JPH0473720A - 非線形光学材料の製造方法 - Google Patents
非線形光学材料の製造方法Info
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- JPH0473720A JPH0473720A JP18905590A JP18905590A JPH0473720A JP H0473720 A JPH0473720 A JP H0473720A JP 18905590 A JP18905590 A JP 18905590A JP 18905590 A JP18905590 A JP 18905590A JP H0473720 A JPH0473720 A JP H0473720A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は非線形光学効果を利用した光デバイスの基礎を
なずＥＣＲプラズマ等を用いた非線形光学材料の製造方
法に関すも 従来の技術 従来の技術として（よ 例えばシ゛ヤーナル才７４すゝ
オブディ力ル ソサエティ オフ゛ アメリカ第７３巻
第６４７頁（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆｔｈｅ ０ｐｔ
ｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃ
ａ Ｌ３． ６４７（１９８３））に記載されている
ＣｄＳｘＳｅ＋−ｘをホウケイ酸ガラスにドープしたカ
ットオフフィルタガラスを非線形光学材料に用いるもの
がある。このカットオフフィルタガラスはＣｄＳｘＳｅ
＋−ｘとホウケイ酸ガラス材料を白金ルツボに入ｉｔ、
１６００℃程度の高温で溶融し作製している。
なずＥＣＲプラズマ等を用いた非線形光学材料の製造方
法に関すも 従来の技術 従来の技術として（よ 例えばシ゛ヤーナル才７４すゝ
オブディ力ル ソサエティ オフ゛ アメリカ第７３巻
第６４７頁（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆｔｈｅ ０ｐｔ
ｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃ
ａ Ｌ３． ６４７（１９８３））に記載されている
ＣｄＳｘＳｅ＋−ｘをホウケイ酸ガラスにドープしたカ
ットオフフィルタガラスを非線形光学材料に用いるもの
がある。このカットオフフィルタガラスはＣｄＳｘＳｅ
＋−ｘとホウケイ酸ガラス材料を白金ルツボに入ｉｔ、
１６００℃程度の高温で溶融し作製している。
また、 シゝｔ−ナル オフ゛ ア７°ライビ フィ
シゝ７クス 第６３巻 第９５７頁（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｆＬ３． ９
５７（１９８８））に開示されているようなＣｄＳ微粒
子ドープ薄膜ガラスがあも この薄膜ガラスはターゲッ
トにコニング社製７０５９ガラスと、ＣｄＳとを用い高
周波マグネトロンスパッタリング法により、７０５９ガ
ラス中にＣｄＳを２〜４重量％分散させたものである。
シゝ７クス 第６３巻 第９５７頁（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｆＬ３． ９
５７（１９８８））に開示されているようなＣｄＳ微粒
子ドープ薄膜ガラスがあも この薄膜ガラスはターゲッ
トにコニング社製７０５９ガラスと、ＣｄＳとを用い高
周波マグネトロンスパッタリング法により、７０５９ガ
ラス中にＣｄＳを２〜４重量％分散させたものである。
発明が解決しようとする課題
このような従来の非線形光学材料の製造方法では 次の
ような２つの課題があっμ イ）カットオフフィルタガラスの場合： ホウケイ酸ガ
ラスとＣｄＳｘ Ｓｅ＋ −Ｘとを１６００℃以上の高
温で溶融して作製するために 半導体微粒子の表面が酸
化されてしまう。このために半導体組成の制御が極めて
雛しいものとなる。さらにＣｄＳｘＳｅ＋−ｘをホウケ
イ酸ガラスに２〜４重量％以上均質に分散させることが
困難である。
ような２つの課題があっμ イ）カットオフフィルタガラスの場合： ホウケイ酸ガ
ラスとＣｄＳｘ Ｓｅ＋ −Ｘとを１６００℃以上の高
温で溶融して作製するために 半導体微粒子の表面が酸
化されてしまう。このために半導体組成の制御が極めて
雛しいものとなる。さらにＣｄＳｘＳｅ＋−ｘをホウケ
イ酸ガラスに２〜４重量％以上均質に分散させることが
困難である。
