JPH04338735A - 非線形光学材料 - Google Patents
非線形光学材料Info
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- JPH04338735A JPH04338735A JP13981591A JP13981591A JPH04338735A JP H04338735 A JPH04338735 A JP H04338735A JP 13981591 A JP13981591 A JP 13981591A JP 13981591 A JP13981591 A JP 13981591A JP H04338735 A JPH04338735 A JP H04338735A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、非線形感受率
【数１】
の値が向上した非線形光学材料に関する。本発明の非線
形光学材料は、薄膜として光双安定素子、光ゲート光ス
イッチ、波長変換素子等の分野に用いられる。
形光学材料は、薄膜として光双安定素子、光ゲート光ス
イッチ、波長変換素子等の分野に用いられる。
【０００２】
【従来技術】非線形光学薄膜としては、従来透明な絶縁
物（例えばアモルファスＡｌ２Ｏ３やアモルファスＳｉ
Ｏ２）中に１００Å以下の半導体超微粒子が分散された
ものが用いられた。しかしながら、この非線形光学薄膜
では十分な大きさのｘ３が得られない。非線形性の大き
さを表わすｘ３は微粒子の数密度に比例するから粒子数
は多い方が好ましいが、従来ＲＦスパッタ法等で基板を
加熱して製造する場合は、その粒子密度は数ａｔｍ％が
平均で、最大でも１５ａｔｍ％であった。このｘ３が更
に大きい材料を得ることができれば、更に弱い光によっ
てスイッチング動作を行うことができ、その効果は大き
い。本発明はこの点を改善するものである。
物（例えばアモルファスＡｌ２Ｏ３やアモルファスＳｉ
Ｏ２）中に１００Å以下の半導体超微粒子が分散された
ものが用いられた。しかしながら、この非線形光学薄膜
では十分な大きさのｘ３が得られない。非線形性の大き
さを表わすｘ３は微粒子の数密度に比例するから粒子数
は多い方が好ましいが、従来ＲＦスパッタ法等で基板を
加熱して製造する場合は、その粒子密度は数ａｔｍ％が
平均で、最大でも１５ａｔｍ％であった。このｘ３が更
に大きい材料を得ることができれば、更に弱い光によっ
てスイッチング動作を行うことができ、その効果は大き
い。本発明はこの点を改善するものである。
【０００３】
【目的】本発明は、Ｚｎの微結晶の超微粒子がＺｎＯマ
トリックス中に含有されていることを特徴とするｘ３の
値が改善された非線形光学材料の提供を目的とする。
トリックス中に含有されていることを特徴とするｘ３の
値が改善された非線形光学材料の提供を目的とする。
【０００４】
【構成】本発明は三次元の閉込め効果によって電子や励
起子が０次元的挙動を示す、いわゆる量子サイズ効果を
示す非線形光学材料に関するものである。
起子が０次元的挙動を示す、いわゆる量子サイズ効果を
示す非線形光学材料に関するものである。
【０００５】ここで非線形光学効果とは、物質に光を照
射すると、その物質の吸収係数や屈折率等の光学特性が
光の強度に応じて変化する現象であり、これを利用する
ことによって光の制御が可能になり、入出力に光のみを
使用する全光型の論理素子を実現できる。
射すると、その物質の吸収係数や屈折率等の光学特性が
光の強度に応じて変化する現象であり、これを利用する
ことによって光の制御が可能になり、入出力に光のみを
使用する全光型の論理素子を実現できる。
【０００６】また、量子サイズ効果とは、可視光領域で
透明なガラス中に埋め込まれた半導体粒子の電子と正孔
は、ガラスの作る深いポテンシャルによって三次元的に
閉じ込められるが、電子を波動のように考えるならば、
小さい箱の中では波動様式は特定のものに制限されてし
まうので、電子状態は離散的になり振動強度や非線形感
受率が増大する。
透明なガラス中に埋め込まれた半導体粒子の電子と正孔
は、ガラスの作る深いポテンシャルによって三次元的に
閉じ込められるが、電子を波動のように考えるならば、
小さい箱の中では波動様式は特定のものに制限されてし
まうので、電子状態は離散的になり振動強度や非線形感
受率が増大する。
【０００７】この微粒子分散ガラスの量子サイズ効果は
最近（７〜８年前）になって見出され、注目されるよう
になったものであり、絶縁物例えばガラス中に１００Å
以下の半導体微粒子を分散させたものである。
