JPH05249522A - 分極反転素子の製造方法 - Google Patents
分極反転素子の製造方法Info
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- JPH05249522A JPH05249522A JP4049705A JP4970592A JPH05249522A JP H05249522 A JPH05249522 A JP H05249522A JP 4049705 A JP4049705 A JP 4049705A JP 4970592 A JP4970592 A JP 4970592A JP H05249522 A JPH05249522 A JP H05249522A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はイオン交換処理により分極反転させ
る分極反転素子の製造方法に関し、残留プロトンを除去
して素子の変換効率、結合特性を向上させることを目的
とする。 【構成】 リチウムタンタレートＬｉＴａＯ3 （ＬＴ）
からなる基板３１上にマスク３２を設けて安息香酸等の
酸溶液３３中に浸漬してプロトン交換を行い、熱処理に
より分極反転させた後、硝酸リチウム等のリチウムイオ
ンを含む酸溶液３７中に浸漬し、プロトン交換により残
留プロトン３６を除去する。そして、基板１上に光導波
路３８をプロトン交換により形成する。
る分極反転素子の製造方法に関し、残留プロトンを除去
して素子の変換効率、結合特性を向上させることを目的
とする。 【構成】 リチウムタンタレートＬｉＴａＯ3 （ＬＴ）
からなる基板３１上にマスク３２を設けて安息香酸等の
酸溶液３３中に浸漬してプロトン交換を行い、熱処理に
より分極反転させた後、硝酸リチウム等のリチウムイオ
ンを含む酸溶液３７中に浸漬し、プロトン交換により残
留プロトン３６を除去する。そして、基板１上に光導波
路３８をプロトン交換により形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン交換処理により
分極反転させる分極反転素子の製造方法に関する。
分極反転させる分極反転素子の製造方法に関する。
【０００２】近年、光ディスク記録密度をあげるためな
ど回折限界まで集光する光源等として、短波長の光源が
要求されている。半導体レーザー自身の短波長化にはま
だ時間がかかるため、レーザー光の短波長化をおこなう
手段として、第二高調波発生（ＳＨＧ）素子が期待され
ている。
ど回折限界まで集光する光源等として、短波長の光源が
要求されている。半導体レーザー自身の短波長化にはま
だ時間がかかるため、レーザー光の短波長化をおこなう
手段として、第二高調波発生（ＳＨＧ）素子が期待され
ている。
【０００３】また情報処理の分野では、周波帯の制限な
どからより高周波を用いた通信が要求されており、その
ためのフィルタ等変復調回路にはより速い応答が求めら
れる。この高周波領域のフィルタとして弾性波素子は注
目されている。同様に、コンピューターのクロック等の
高周波発振素子としても、弾性波素子は注目されてい
る。
どからより高周波を用いた通信が要求されており、その
ためのフィルタ等変復調回路にはより速い応答が求めら
れる。この高周波領域のフィルタとして弾性波素子は注
目されている。同様に、コンピューターのクロック等の
高周波発振素子としても、弾性波素子は注目されてい
る。
【０００４】ＳＨＧ素子においては、変換効率を向上さ
せること、表面弾性波素子については高周波化すること
が望まれている。
せること、表面弾性波素子については高周波化すること
が望まれている。
【０００５】
【従来の技術】図４に、従来のＳＨＧ素子を説明するた
めの図を示す。図４（Ａ）のＳＨＧ素子１１A は、放射
モードとの位相整合をとる、いわゆるチェレンコフ放射
型のもので、ＬｉＮｂＯ3 （リチウムナイオベート）、
ＬｉＴａＯ3 （リチウムタンタレート）等の強誘電体か
ら成る基板１２の表面上に、光導波路１３を形成したも
のである。
めの図を示す。図４（Ａ）のＳＨＧ素子１１A は、放射
モードとの位相整合をとる、いわゆるチェレンコフ放射