口）スパッタリング法を用いた場合： 酸化物であるガ
ラス中に半導体微粒子を作製するので、上記イ）と同様
に半導体表面が酸化され易くなる。
ラス中に半導体微粒子を作製するので、上記イ）と同様
に半導体表面が酸化され易くなる。
また ガラス薄膜の形成に時間がかかり（特にスパッタ
リング速度の小さな５ｉＯａガラスの形成の場合）、厚
膜を形成するのが困難である。
リング速度の小さな５ｉＯａガラスの形成の場合）、厚
膜を形成するのが困難である。
本発明は上記課題を解決するもの六 半導体の微粒子を
非晶質薄膜中に高濃度かつ均一にドープさせた大きな非
線形光学特性を有する非線形光学材料を提供することを
目的としている。
非晶質薄膜中に高濃度かつ均一にドープさせた大きな非
線形光学特性を有する非線形光学材料を提供することを
目的としている。
課題を解決するための手段
本発明は上記目的を達成するため鳳 電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマを用いて、半導体の微粒子を非晶質薄膜
中に分散させた膜を基板上に形成する構成による。
ン共鳴プラズマを用いて、半導体の微粒子を非晶質薄膜
中に分散させた膜を基板上に形成する構成による。
作用
本発明は上記の構成により従来の作製法に比べて１〜２
桁も低圧で作製可能な電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ
）プラズマを用いたので、半導体微粒子を他の粒子と衝
突することなく基板上に輸送できる。このために 半導
体微粒子は酸化されることなく、非晶質薄膜中に分散で
きるので、半導体微粒子ドープ非晶質薄膜の非線形光学
材料を容易に得ることができる。
桁も低圧で作製可能な電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ
）プラズマを用いたので、半導体微粒子を他の粒子と衝
突することなく基板上に輸送できる。このために 半導
体微粒子は酸化されることなく、非晶質薄膜中に分散で
きるので、半導体微粒子ドープ非晶質薄膜の非線形光学
材料を容易に得ることができる。
またＥＣＲプラズマを用いた簿膜作製で（よ 基板へ入
射する電子等による基板温度の上昇を抑えることが可能
なので半導体微粒子の分解・再蒸発を抑えられも さらに半導体をスパッタ型電子サイクロトロン共鳴によ
って作製すると半導体が酸化されたり、半導体に不純物
が添加されたりすることが少くなる。
射する電子等による基板温度の上昇を抑えることが可能
なので半導体微粒子の分解・再蒸発を抑えられも さらに半導体をスパッタ型電子サイクロトロン共鳴によ
って作製すると半導体が酸化されたり、半導体に不純物
が添加されたりすることが少くなる。
実施例
本発明の非晶質薄膜中に分散させる半導体微粒子に１１
ＣｕＣ１等の金属塩化惧ＣｄＳ、 ＣｄＳｅ、 Ｃ
ｄＴｅ。
ＣｕＣ１等の金属塩化惧ＣｄＳ、 ＣｄＳｅ、 Ｃ
ｄＴｅ。
Ｚｎ５ｅ、 ＺｎＯ，ＺｎＴｅ、 ＣｄＯ，ＨｇＴｅ、
Ｃｄ５Ｓｅ、 ＨｇｃｄＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体 ＧａＡｓ、 ＧａＮ、 ＧａＰ、 Ｇａｒｂ、
ＩｎＡｓ、 ＩｎＰ、 ＩｎＳｂ、 ＧａＡｌＡｓ、
ＩｎＡｌＡｓ等のｌｌｌ−Ｖ族化合物半導体 またはＳ
ｉ、 Ｇｅ等のＩＶ族半導体が好ましく〜 以下本発明の一実施例について第１図 第２図および第
３図を参照して説明すも 本実施例で用いた第１の薄膜作製装置の基本概略図を第
１図に示す。
Ｃｄ５Ｓｅ、 ＨｇｃｄＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体 ＧａＡｓ、 ＧａＮ、 ＧａＰ、 Ｇａｒｂ、
ＩｎＡｓ、 ＩｎＰ、 ＩｎＳｂ、 ＧａＡｌＡｓ、
ＩｎＡｌＡｓ等のｌｌｌ−Ｖ族化合物半導体 またはＳ
ｉ、 Ｇｅ等のＩＶ族半導体が好ましく〜 以下本発明の一実施例について第１図 第２図および第
３図を参照して説明すも 本実施例で用いた第１の薄膜作製装置の基本概略図を第
１図に示す。
本薄膜作製装置冒よ 半導体のターゲット２゜基板３、
ターゲットに供給する高周波電源４．スパッタガスの供
給口５、ガラス等の非晶質薄膜を形成するためのガス供
給口６、７、ＥＣＲプラズマを発生するためのマイクロ
波源８と電磁石９、石英ガラス１０．絶縁物１１．
シールド板１２等によって構成されている。
ターゲットに供給する高周波電源４．スパッタガスの供
給口５、ガラス等の非晶質薄膜を形成するためのガス供