最近（７〜８年前）になって見出され、注目されるよう
になったものであり、絶縁物例えばガラス中に１００Å
以下の半導体微粒子を分散させたものである。
【０００８】これらの技術的事項は、たとえば〔ＪＡＰ
ＡＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦＡＰＰＬＩＥＤ
ＰＨＹＳＩＣＳ， ２８巻， １０号，１９２８−
１９３３頁〕および「光学、第１９巻、第１号（１９９
０年１月）１０−１６頁」に具体的に説明されている。
ＡＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦＡＰＰＬＩＥＤ
ＰＨＹＳＩＣＳ， ２８巻， １０号，１９２８−
１９３３頁〕および「光学、第１９巻、第１号（１９９
０年１月）１０−１６頁」に具体的に説明されている。
【０００９】本発明の超微粒子分散膜は、ＺｎＯマトリ
ックス中に微結晶のＺｎの超微粒子を分散させ、そのｘ
３の値を向上させたものである。本発明で使用するＺｎ
の超微粒子の粒径は電子や励起子の量子サイズ効果が現
れる範囲のものであるならば特に制限なく使用できるが
、たとえば１００Å以下のものである。この超微粒子の
サイズコントロールは、製膜時の熱処理によって行うこ
とができる。ＺｎＯは従来発表されていない透明なマト
リックス材料であり、Ｚｎの超微粒子自体は、従来の粒
子密度と同程度の量しか含有させることができないが、
このＺｎの超微粒子に加えて、酸素と結合しない又は結
合し難いため、超微粒子とすることが容易な金属（たと
えばＡｇ，Ａｕ）の超微粒子を容易に含有させることが
でき、したがって、その粒子密度を大きくしｘ３の値を
さらに大きくすることができる。本発明によれば粒子密
度を２０ａｔｍ％以上とすることが可能で、吸収端エネ
ルギーを変化させることができる。
ックス中に微結晶のＺｎの超微粒子を分散させ、そのｘ
３の値を向上させたものである。本発明で使用するＺｎ
の超微粒子の粒径は電子や励起子の量子サイズ効果が現
れる範囲のものであるならば特に制限なく使用できるが
、たとえば１００Å以下のものである。この超微粒子の
サイズコントロールは、製膜時の熱処理によって行うこ
とができる。ＺｎＯは従来発表されていない透明なマト
リックス材料であり、Ｚｎの超微粒子自体は、従来の粒
子密度と同程度の量しか含有させることができないが、
このＺｎの超微粒子に加えて、酸素と結合しない又は結
合し難いため、超微粒子とすることが容易な金属（たと
えばＡｇ，Ａｕ）の超微粒子を容易に含有させることが
でき、したがって、その粒子密度を大きくしｘ３の値を
さらに大きくすることができる。本発明によれば粒子密
度を２０ａｔｍ％以上とすることが可能で、吸収端エネ
ルギーを変化させることができる。
【００１０】本発明で使用する基板は、可視光に透明で
あればその材質に特に制限はなく、ガラス、石英あるい
はポリカーボネート、ポリエステル等のプラスチックが
あげられる。Ｚｎ超微粒子に追加する金属としては、た
とえばＡｇ，Ａｕ等があげられる。また、製膜法として
も特に制限はなく、ＰＶＤおよびＣＶＤの両法が使用し
得るが、結晶化が良好なイオンビームスパッタ法が好ま
しい。その膜厚も特に限定されないが、１００Å〜１μ
ｍが適当である。
あればその材質に特に制限はなく、ガラス、石英あるい
はポリカーボネート、ポリエステル等のプラスチックが
あげられる。Ｚｎ超微粒子に追加する金属としては、た
とえばＡｇ，Ａｕ等があげられる。また、製膜法として
も特に制限はなく、ＰＶＤおよびＣＶＤの両法が使用し
得るが、結晶化が良好なイオンビームスパッタ法が好ま
しい。その膜厚も特に限定されないが、１００Å〜１μ
ｍが適当である。
【００１１】
【実施例】実施例１
ＲＦスパッタ法を用いてガラス基板上に約１２００Å厚
の透明薄膜を作製した。 ターゲット Ｚｎ
Ｏ導入ガス
Ａｒ（９９．９９９％）導入ガス圧力
５×１０−３Ｔｏｒｒガラス基板温度
２００℃〜３５０℃ベー
スプレッシャー ５×１０−７Ｔｏ
ｒｒターゲット−基板間距離 ５０ｃｍ高周
波電力 ２００〜
３００Ｗガラス基板温度と高周波電力を変化させて３種
類の膜とした各膜中のＺｎの平均粒径は（Ａ）５５Å、
（Ｂ）３８Å、（Ｃ）２１Åであった。Ｘ線回折図から
はＺｎＯのブロードな微少ピークとＺｎの微小ピークが
観察された（ＸＰＳで調べたＺｎの含有率は６ａｔｍ％
であった。）。室温で調べた光学吸収端の測定結果から
、高エネルギーシフト（ブルーシフト）が認められ、そ
の大きさは微粒子の平均粒径の２乗に比例し量子サイズ
効果を示した。縮退４光波混合による装置を用いて（Ｂ