型のもので、ＬｉＮｂＯ3 （リチウムナイオベート）、
ＬｉＴａＯ3 （リチウムタンタレート）等の強誘電体か
ら成る基板１２の表面上に、光導波路１３を形成したも
のである。
【０００６】光導波路１３は、基板１２の表面を安息香
酸やリン酸等でプロトン交換して形成したもので、この
内部に基本波を閉じ込めて、第二高調波の放射モードと
位相をとるものである。
酸やリン酸等でプロトン交換して形成したもので、この
内部に基本波を閉じ込めて、第二高調波の放射モードと
位相をとるものである。
【０００７】しかし、この方式ではビーム形状が細い眉
毛のように歪んでしまい、μｍ程度まで集光することが
できず、光ディスク等への応用が困難である。
毛のように歪んでしまい、μｍ程度まで集光することが
できず、光ディスク等への応用が困難である。
【０００８】そこで、図４（Ｂ）に示すような、擬似位
相整合（ＱＰＭ）型のＳＨＧ素子が考えられている。図
４（Ｂ）において、ＳＨＧ素子１１B は、前述と同様の
基板１２上に光導波路１３が形成されており、同一面上
に基板１の分極方向をそのまま維持してなる分極非反転
領域１４と、分極方向を部分的に反転させてなる分極反
転領域１５が一定の周期で光の進行方向に交互に配列形
成されている。
相整合（ＱＰＭ）型のＳＨＧ素子が考えられている。図
４（Ｂ）において、ＳＨＧ素子１１B は、前述と同様の
基板１２上に光導波路１３が形成されており、同一面上
に基板１の分極方向をそのまま維持してなる分極非反転
領域１４と、分極方向を部分的に反転させてなる分極反
転領域１５が一定の周期で光の進行方向に交互に配列形
成されている。
【０００９】分極非反転領域１４と分極反転領域１５の
幅および配列周期は基本波と第２高調波の位相が擬似的
に整合するよう定められており、かかる第２高調波発生
素子の光導波路１３に例えば図の左側から基本波を入射
させると、光導波路１３を伝播する間に第２高調波に変
換され光導波路１３から図の右側に出射される。
幅および配列周期は基本波と第２高調波の位相が擬似的
に整合するよう定められており、かかる第２高調波発生
素子の光導波路１３に例えば図の左側から基本波を入射
させると、光導波路１３を伝播する間に第２高調波に変
換され光導波路１３から図の右側に出射される。
【００１０】すなわち、周期的分極反転上に基本波を伝
播させることにより、擬似的に位相整合をとるものであ
るが、ビーム形状に歪みが無く、集光が容易であること
から光ディスクへの応用が可能となる。
播させることにより、擬似的に位相整合をとるものであ
るが、ビーム形状に歪みが無く、集光が容易であること
から光ディスクへの応用が可能となる。
【００１１】次に、図５に従来の弾性波素子を説明する
ための図を示し、図６に従来の分極反転型の弾性波素子
を説明するための図を示す。
ための図を示し、図６に従来の分極反転型の弾性波素子
を説明するための図を示す。
【００１２】図５（Ａ），（Ｂ）は、矢印方向（図面
上、下から上方向）に分極するリチウムタンタレート
（ＬＴ）又はリチウムナイオベート（ＬＮ）の基板１６
の両端に電極１７ａ，１７ｂを形成し（図５（Ａ））、
電極１７ａ側から電界を印加すると、図５（Ｂ）に示す
ように歪みを生じる。
上、下から上方向）に分極するリチウムタンタレート
（ＬＴ）又はリチウムナイオベート（ＬＮ）の基板１６
の両端に電極１７ａ，１７ｂを形成し（図５（Ａ））、
電極１７ａ側から電界を印加すると、図５（Ｂ）に示す
ように歪みを生じる。
【００１３】このような弾性波素子は、基板１６を薄く
することにより、高周波応答が可能になるが、強度が低
下して作製が困難となる。
することにより、高周波応答が可能になるが、強度が低
下して作製が困難となる。
【００１４】そこで、図６（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、互いに分離方向を反転させたＬＴ（又はＬＮ）の基
板１８ａ，１８ｂの両端に電極１９ａ，１９ｂを形成し
（図６（Ａ））、電界を印加すると、互いに反対方向に
歪みを生じる。すなわち、圧電材としての基板１８ａ，
１８ｂに平面上の分極反転を施すことにより、共振周波
数を２倍にすることができる。