給口６、７、ＥＣＲプラズマを発生するためのマイクロ
波源８と電磁石９、石英ガラス１０．絶縁物１１．
シールド板１２等によって構成されている。
半導体は金属塩化物のＣｕＣ１またはＴＩ−ＶＩ半導体
のＣｄ５ＸＳｅ＋−（Ｘ＝０．１）、基板３は石英ガラ
スを用いた 半導体をスパッタするためのスパッタガス
としてアルゴンを用し＼ 分圧を１ｘｌＯ−”Ｐａにし
た 半導体のターゲット２に供給した高周波電力は２０Ｗで
あった ５ｉ０２のガラス非晶質薄膜をＳ ｉ Ｈ４と０２によ
って形成し？＝ＳｉＨ４と０２の分圧をそれぞれＩＸ
１０−’ ２Ｘ １０−２Ｐａにしたマイクロ波のパ
ワーは２００Ｗにし 磁場強度はＥＣＲ条件を満たす０
．０８７５Ｔ（テスラー）にした 膜厚２μｍの半導体ドープ非晶質薄膜を基板３（０，５
ｍｍ厚）上に形成した後、 ３００℃の電気炉中で１時
間加熱１．、 ＣｕＣ１またはＣｄＳｘＳｅ＋−ｘの
結晶を成長させん 薄膜中のＣｕＣ１のドープ量は２０重量％であり、粒子
径は４〜６ｎｍであツｆ−０またＣｄＳｘＳｅ＋ −Ｘ
のドープ量は１８重量％であり、粒子径は５〜９ｎｍで
あっに 上記の半導体をドープしない場合のガラス薄膜の吸収ス
ペクトルから薄膜の光学的禁制帯幅は５ｅＶであった
上記２種の半導体だけの場合、光学的禁制帯幅はそれぞ
れ３． ２． ２． ４６ｅＶとなり、これらの値はバ
ルクの値とほぼ同じ値になりへ 上記２種の半導体をドープしたガラス薄膜の吸収スペク
トルから得られた光学的禁制帯幅はそれぞれバルクの値
に比べ ０． ５． ０． ４ｅＶブルーシフトしてい
ることから半導体が量子ド・ントとなっていることがわ
かった 本実施例で用いた第２の薄膜作製−装置の基本概略図を
第２図に示す。
のＣｄ５ＸＳｅ＋−（Ｘ＝０．１）、基板３は石英ガラ
スを用いた 半導体をスパッタするためのスパッタガス
としてアルゴンを用し＼ 分圧を１ｘｌＯ−”Ｐａにし
た 半導体のターゲット２に供給した高周波電力は２０Ｗで
あった ５ｉ０２のガラス非晶質薄膜をＳ ｉ Ｈ４と０２によ
って形成し？＝ＳｉＨ４と０２の分圧をそれぞれＩＸ
１０−’ ２Ｘ １０−２Ｐａにしたマイクロ波のパ
ワーは２００Ｗにし 磁場強度はＥＣＲ条件を満たす０
．０８７５Ｔ（テスラー）にした 膜厚２μｍの半導体ドープ非晶質薄膜を基板３（０，５
ｍｍ厚）上に形成した後、 ３００℃の電気炉中で１時
間加熱１．、 ＣｕＣ１またはＣｄＳｘＳｅ＋−ｘの
結晶を成長させん 薄膜中のＣｕＣ１のドープ量は２０重量％であり、粒子
径は４〜６ｎｍであツｆ−０またＣｄＳｘＳｅ＋ −Ｘ
のドープ量は１８重量％であり、粒子径は５〜９ｎｍで
あっに 上記の半導体をドープしない場合のガラス薄膜の吸収ス
ペクトルから薄膜の光学的禁制帯幅は５ｅＶであった
上記２種の半導体だけの場合、光学的禁制帯幅はそれぞ
れ３． ２． ２． ４６ｅＶとなり、これらの値はバ
ルクの値とほぼ同じ値になりへ 上記２種の半導体をドープしたガラス薄膜の吸収スペク
トルから得られた光学的禁制帯幅はそれぞれバルクの値
に比べ ０． ５． ０． ４ｅＶブルーシフトしてい
ることから半導体が量子ド・ントとなっていることがわ
かった 本実施例で用いた第２の薄膜作製−装置の基本概略図を
第２図に示す。
第１図と同一部分については同一番号を付し説明を省略
す黴 すなわち第２図の薄膜作成装置１３の特徴（表
半導体のターゲット２．ガラスのターゲット１４．そ
のターゲット１４に供給する高周波電源 １５が加えら
れたことであもＥＣＲプラズマを発生させる手段ζよ
第１図で示したものと同様である。
す黴 すなわち第２図の薄膜作成装置１３の特徴（表
半導体のターゲット２．ガラスのターゲット１４．そ
のターゲット１４に供給する高周波電源 １５が加えら
れたことであもＥＣＲプラズマを発生させる手段ζよ
第１図で示したものと同様である。
スパッタガスとしてはアルゴンを用１．） ０． ２
Ｐａにしｋ 半導体のターゲット２は金属塩化物のＣｕ
Ｃ１またはＩＩ−ＶＩ半導体のＣｄＳｘＳｅ＋ ＋ｇ
（Ｘ ＝ Ｏ。
Ｐａにしｋ 半導体のターゲット２は金属塩化物のＣｕ
Ｃ１またはＩＩ−ＶＩ半導体のＣｄＳｘＳｅ＋ ＋ｇ
（Ｘ ＝ Ｏ。
ｌ）にしに
ターゲット２、１４に供給した高周波電力はそれぞれ４
０，１００Ｗであった マイクロ波パワーは３００Ｗで
あった 膜厚４μｍの半導体ドープガラス薄膜を基板３（Ｑ、
５ｍｍ厚）上に形成した後、 ３００℃の電気炉中で
１時間加熱り、、 ＣｕＣ１またはＣｄＳｘＳｅ＋−
ｘの結晶を成長させた 薄膜中のＣｕＣ１のドープ量は２０重量％であり、粒子