）試料について測定したｘ３は１．３×１０−７ｅｓｕ
であった。 実施例２ ＲＦスパッタ法を用いて、ターゲット上にＡｕの超微粒
子を置いた以外は実施例１と全く同様にして透明薄膜を
３種類作製した。Ａｕの平均粒径は（Ｄ）４３Å、（Ｅ
）３０Å、（Ｆ）２０Åであった。ＸＰＳで調べたＺｎ
の含有量は実施例１と同様に６ａｔｍ％であり、Ａｕは
１２ａｔｍ％であった。Ｘ線回折図は、ＺｎＯ、Ｚｎ以
外にＡｕのピークが観察された。光学吸収端の測定から
は同様にブルーシフトが認められ量子サイズ効果を示し
た。（Ｅ）について求めたｘ３は５．２×１０−７ｅｓ
ｕであった。 比較例１ ＲＦスパッタ装置を用いて、ターゲット上にＧｅの平均
粒子径が（Ｇ）５９Å（Ｈ）４５Å、（Ｉ）３６Åであ
るＧｅの超微粒子を置いた以外は実施例１と全く同様に
して透明薄膜を作製した。Ｘ線回折図からは、ＳｉＯ２
のブロードな微小ピークとＧｅの微小ピークが観察され
た。光学吸収端の測定から同様にブルーシフトが認めら
れ（Ｉ）試料について求めたｘ３は１．２×１０−８ｅ
ｓｕであった。以上の実験結果から、Ｚｎの超微粒子お
よびＺｎおよびＡｕの超微粒子を含有する超微粒子分散
膜は、Ｇｅの超微粒子を含有するものに比較して、ｘ３
の値が大きいことが理解される。
の透明薄膜を作製した。 ターゲット Ｚｎ
Ｏ導入ガス
Ａｒ（９９．９９９％）導入ガス圧力
５×１０−３Ｔｏｒｒガラス基板温度
２００℃〜３５０℃ベー
スプレッシャー ５×１０−７Ｔｏ
ｒｒターゲット−基板間距離 ５０ｃｍ高周
波電力 ２００〜
３００Ｗガラス基板温度と高周波電力を変化させて３種
類の膜とした各膜中のＺｎの平均粒径は（Ａ）５５Å、
（Ｂ）３８Å、（Ｃ）２１Åであった。Ｘ線回折図から
はＺｎＯのブロードな微少ピークとＺｎの微小ピークが
観察された（ＸＰＳで調べたＺｎの含有率は６ａｔｍ％
であった。）。室温で調べた光学吸収端の測定結果から
、高エネルギーシフト（ブルーシフト）が認められ、そ
の大きさは微粒子の平均粒径の２乗に比例し量子サイズ
効果を示した。縮退４光波混合による装置を用いて（Ｂ
）試料について測定したｘ３は１．３×１０−７ｅｓｕ
であった。 実施例２ ＲＦスパッタ法を用いて、ターゲット上にＡｕの超微粒
子を置いた以外は実施例１と全く同様にして透明薄膜を
３種類作製した。Ａｕの平均粒径は（Ｄ）４３Å、（Ｅ
）３０Å、（Ｆ）２０Åであった。ＸＰＳで調べたＺｎ
の含有量は実施例１と同様に６ａｔｍ％であり、Ａｕは
１２ａｔｍ％であった。Ｘ線回折図は、ＺｎＯ、Ｚｎ以
外にＡｕのピークが観察された。光学吸収端の測定から
は同様にブルーシフトが認められ量子サイズ効果を示し
た。（Ｅ）について求めたｘ３は５．２×１０−７ｅｓ
ｕであった。 比較例１ ＲＦスパッタ装置を用いて、ターゲット上にＧｅの平均
粒子径が（Ｇ）５９Å（Ｈ）４５Å、（Ｉ）３６Åであ
るＧｅの超微粒子を置いた以外は実施例１と全く同様に
して透明薄膜を作製した。Ｘ線回折図からは、ＳｉＯ２
のブロードな微小ピークとＧｅの微小ピークが観察され
た。光学吸収端の測定から同様にブルーシフトが認めら
れ（Ｉ）試料について求めたｘ３は１．２×１０−８ｅ
ｓｕであった。以上の実験結果から、Ｚｎの超微粒子お
よびＺｎおよびＡｕの超微粒子を含有する超微粒子分散
膜は、Ｇｅの超微粒子を含有するものに比較して、ｘ３
の値が大きいことが理解される。
【００１２】
【効果】マトリックス中に含有させる超微粒子として、
Ｚｎの微結晶の超微粒子を使用することにより、非線形
感受率ｘ３の値が向上した非線形光学材料が得られた。
Ｚｎの微結晶の超微粒子を使用することにより、非線形
感受率ｘ３の値が向上した非線形光学材料が得られた。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｚｎの微結晶の超微粒子が、ＺｎＯを
マトリックスとする膜中に含有されていることを特徴と
する超微粒子分散薄膜。 - 【請求項２】 Ｚｎの微結晶の超微粒子とＺｎ以外の
超微粒子が、ＺｎＯをマトリックスとする膜中に含有さ
れていることを特徴とする超微粒子分散薄膜。 - 【請求項３】 マトリックス材料がアモルファスＺｎ
Ｏであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
