JPH0511293A - 薄膜素子 - Google Patents

薄膜素子

Info

Publication number
JPH0511293A
JPH0511293A JP18413591A JP18413591A JPH0511293A JP H0511293 A JPH0511293 A JP H0511293A JP 18413591 A JP18413591 A JP 18413591A JP 18413591 A JP18413591 A JP 18413591A JP H0511293 A JPH0511293 A JP H0511293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
thin film
single crystal
film element
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18413591A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Fujii
一宏 藤井
Shinichi Sakata
信一 坂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
Priority to JP18413591A priority Critical patent/JPH0511293A/ja
Publication of JPH0511293A publication Critical patent/JPH0511293A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 新規な四面体構造で構成される非線形光学材
料を用いることによって、下地に用いる基板材料に四面
体で構成される単結晶基板を用いることが出来、誘電材
料と半導体材料のモノリシック化が可能となる薄膜素子
を提供する。 【構成】 単結晶基板上に誘電体材料の薄膜を形成した
薄膜素子において、該誘電体材料が、元素Mに対し4個
の酸素で配位されたM−酸素四面体を含み、該M−酸素
四面体が一方向に配向し、かつ、対称心を欠く構造を有
する無機酸化物の結晶よりなる非線形光学材料であるこ
とを特徴とする薄膜素子。元素Mは、元素Maと元素M
bとよりなり、元素MaはIa族、Ib族、IIa族及び
IIb族よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
元素MbはVa族、Vb族及びIVb族よりなる群から選
ばれる少なくとも1種である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜素子に係わり、特
に、非線形光学効果を有する特定の元素−酸素四面体を
単結晶基板上に形成してなる薄膜素子に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】非線形光学材料のエレク
トロニクス分野における応用は、光波長変換器、光変調
素子、光スイッチ、赤外センサー等さまざまなものが有
る。従来の非線形光学材料には、ニオブ酸リチウム(Li
NbO3)、KTP(KTiOPO4)、KN(KNbO3)等が用いられ
ているが、これらの物質は単結晶などバルクの状態で用
いられることが多い。しかし、効率、低電圧駆動などの
点から、薄膜を用いた導波路型の素子作製が望まれてい
る。ニオブ酸リチウムの場合、単結晶基板としてタンタ
ル酸リチウム(LiTaO3)を用いるが、この他の基板材料
はない。薄膜デバイスを形成する場合、下地の基板材料
と薄膜材料との構造が類似していることが重要になるた
め、基板材料への制限が多くなる。特に、従来の物質は
構造中に酸素八面体配位を含んでおり、構造の類似した
基板は非常に少ない。
【0003】
【発明の目的】本発明は、前記問題点を解決し、四面体
構造で構成される非線形光学材料を用いて薄膜素子を形
成することにより、基板材料に対する制限を少なくし、
また、半導体素子と薄膜素子を同一の基板上に形成で
き、誘電材料と半導体材料のモノリシック化が可能な薄
膜素子を提供することを目的とする。
【0004】
【問題点を解決するための手段】本発明は、単結晶基板
上に誘電体材料の薄膜を形成した薄膜素子において、該
誘電体材料が、元素Mに対し4個の酸素で配位されたM
−酸素四面体を含み、該M−酸素四面体が一方向に配向
し、かつ、対称心を欠く構造を有する無機酸化物の結晶
よりなる非線形光学材料であることを特徴とする薄膜素
子に関する。ただし、元素Mは、元素Maと元素Mbと
よりなり、元素MaはIa族、Ib族、IIa族及びIIb
族よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、元素
MbはVa族、Vb族及びIVb族よりなる群から選ばれ