径は４〜６ｎｍであった またＣｄＳｘＳｅ＋−ｘのド
ープ量は１８重量％であり、粒子径は５〜９ｎｍであっ
た 上記の半導体をドープしない場合のガラス薄膜の吸収ス
ペクトルから薄膜の光学的禁制帯幅は５ｅＶであっｋ
上記２種の半導体だけの光学的禁制帯幅は３． ２．
２． ５ｅＶとなり、これらの値はバルクの値とほぼ同
じ値になった 上記２種の半導体をドープしたガラス薄膜の吸収スペク
トルから得られた光学的禁制帯幅はそれぞれバルクの値
に比べ ０． ４． ０． ３５ｅＶブルーシフトして
いることから半導体が量子ドツトとなっていることがわ
かった な耘 本実施例では半導体ドープガラス非晶質薄膜であ
った力（ガラス非晶質薄膜以外の窒化珪泰 窒化はう素
窒化アルミニウム 窒化チタンの非晶質薄膜に半導体
をドープしてもブルーシフトを観察でき九 また本実施例では ガラス非晶質薄膜を作製する場合に
ガラスのターゲットを用いた力（ターゲットとして珪素
、板を用ｔ、％ スパッタガスとしてアルゴンと酸素
の混合ガスを用いて半導体ドープガラス薄膜を作製して
もブルーシフトを観測でき九以上の方法により作製した
ＣｕＣｌドープまたはＣｄＳｘＳｅ＋−Ｘ （Ｘ−０，
１）ドープガラス薄膜を用１．Ｘ、光双安定素子を作製
し通 この素子の石英ガラス基板側から波長５３０ｎｍのレー
ザ光（Ｎ２光励起色素レーザ光）をスポット径５μｍで
入射しム 次に入射光の強度と出射光の強度の関係を室温（２５℃
）にて測定したとこへ 第３図に示したような双安定特
性を示し通 発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれζ工 電
子ザイクロトロン共鳴プラズマを用いて、半導体の微粒
子を非晶質薄膜中に分散させた膜を基板上に形成する構
成によるの六 半導体微粒子を非晶質薄膜中に高濃度か
つ均一にドープさせた大きな非線形光学特性を有する非
線形光学材料を提供できも
０，１００Ｗであった マイクロ波パワーは３００Ｗで
あった 膜厚４μｍの半導体ドープガラス薄膜を基板３（Ｑ、
５ｍｍ厚）上に形成した後、 ３００℃の電気炉中で
１時間加熱り、、 ＣｕＣ１またはＣｄＳｘＳｅ＋−
ｘの結晶を成長させた 薄膜中のＣｕＣ１のドープ量は２０重量％であり、粒子
径は４〜６ｎｍであった またＣｄＳｘＳｅ＋−ｘのド
ープ量は１８重量％であり、粒子径は５〜９ｎｍであっ
た 上記の半導体をドープしない場合のガラス薄膜の吸収ス
ペクトルから薄膜の光学的禁制帯幅は５ｅＶであっｋ
上記２種の半導体だけの光学的禁制帯幅は３． ２．
２． ５ｅＶとなり、これらの値はバルクの値とほぼ同
じ値になった 上記２種の半導体をドープしたガラス薄膜の吸収スペク
トルから得られた光学的禁制帯幅はそれぞれバルクの値
に比べ ０． ４． ０． ３５ｅＶブルーシフトして
いることから半導体が量子ドツトとなっていることがわ
かった な耘 本実施例では半導体ドープガラス非晶質薄膜であ
った力（ガラス非晶質薄膜以外の窒化珪泰 窒化はう素
窒化アルミニウム 窒化チタンの非晶質薄膜に半導体
をドープしてもブルーシフトを観察でき九 また本実施例では ガラス非晶質薄膜を作製する場合に
ガラスのターゲットを用いた力（ターゲットとして珪素
、板を用ｔ、％ スパッタガスとしてアルゴンと酸素
の混合ガスを用いて半導体ドープガラス薄膜を作製して
もブルーシフトを観測でき九以上の方法により作製した
ＣｕＣｌドープまたはＣｄＳｘＳｅ＋−Ｘ （Ｘ−０，
１）ドープガラス薄膜を用１．Ｘ、光双安定素子を作製
し通 この素子の石英ガラス基板側から波長５３０ｎｍのレー
ザ光（Ｎ２光励起色素レーザ光）をスポット径５μｍで
入射しム 次に入射光の強度と出射光の強度の関係を室温（２５℃
）にて測定したとこへ 第３図に示したような双安定特
性を示し通 発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれζ工 電
子ザイクロトロン共鳴プラズマを用いて、半導体の微粒
子を非晶質薄膜中に分散させた膜を基板上に形成する構
成によるの六 半導体微粒子を非晶質薄膜中に高濃度か
つ均一にドープさせた大きな非線形光学特性を有する非
線形光学材料を提供できも
第１図および第２図は本発明の一実施例の非線形光学材
料の第１および第２の製造方法を実施するために使用す
る装置の断面犬 第３図は本発明による製造方法で作ら
れた非線形光学材料を用いた光双安定素子の光双安定特
性を示す図であ４２・・・半導体のターゲット（半導体
の微粒子）、３・・・基枇