に、互いに分離方向を反転させたＬＴ（又はＬＮ）の基
板１８ａ，１８ｂの両端に電極１９ａ，１９ｂを形成し
（図６（Ａ））、電界を印加すると、互いに反対方向に
歪みを生じる。すなわち、圧電材としての基板１８ａ，
１８ｂに平面上の分極反転を施すことにより、共振周波
数を２倍にすることができる。
【００１５】図４及び図６の基板に分極反転を施す方法
としてプロトン交換法と、拡散法がある。
としてプロトン交換法と、拡散法がある。
【００１６】ここで、図７にリチウムタンタレートを使
用した場合の分極反転を説明するための図を示し、図８
にリチウムナイオベートを使用した場合の分極反転を説
明するための図を示す。
用した場合の分極反転を説明するための図を示し、図８
にリチウムナイオベートを使用した場合の分極反転を説
明するための図を示す。
【００１７】図７（Ａ），（Ｂ）はプロトン交換法を示
したもので、図面上下向きに分極するリチウムタンタレ
ート（ＬＴ）の基板２０を２００〜２６０℃の安息香酸
等の酸溶液２１中に浸漬する。このとき、水素イオン
（Ｈ+ ）とリチウムイオン（Ｌｉ+ ）が交換され、図７
（Ｂ）に示すように、結晶表面にＨx Ｌｉ1-x ＴａＯ3
なる高屈折率の反転分極層２０ａが形成される。
したもので、図面上下向きに分極するリチウムタンタレ
ート（ＬＴ）の基板２０を２００〜２６０℃の安息香酸
等の酸溶液２１中に浸漬する。このとき、水素イオン
（Ｈ+ ）とリチウムイオン（Ｌｉ+ ）が交換され、図７
（Ｂ）に示すように、結晶表面にＨx Ｌｉ1-x ＴａＯ3
なる高屈折率の反転分極層２０ａが形成される。
【００１８】この場合、内部に入りこんだプロトンが基
板内に空間電場をつくると考えられることから、キュリ
ー点（６１０℃）直下の約５９０℃の温度で熱処理を行
うことにより反転分極された基板を得ることができる。
板内に空間電場をつくると考えられることから、キュリ
ー点（６１０℃）直下の約５９０℃の温度で熱処理を行
うことにより反転分極された基板を得ることができる。
【００１９】また、図８（Ａ），（Ｂ）は拡散法を示し
たもので、図面上上向きに分極するリチウムナイオベー
ト（ＬＮ）の基板２１上に、チタン膜２２を形成し（図
８（Ａ））、これを１０５０℃熱処理するものである。
この場合、チタン膜２２が熱拡散し、チタン拡散部分の
自発分極が反転して、分極反転層２１ａが形成されるも
のである（図８（Ｂ））。
たもので、図面上上向きに分極するリチウムナイオベー
ト（ＬＮ）の基板２１上に、チタン膜２２を形成し（図
８（Ａ））、これを１０５０℃熱処理するものである。
この場合、チタン膜２２が熱拡散し、チタン拡散部分の
自発分極が反転して、分極反転層２１ａが形成されるも
のである（図８（Ｂ））。
【００２０】この方法では、ＬＮは材料自体が光損傷を
起こ易く、分極反転層２１ａが浅く、実用上好ましくな
いものとされている。
起こ易く、分極反転層２１ａが浅く、実用上好ましくな
いものとされている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４（Ｂ）に
示すようなＱＰＭ型のＳＨＧ素子１１B を、プロトン交
換によって分極反転させると、プロトン濃度の高い部分
では、第２高調波発生のための非線形光学定数を低下さ
せると共に、分極反転時の残留プロトンが素子の変換効
率を低下させる。分極反転後のアニールによりプロトン
濃度を低下させることも行われているが、完全に残留プ
ロトンを除去することができないという問題がある。
示すようなＱＰＭ型のＳＨＧ素子１１B を、プロトン交
換によって分極反転させると、プロトン濃度の高い部分
では、第２高調波発生のための非線形光学定数を低下さ
せると共に、分極反転時の残留プロトンが素子の変換効
率を低下させる。分極反転後のアニールによりプロトン
濃度を低下させることも行われているが、完全に残留プ
ロトンを除去することができないという問題がある。
【００２２】また、分極反転後作製される光導波路も、
同様にプロトン交換で作製されるが、残留プロトンのた
めの基板自体の屈折率が上昇しており、閉じ込めのよい
光導波路が作製できないという問題がある。