る少なくとも1種である。
【0005】以下に本発明の薄膜素子に用いる非線形光
学材料について図面を参照して詳細に説明する。図1は
本発明における非線形光学材料に係る元素−酸素四面体
構造の元素配置を説明する模式図である。図中、1は酸
素原子、2は元素Ma、3は元素Mbを示す。本発明の
非線形光学材料は、このように、元素Ma2及びMb3
が、各々、4つの酸素原子1により配位された正四面体
形状の(Ma、Mb)−酸素四面体構造を含み、好まし
くは、該四面体構造のみで構成され、該四面体が一方向
に配向し、かつ、対称心を欠く構造を有する無機酸化物
の結晶よりなる。ここで、元素MaはIa族、Ib族、
IIa族及びIIb族よりなる群から選ばれる少なくとも1
種であり、元素MbはVa族、Vb族及びIVb族よりな
る群から選ばれる少なくとも1種である。特に、元素M
aはLi、Na、Zn及びMgよりなる群から選ばれる
少なくとも1種、元素MbはV、P、As、Si及びG
eよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが
好ましい。
【0006】本発明の非線形光学材料を構成する結晶化
合物としては、例えば、次の〜が挙げられる。
MaがLi又はNaであり、MbがVである化合物。具
体的には、一般式Lik m n (k、m、nは任意の
整数)で表されるバナジン酸リチウム。バナジン酸リチ
ウムには、複数の相が存在し、組成としては、例えば、
2Li2 O・5V2 5 、Li2 O・V2 5 、3Li
2 O・V2 5 等があるが、対称心のない結晶であれば
良い。 一般式Ma3 MbO4 (元素MaはIa族及
びIb族よりなる群から選ばれる少なくとも1種であ
り、元素MbはVa族及びVb族よりなる群から選ばれ
る少なくとも1種、好ましくはMaはLi又はNa、M
bはP又はAs)で表される化合物。具体的には、Li
3 PO4 、Li3 AsO4 。 MaがMcとMdとか
らなり、一般式Mc2 MdMbO4 (McはIa族及び
Ib族よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
元素MdはIIa族及びIIb族よりなる群から選ばれる少
なくとも1種であり、元素MbはIVb族よりなる群から
選ばれる少なくとも1種、好ましくは、McはLi又は
Na、MdはZn又はMg、MbはSi又はGe)で表
される化合物。具体的には、Li2 (Zn又はMg)S
iO4 、Li2 (Zn又はMg)GeO4 。なお、上記
、の化合物の結晶にも、複数の相が存在し、また、
それらの固溶体も形成されるが、対称心のない結晶であ
れば良い。
【0007】次に単結晶基板材料について説明する。本
発明に用いる単結晶基板材料は基板の上に形成する薄膜
材料が四面体構造で構成される結晶であるため、四面体
構造を有する四配位の結晶材料を用いることができる。
四面体構造を有する単結晶基板としては次のようなもの
が挙げられる。リン酸リチウム型:低温型バナジン酸リ
チウム(Li3 VO4 ),低温型リン酸リチウム(Li
3 PO4 )等,ウルツ鉱型:ZnO,ZnS,CdS,
CdSe等,閃亜鉛鉱型:ZnS,ZnSe,ZnT
e,CdTe,HgTe,GaP,GaAs,GaS
b,InP,InAs,InSb等,ダイヤモンド型:
Si等が有る。リン酸リチウム型,ウルツ鉱型が最も構
造が類似しているために、より好ましい。基板として使
用する結晶面は、リン酸リチウム型、ウルツ鉱型では
(001)面、閃亜鉛鉱型、ダイヤモンド型では(11
1)面であることが好ましい。基板材料の上に薄膜を形
成する方法としてスパッタ法、CVD法、溶融エピタキ
シャル法、液相エピタキシャル、熱拡散法等を用いるこ
とができる。
【0008】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する 実施例1 単結晶基板として低温型リン酸リチウムの(001)面
を用いて、約600℃に加熱し溶融したV2O5:Li2O=42:5
8 のフラックス中で液相エピタキシャル成長を行った。
成長後、フラックスは水で除去した。最後に不用なエピ
成長部分を除去し、薄膜の光導波路を作製した。X線に
よって調べたところ、薄膜はC軸に配向しており、エピ
タキシャル成長したことが確認できた。この光導波路の
端面にYAGレーザーを入射し、もう一方の端面から高
調波の発生を確認した。光源として、半導体レーザーを
用いても高調波の発生を確認できた。
【0009】実施例2 単結晶基板として、低温型バナジン酸リチウムの(00
1)面を用いて、スパッタ法によって、ケイ酸リチウム
亜鉛(Li2 ZnSiO4 )の薄膜型素子を作製した。
基板温度は600℃であった。X線によって調べたとこ
ろ、薄膜はC軸に配向しており、エピタキシャル成長し
たことが確認できた。
【0010】実施例3 単結晶基板として、ZnO(001)面を用いて、実施