料の第１および第２の製造方法を実施するために使用す
る装置の断面犬 第３図は本発明による製造方法で作ら
れた非線形光学材料を用いた光双安定素子の光双安定特
性を示す図であ４２・・・半導体のターゲット（半導体
の微粒子）、３・・・基枇
Claims (4)
- （１）電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを用
いて、半導体の微粒子を非晶質薄膜中に分散させた膜を
基板上に形成することを特徴とする非線形光学材料の製
造方法。 - （２）非晶質薄膜中に半導体の微粒子を分散させる手段
として、半導体のターゲットを用いたスパッタ型電子サ
イクロトロン共鳴プラズマを用いることを特徴とする、
請求項１記載の非線形光学材料の製造方法。 - （３）非晶質薄膜を製造する手段として、ＣＶＤ法を用
いることを特徴とする、請求項１記載の非線形光学材料
の製造方法。 - （４）非晶質薄膜を製造する手段として、半導体のター
ゲットおよび非晶質材料のターゲットを設けてスパッタ
型電子サイクロトロン共鳴プラズマを用いることを特徴
とする、請求項１記載の非線形光学材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18905590A JPH0473720A (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 非線形光学材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18905590A JPH0473720A (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 非線形光学材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0473720A true JPH0473720A (ja) | 1992-03-09 |
Family
ID=16234535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18905590A Pending JPH0473720A (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 非線形光学材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0473720A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08148800A (ja) * | 1994-11-16 | 1996-06-07 | Nec Corp | 回路部品の実装構造 |
| JP2008118008A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | シリコン化合物薄膜の形成方法 |
| JP2009179826A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Shimadzu Corp | Ｅｃｒスパッタ装置 |
-
1990
- 1990-07-16 JP JP18905590A patent/JPH0473720A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08148800A (ja) * | 1994-11-16 | 1996-06-07 | Nec Corp | 回路部品の実装構造 |
| JP2008118008A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | シリコン化合物薄膜の形成方法 |
| JP4616237B2 (ja) * | 2006-11-07 | 2011-01-19 | 日本電信電話株式会社 | シリコン化合物薄膜の形成方法 |
| JP2009179826A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Shimadzu Corp | Ｅｃｒスパッタ装置 |
| JP4650698B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2011-03-16 | 株式会社島津製作所 | Ｅｃｒスパッタ装置 |
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