同様にプロトン交換で作製されるが、残留プロトンのた
めの基板自体の屈折率が上昇しており、閉じ込めのよい
光導波路が作製できないという問題がある。
【００２３】一方、分極反転により作製された弾性波素
子では、残留プロトンのため圧電定数が低下し素子の電
気−機械結合特性を劣化させるという問題がある。
子では、残留プロトンのため圧電定数が低下し素子の電
気−機械結合特性を劣化させるという問題がある。
【００２４】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、残留プロトンを除去して素子の変換効率、結合
特性を向上させる分極反転素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
もので、残留プロトンを除去して素子の変換効率、結合
特性を向上させる分極反転素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、強誘電体か
らなる基板上に分極非反転領域と分極反転領域が交互に
形成され、これらと垂直方向に光導波路が形成される分
極反転素子の製造方法において、前記基板上に、前記分
極非反転領域及び分極反転領域を形成させるマスクを設
け、所定温度下の所定溶液中に浸漬してプロトン交換す
る第１の工程と、該プロトン交換した基板を、所定温度
で熱処理して分極反転させる第２の工程と、該熱処理し
た基板を、所定温度下の所定溶液中に浸漬して残留プロ
トンを除去する第３の工程と、該残留プロトンが除去さ
れた基板上に、形成された前記分極非反転領域及び分極
反転領域と垂直方向に前記光導波路を形成する第４の工
程と、を含む工程により解決される。
らなる基板上に分極非反転領域と分極反転領域が交互に
形成され、これらと垂直方向に光導波路が形成される分
極反転素子の製造方法において、前記基板上に、前記分
極非反転領域及び分極反転領域を形成させるマスクを設
け、所定温度下の所定溶液中に浸漬してプロトン交換す
る第１の工程と、該プロトン交換した基板を、所定温度
で熱処理して分極反転させる第２の工程と、該熱処理し
た基板を、所定温度下の所定溶液中に浸漬して残留プロ
トンを除去する第３の工程と、該残留プロトンが除去さ
れた基板上に、形成された前記分極非反転領域及び分極
反転領域と垂直方向に前記光導波路を形成する第４の工
程と、を含む工程により解決される。
【００２６】また、前記基板を、所定温度下の所定溶液
中に浸漬し、プロトン交換して高濃度層を形成する第１
の工程と、該プロトン交換した基板の高濃度層上に所定
形状のマスクを設け、所定温度下の所定溶液中に浸漬
し、周期的にプロトンを除去する第２の工程と、該プロ
トンを除去した基板を、所定温度で熱処理して分極反転
させる第３の工程と、該基板上に、形成された該分極非
反転領域及び分極反転領域と垂直方向に前記光導波路を
形成する第４の工程と、を含む工程によっても解決され
る。
中に浸漬し、プロトン交換して高濃度層を形成する第１
の工程と、該プロトン交換した基板の高濃度層上に所定
形状のマスクを設け、所定温度下の所定溶液中に浸漬
し、周期的にプロトンを除去する第２の工程と、該プロ
トンを除去した基板を、所定温度で熱処理して分極反転
させる第３の工程と、該基板上に、形成された該分極非
反転領域及び分極反転領域と垂直方向に前記光導波路を
形成する第４の工程と、を含む工程によっても解決され
る。
【００２７】さらに、圧電体からなる基板が分極反転さ
れ、両端に電極が形成される分極反転素子の製造方法に
おいて、前記基板を、所定温度下の所定溶液中に浸漬し
てプロトン交換により高濃度層を形成する第１の工程
と、該プロトン交換した基板を、所定温度で熱処理して
分極反転させる第２の工程と、該熱処理した基板を、所
定温度下の所定溶液中に浸漬して残留プロトンを除去す
る第３の工程と、該残留プロトンが除去され、分極反転
された該基板の両端に前記電極を形成する第４の工程
と、を含む工程によっても解決される。
れ、両端に電極が形成される分極反転素子の製造方法に
おいて、前記基板を、所定温度下の所定溶液中に浸漬し
てプロトン交換により高濃度層を形成する第１の工程
と、該プロトン交換した基板を、所定温度で熱処理して