超微粒子分散薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13981591A JPH04338735A (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 非線形光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13981591A JPH04338735A (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 非線形光学材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04338735A true JPH04338735A (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=15254101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13981591A Pending JPH04338735A (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 非線形光学材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04338735A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013172025A1 (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | パナソニック株式会社 | 波長変換素子およびその製造方法ならびに波長変換素子を用いたｌｅｄ素子および半導体レーザ発光装置 |
| WO2013175773A1 (ja) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | パナソニック株式会社 | 波長変換素子およびその製造方法ならびに波長変換素子を用いたｌｅｄ素子および半導体レーザ発光装置 |
-
1991
- 1991-05-15 JP JP13981591A patent/JPH04338735A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013172025A1 (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | パナソニック株式会社 | 波長変換素子およびその製造方法ならびに波長変換素子を用いたｌｅｄ素子および半導体レーザ発光装置 |
| US8854725B2 (en) | 2012-05-16 | 2014-10-07 | Panasonic Corporation | Wavelength conversion element, method of manufacturing the same, and LED element and semiconductor laser light emitting device using wavelength conversion element |
| JPWO2013172025A1 (ja) * | 2012-05-16 | 2016-01-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 波長変換素子およびその製造方法ならびに波長変換素子を用いたｌｅｄ素子および半導体レーザ発光装置 |
| WO2013175773A1 (ja) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | パナソニック株式会社 | 波長変換素子およびその製造方法ならびに波長変換素子を用いたｌｅｄ素子および半導体レーザ発光装置 |
| US8780438B2 (en) | 2012-05-22 | 2014-07-15 | Panasonic Corporation | Wavelength conversion element including phosphor particles, and LED element and semiconductor laser light emitting device using wavelength conversion element |
| JP5672622B2 (ja) * | 2012-05-22 | 2015-02-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 波長変換素子およびその製造方法ならびに波長変換素子を用いたｌｅｄ素子および半導体レーザ発光装置 |
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