å and a width of 5 μm, and a Cu film with a thickness of 400 Å on a portion other than the MgO film with a width of 5 μm, thermal diffusion was performed at 1000°C. Diffusion layer is MgO, C
Both uO was 500 Å. Then, MgO with a width of 5 μm
The material with diffusion channels was chemically etched and used as a substrate material. Chamfering was performed using 1 μm diamond slurry. (R 0.5)
【0061】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1
0×10−3減少および1×10−3増大していた。面
粗度は、JIS BO601 Rmax=400Åであ
った。この基板材料を溶融体上15mmの位置にて89
3℃にて予備加熱し、ついで溶融体中に100rpmで
回転させながら11分間浸漬した。ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜の成長速度は、0.54μm/分であった。The channel portion in which MgO is diffused and the portion in which Cu is diffused other than the channel portion each have an ordinary refractive index of 1 compared to the substrate material in which nothing is diffused.
There was a decrease of 0x10-3 and an increase of 1x10-3. The surface roughness was JIS BO601 Rmax=400 Å. This substrate material was placed at a position of 15 mm above the melt.
It was preheated at 3° C. and then immersed in the melt for 11 minutes while rotating at 100 rpm. The growth rate of the lithium niobate single crystal thin film was 0.54 μm/min.
【0062】(3)溶融体から基板材料を引き上げ、回
転数1000rpmで30秒間溶融体上で、溶融体を振
り切った後1℃/分の冷却速度で、室温まで徐冷し、基
板材料上に約6μmの厚さのMgO含有ニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜を得た。格子定数(a軸)は5.153Å
、入射光波長1.15μmで測定した屈折率は、2.2
30±0.001であった。得られたニオブ酸リチウム
単結晶薄膜の表面の面粗度は、JIS BO601 R
max=1400Åであった。この薄膜の厚みを位相整
合膜厚(2.50±0.05μm)にイオンビ−ムエッ
チングしてSHG素子を製造した。このSHG素子に波
長830nmのレ−ザ−を入射し、第2高調波(415
nm)を確認した。(3) Pull up the substrate material from the melt, shake it off on the melt for 30 seconds at a rotation speed of 1000 rpm, slowly cool it to room temperature at a cooling rate of 1° C./min, and place it on the substrate material. A MgO-containing lithium niobate single crystal thin film with a thickness of about 6 μm was obtained. The lattice constant (a-axis) is 5.153 Å
, the refractive index measured at an incident light wavelength of 1.15 μm is 2.2
It was 30±0.001. The surface roughness of the obtained lithium niobate single crystal thin film was JIS BO601 R.
max=1400 Å. An SHG element was manufactured by ion beam etching the thickness of this thin film to a phase matching film thickness (2.50±0.05 μm). A laser with a wavelength of 830 nm is incident on this SHG element, and the second harmonic (415 nm) is
nm) was confirmed.
【0063】実施例6
(1)Li2CO3 48モル%、V2O5 42モル
%、Nb2O5 10モル%、Na2CO3を溶融体組
成から析出可能なLiNbO3の理論量に対して、43
モル%添加、MgOを溶融体組成から析出可能なLiN
bO3の理論量に対して、7モル%、添加した混合物を
イリジウムルツボにいれ、エピタキシャル成長育成装置
中で空気雰囲気下で1100℃まで加熱してルツボの内
容物を溶解した。ついで、溶融体をプロペラを用い、2
00rpmの回転速度で12時間撹拌させた。Example 6 (1) 48 mol% of Li2CO3, 42 mol% of V2O5, 10 mol% of Nb2O5, 43% of the theoretical amount of LiNbO3 that can precipitate Na2CO3 from the melt composition.
Mol% addition, LiN that can precipitate MgO from the melt composition
A mixture containing 7 mol% of bO3 relative to the theoretical amount was placed in an iridium crucible and heated to 1100° C. in an air atmosphere in an epitaxial growth apparatus to melt the contents of the crucible. Next, the molten material is heated using a propeller for 2
The mixture was stirred for 12 hours at a rotation speed of 0.00 rpm.
【0064】(2)溶融体を1時間当り60℃の冷却速
度で、915℃まで徐冷した。タンタル酸リチウム単結
晶の(0001)面を光学研磨し、厚さ1.8mmとし
た。ついで、耐水性研磨紙(♯2000)及び1μmダ
イヤモンドスラリ−を用いて、面取り(C 0.2)を
行った。フォトリソグラフィ−およびRFスパッタ法に
より、膜厚1000Å、幅5μmのMgO膜を形成した
。ついで、この基板を2.67cm/分でエピタキシャ
ル成長育成装置中の溶融体に近づけ、予備加熱と熱拡散
を同時に行った。拡散層の厚さは1000Åであった。(2) The melt was slowly cooled to 915°C at a cooling rate of 60°C per hour. The (0001) plane of the lithium tantalate single crystal was optically polished to a thickness of 1.8 mm. Then, chamfering (C 0.2) was performed using water-resistant abrasive paper (#2000) and 1 μm diamond slurry. A MgO film with a thickness of 1000 Å and a width of 5 μm was formed by photolithography and RF sputtering. Next, this substrate was brought close to the melt in the epitaxial growth apparatus at 2.67 cm/min, and preheating and thermal diffusion were performed simultaneously. The thickness of the diffusion layer was 1000 Å.