例1と同様の方法を用いて、低温型バナジン酸リチウム
の薄膜の光導波路を作製したを形成した。X線によって
調べたところ、薄膜はC軸に配向しており、エピタキシ
ャル成長したことが確認できた。
【0011】実施例4 単結晶基板として、GaAs(111)面を用いて、ス
パッタ法によって、ゲルマン酸リチウムマグネシウム
(Li2 MgGeO4 )の薄膜型素子を作製した。基板
温度は500℃であった。X線によって調べたところ、
薄膜はC軸に配向しており、エピタキシャル成長したこ
とが確認できた。
【0012】実施例5 単結晶基板として、Si(111)面を用いて、スパッ
タ法によって、ゲルマン酸リチウム亜鉛(Li2 ZnG
eO4 )の薄膜型素子を作製した。基板温度は500℃
であった。X線によって調べたところ、薄膜はC軸に配
向しており、エピタキシャル成長したことが確認でき
た。
【0013】実施例6 単結晶基板として、ZnO(111)面を用いて、スパ
ッタ法によって、ケイ酸ナトリウム亜鉛(Na2 ZnS
iO4 )の薄膜型素子を作製した。基板温度は600℃
であった。X線によって調べたところ、薄膜はC軸に配
向しており、エピタキシャル成長したことが確認でき
た。
【0014】
【発明の効果】以上のように、本発明の薄膜素子は、新
規な四面体構造で構成される非線形光学材料を用いるこ
とによって、下地に用いる基板材料に四面体で構成され
る単結晶基板を用いることが出来る。半導体プロセスに
用いるために四面体構造の単結晶基板は豊富に提供され
ており、基板材料に対する制限が少なくなる。また、半
導体と本発明の非線形光学材料は基板を共通に使えるた
め、半導体素子と本発明の薄膜素子を同一の基板の上に
形成でき、従来困難であった、誘電材料と半導体材料の
モノリシック化が可能となる。本発明の薄膜素子は、光
波長変換器、光変調素子、光スイッチ、赤外センサー等
に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の非線形光学材料に係る元素−酸
素四面体構造の元素配置を説明する模式図である。
【符号の説明】
1 酸素原子 2 元素Ma 3 元素Mb

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶基板上に誘電体材料の薄膜を形成
    した薄膜素子において、該誘電体材料が、元素Mに対し
    4個の酸素で配位されたM−酸素四面体を含み、該M−
    酸素四面体が一方向に配向し、かつ、対称心を欠く構造
    を有する無機酸化物の結晶よりなる非線形光学材料であ
    ることを特徴とする薄膜素子。(ただし、元素Mは、元
    素Maと元素Mbとよりなり、元素MaはIa族、Ib
    族、IIa族及びIIb族よりなる群から選ばれる少なくと
    も1種であり、元素MbはVa族、Vb族及びIVb族よ
    りなる群から選ばれる少なくとも1種である。)
  2. 【請求項2】 無機酸化物の結晶が、M−酸素四面体構
    造のみで構成されることを特徴とする請求項1の薄膜素
    子。
  3. 【請求項3】 元素MaがLi、Na、Zn及びMgよ
    りなる群から選ばれる少なくとも1種であり、元素Mb
    がV、P、As、Si及びGeよりなる群から選ばれる
    少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は請
    求項2の薄膜素子。
  4. 【請求項4】 元素MaがLi又はNaであり、元素M
    bがVであることを特徴とする請求項3の薄膜素子。
  5. 【請求項5】 無機酸化物が、一般式Ma3 MbO
    4 (元素MaはIa族及びIb族よりなる群から選ばれ
    る少なくとも1種であり、元素MbはVa族及びVb族
    よりなる群から選ばれる少なくとも1種)で表される化
    合物であることを特徴とする請求項1又は請求項2の薄
    膜素子。
  6. 【請求項6】 元素MaがLi又はNaであり、元素M
    bがP又はAsであることを特徴とする請求項5の薄膜
    素子。
  7. 【請求項7】 元素Maは元素Mcと元素Mdとからな
    り、無機酸化物が、一般式Mc2 MdMbO4 (元素M
    cはIa族及びIb族よりなる群から選ばれる少なくと
    も1種であり、元素MdはIIa族及びIIb族よりなる群
    から選ばれる少なくとも1種であり、元素MbはIVb族
    よりなる群から選ばれる少なくとも1種)で表される化
    合物であることを特徴とする請求項1又は請求項2の薄
    膜素子。
  8. 【請求項8】 元素McがLi又はNaであり、元素M
    dがZn又はMgであり、元素MbがSi又はGeであ
    ることを特徴とする請求項7の薄膜素子。