【0065】この基板材料を溶融体中に100rpmで
回転させながら17分間浸漬した。成長速度は1.94
μm/分であった。
(3)溶融体から基板材料を引き上げ、回転数1000
rpmで30秒間溶融体上で、溶融体を振り切った後、
1時間当り300℃の冷却速度でタンタル酸リチウム単
結晶のキュリ−温度まで徐冷し、その温度で1時間保っ
た後、1時間に60℃の冷却速度で、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%、6モル%であった。又格子定数(a軸)は5.
155Å、入射光波長1.15μmで測定した屈折率は
、2.231±0.001であった。The substrate material was immersed in the melt for 17 minutes while rotating at 100 rpm. Growth rate is 1.94
It was μm/min. (3) Pull up the substrate material from the melt and rotate at 1000 rotations.
After shaking off the melt on the melt for 30 seconds at rpm,
Slowly cool the lithium tantalate single crystal to the Curie temperature at a cooling rate of 300°C per hour, maintain it at that temperature for 1 hour, and then slowly cool it to room temperature at a cooling rate of 60°C per hour,
A lithium niobate single crystal thin film containing sodium and magnesium with a thickness of about 37 μm was obtained on the substrate material. (4) The amounts of sodium and magnesium contained in the obtained lithium niobate single crystal thin film were each 2
The mol% was 6 mol%. Also, the lattice constant (a-axis) is 5.
The refractive index measured at 155 Å and an incident light wavelength of 1.15 μm was 2.231±0.001.
【0066】(5)得られたニオブ酸リチウム単結晶薄
膜を、幅5μm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−ザ光を端面入射させ、出射光の
ニアフィ−ルドパタ−ンを観察したところ、レ−ザ光が
幅5μmのMgO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。得られたニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜の表面の面粗度は、JIS BO601
Rmax=900Åであった。(5) The end face of the obtained lithium niobate single crystal thin film was polished perpendicularly to the MgO diffusion channel with a width of 5 μm, and a laser beam was incident on the end face to form a near-field pattern of the emitted light. When the laser beam was observed, it was confirmed that the laser light was well confined on the MgO diffusion channel with a width of 5 μm. The surface roughness of the obtained lithium niobate single crystal thin film was determined according to JIS BO601.
Rmax=900 Å.
【0067】比較例1
(1)Na2CO3 20モル%、Li2CO3 30
モル%、V2O5 39モル%、Nb2O511モル%
、MgOを溶融体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溶解した。さ
らに溶融体をプロペラを用い、100rpmの回転速度
で12時間撹拌させた。Comparative Example 1 (1) Na2CO3 20 mol%, Li2CO3 30
Mol%, V2O5 39 mol%, Nb2O5 11 mol%
A mixture in which 2 mol% of MgO was added based on the theoretical amount of LiNbO3 that can be precipitated from the melt composition was placed in a platinum crucible, and in an epitaxial growth growth apparatus under an air atmosphere.
The contents of the crucible were dissolved by heating to 1100°C. Further, the melt was stirred using a propeller at a rotation speed of 100 rpm for 12 hours.
【0068】(2)厚さ2mmのタンタル酸リチウム単
結晶の(0001)面を光学研磨した後、化学エッチン
グした。この基板の面粗度は、JIS BO601 R
max=100Åであった。溶融体を1時間当りに60
℃の冷却速度で915℃まで徐冷した後、この基板を9
15℃で30分予備加熱した後、溶融体中に100rp
mで30秒間溶融体上で溶融体を振り切った後、1℃/
分の速度で室温まで徐冷したが、基板に大きなクラック
が生じていた。(2) The (0001) plane of a 2 mm thick lithium tantalate single crystal was optically polished and then chemically etched. The surface roughness of this board is JIS BO601 R
max=100 Å. 60 melt per hour
After slowly cooling the substrate to 915°C at a cooling rate of 915°C,
After preheating at 15°C for 30 minutes, the melt was heated at 100 rpm.
After shaking the melt over the melt for 30 seconds at m
Although the substrate was slowly cooled down to room temperature at a rate of 1 minute, large cracks had formed in the substrate.
【0069】以上実施例1〜6、比較例1の結果を基板
の状態と薄膜の伝搬損失について表1に記載した。The results of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 are listed in Table 1 regarding the condition of the substrate and the propagation loss of the thin film.