  9. 【請求項9】 単結晶基板が四面体構造を有する結晶で
    あることを特徴とする請求項1の薄膜素子。
  10. 【請求項10】 単結晶基板が、リン酸リチウム型、ウ
    ルツ鉱型、閃亜鉛鉱型又はダイヤモンド型構造の結晶か
    らなることを特徴とする請求項9の薄膜素子。
JP18413591A 1991-06-28 1991-06-28 薄膜素子 Pending JPH0511293A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18413591A JPH0511293A (ja) 1991-06-28 1991-06-28 薄膜素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18413591A JPH0511293A (ja) 1991-06-28 1991-06-28 薄膜素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0511293A true JPH0511293A (ja) 1993-01-19

Family

ID=16147990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18413591A Pending JPH0511293A (ja) 1991-06-28 1991-06-28 薄膜素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0511293A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Becker Borate materials in nonlinear optics
Jundt et al. Optical properties of lithium-rich lithium niobate fabricated by vapor transport equilibration
US5295218A (en) Frequency conversion in inorganic thin film waveguides by quasi-phase-matching
US3423686A (en) Optical devices utilizing substantially tetragonal ferroelectric tungsten-bronzes
EP0355915B1 (en) Frequency doubling device
Gentile Devices using ternary or multinary compounds
US5526173A (en) Method of local domain control on nonlinear optical materials
EP0576685B1 (en) Waveguide type light directional coupler
JPH0511293A (ja) 薄膜素子
US4099836A (en) Optical control device for integrated optical circuit
Iinuma et al. Optical absorption coefficients of lead monoxide single crystal of the yellow modification
Zhang et al. Liquid phase epitaxy growth of langasite film for resonators and oscillators
JPH05313033A (ja) 光導波路、製造方法、および光素子
JP2650501B2 (ja) 非線形光学材料
US5077239A (en) Chalcogenide glass, associated method and apparatus
Neurgaonkar et al. Epitaxial growth of modified LiNbO3 single crystal films for surface acoustic wave device applications
JPS5935098A (ja) 強誘電性薄膜
JP2903581B2 (ja) 光導波路装置の製造方法
JP3436076B2 (ja) 酸化物単結晶の成長方法およびこれを用いた非線形光学素子の製造方法
JPH07234427A (ja) 非線型光学材料の製造方法
JP2965644B2 (ja) 波長変換光学素子の製造方法
JPH04361237A (ja) 光波長変換器
JPH0437697A (ja) ニオブ酸リチウム単結晶薄膜
JPS5928883B2 (ja) ニオブ酸バリウム・ナトリウム光導波路
JPS6048746B2 (ja) 多層膜光変調素子およびその製造法