【0070】[0070]
【表1】[Table 1]
【0071】実施例7
本実施例は、基本的には実施例1と同じであるが、薄膜
、基板にTi,Cr,Ni,Nd,V,Fe,Rh,C
o,Znを異種元素として拡散(500Åの厚み)させ
、伝搬損失を測定した。その結果を表2に示した。いず
れも良好な伝搬損失を示した。Example 7 This example is basically the same as Example 1, but the thin film and substrate are made of Ti, Cr, Ni, Nd, V, Fe, Rh, and C.
Zn was diffused as a different element (to a thickness of 500 Å), and the propagation loss was measured. The results are shown in Table 2. All showed good propagation loss.
【0072】[0072]
【表2】[Table 2]
【0073】表中の数字は伝搬損失(dB/cm)、異
種元素の含有量は、表面付近での平均値である。[0073] The numbers in the table are propagation losses (dB/cm), and the content of foreign elements is the average value near the surface.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
基板上の少なくとも一部に異種元素を添加、熱拡散して
得た面上に、該基板と格子整合されたニオブ酸リチウム
単結晶薄膜を液相エピタキシャル成長させる方法におい
て、基板のa軸方向と平行な面(0001)のエッジを
面取りすることによって、基板とホルダ−のと接触点に
発生しやすいキズの発生を防止することができた。[Effects of the Invention] As described above, in the present invention,
A method in which a lithium niobate single crystal thin film lattice-matched to the substrate is grown by liquid phase epitaxial growth on a surface obtained by doping and thermally diffusing a different element to at least a portion of the substrate, parallel to the a-axis direction of the substrate. By chamfering the edge of the surface (0001), it was possible to prevent scratches that are likely to occur at the contact points between the substrate and the holder.
【0075】[0075]
【図1】従来の基板をホルダ−で保持した状態の説明図
[Figure 1] Explanatory diagram of a state in which a conventional board is held in a holder
【図2】本発明にかかる面取りした基板をホルダ−で保
持した状態の説明図[Fig. 2] An explanatory diagram of a state in which a chamfered substrate according to the present invention is held in a holder.
【図3】ニオブリチウム単結晶薄膜の成長面であるタン
タル酸リチウム基板の(0001)面を示す模式図[Figure 3] Schematic diagram showing the (0001) plane of a lithium tantalate substrate, which is the growth plane of a niobium lithium single crystal thin film
【図
4】ニオブ酸リチウムのli/Nbのモル比とニオブ酸
リチウム単結晶のa軸の格子定数との関係図[Figure 4] Relationship diagram between the li/Nb molar ratio of lithium niobate and the a-axis lattice constant of lithium niobate single crystal
【図5】T
iの含有量とニオブ酸リチウム単結晶のa軸の格子定数
との関係図[Figure 5] T
Relationship diagram between i content and a-axis lattice constant of lithium niobate single crystal
【図6】Na、Mgの含有量とニオブ酸リチウム単結晶
のa軸の格子定数との関係図[Figure 6] Relationship diagram between the contents of Na and Mg and the a-axis lattice constant of lithium niobate single crystal
【図7】LiO−VO−Nb三成分の三角組成図[Figure 7] Triangular composition diagram of LiO-VO-Nb ternary components
1 基板 2 ホルダ− 3 面取りした面 1 Board 2 Holder 3 Chamfered surface
Claims (2)
シャル成長させる方法において、少なくとも基板のエッ
ジと基板ホルダ−との接触部分を面取りすることを特徴
とする基板上に単結晶薄膜を形成する方法。1. A method for forming a single crystal thin film on a substrate by liquid phase epitaxial growth, the method comprising chamfering at least the contact area between the edge of the substrate and the substrate holder. .
成する請求項1に記載の基板上にニオブ酸単結晶薄膜を
形成する方法。2. The method for forming a lithium niobate single crystal thin film on a substrate according to claim 1, wherein a lithium niobate single crystal thin film is formed on the substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3042860A JP2973333B2 (en) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | Method for forming single crystal thin film on substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3042860A JP2973333B2 (en) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | Method for forming single crystal thin film on substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04260689A true JPH04260689A (en) | 1992-09-16 |
JP2973333B2 JP2973333B2 (en) | 1999-11-08 |
Family
ID=12647788
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3042860A Expired - Lifetime JP2973333B2 (en) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | Method for forming single crystal thin film on substrate |
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JP (1) | JP2973333B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005060156A (en) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Tdk Corp | Single crystal substrate and its manufacturing method |
JP2006290643A (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Granopt Ltd | Method for manufacturing bismuth-substituted magnetic garnet film |
-
1991
- 1991-02-15 JP JP3042860A patent/JP2973333B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005060156A (en) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Tdk Corp | Single crystal substrate and its manufacturing method |
JP2006290643A (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Granopt Ltd | Method for manufacturing bismuth-substituted magnetic garnet film |
Also Published As
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JP2973333B2 (en) | 1999-11-08 |
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