分極反転させる第２の工程と、該熱処理した基板を、所
定温度下の所定溶液中に浸漬して残留プロトンを除去す
る第３の工程と、該残留プロトンが除去され、分極反転
された該基板の両端に前記電極を形成する第４の工程
と、を含む工程によっても解決される。
【００２８】この場合、前記基板をリチウムタンタレー
ト又はリチウムナイオベートで形成し、上述中、残留プ
ロトンを除去する所定溶液を、リチウムイオンを含む酸
溶液とする。
ト又はリチウムナイオベートで形成し、上述中、残留プ
ロトンを除去する所定溶液を、リチウムイオンを含む酸
溶液とする。
【００２９】
【作用】上述のように、リチウムタンタレートやリチウ
ムオイオベート等の基板のプロトン交換後に、リチウム
イオンを含む酸溶液中に浸漬して、残留プロトンを除去
する。
ムオイオベート等の基板のプロトン交換後に、リチウム
イオンを含む酸溶液中に浸漬して、残留プロトンを除去
する。
【００３０】これにより、強誘電体の基板で分極非反転
領域や分極反転領域を形成する場合に、屈折率を低下さ
せ、光導波路の閉じ込めを良好るすることが可能とな
る。すなわち、非線形光学定数の低下による素子の交換
効率の低下を防止することが可能となる。
領域や分極反転領域を形成する場合に、屈折率を低下さ
せ、光導波路の閉じ込めを良好るすることが可能とな
る。すなわち、非線形光学定数の低下による素子の交換
効率の低下を防止することが可能となる。
【００３１】また、圧電体の基板では、圧電定数の低下
を防止し、素子の電気−機械結合特性の劣化を防止する
ことが可能となる。
を防止し、素子の電気−機械結合特性の劣化を防止する
ことが可能となる。
【００３２】
【実施例】図１に、本発明の第１の実施例の製造工程図
を示す。図１において、強誘電体のリチウムタンタレー
ト（ＬＴ）からなり、分極方向が図面上、下向きの基板
３１上に金属膜のマスク３２を設ける。このマスク３２
は、基板３１上に後述する分極非反転領域及び分極非反
転領域を形成するためのものである。
を示す。図１において、強誘電体のリチウムタンタレー
ト（ＬＴ）からなり、分極方向が図面上、下向きの基板
３１上に金属膜のマスク３２を設ける。このマスク３２
は、基板３１上に後述する分極非反転領域及び分極非反
転領域を形成するためのものである。
【００３３】これを２００℃〜２６０℃の安息香酸やリ
ン酸等の酸溶液３３中に浸漬し、プロトン交換を行う
（図１（Ａ））。プロトン交換は、酸溶液３３中の水素
イオン（Ｈ+ ）と、基板３１中のリチウムイオン（Ｌｉ
+ ）とを交換する。
ン酸等の酸溶液３３中に浸漬し、プロトン交換を行う
（図１（Ａ））。プロトン交換は、酸溶液３３中の水素
イオン（Ｈ+ ）と、基板３１中のリチウムイオン（Ｌｉ
+ ）とを交換する。
【００３４】そして、プロトン交換後、基板３１を約５
９０℃で熱処理する（図１（Ｂ））。この熱処理によ
り、基板３１上でプロトン濃度がある一定値以上の部分
が分極反転し、分極非反転領域３４と分極反転領域３５
とを形成する。このとき、熱処理で分極反転後のプロト
ンは基板３１内へ一様に拡がる。これが基板３１内の残
留プロトン３６であり、Ｈ+ の高濃度領域となる。この
状態では基板３１の残留プロトン３６による非線形光学
定数の低下を招く。
９０℃で熱処理する（図１（Ｂ））。この熱処理によ
り、基板３１上でプロトン濃度がある一定値以上の部分
が分極反転し、分極非反転領域３４と分極反転領域３５
とを形成する。このとき、熱処理で分極反転後のプロト
ンは基板３１内へ一様に拡がる。これが基板３１内の残
留プロトン３６であり、Ｈ+ の高濃度領域となる。この
状態では基板３１の残留プロトン３６による非線形光学
定数の低下を招く。
【００３５】そこで、３００℃のＬｉＮＯ3 （硝酸リチ
ウム）等のリチウムイオンを含む酸溶液３７に浸漬して
イオン交換を行う（図１（Ｃ））。この場合のイオン交
換は、酸溶液中３７中のリチウムイオン（Ｌｉ+ ）と、
基板３１中の残留プロトン（Ｈ+ ）３６とを交換するも
ので、これにより残留プロトン３６が除去される。な
お、反転した分極は、低温では安定なため、保存され
る。これにより、非線形光学定数は回復する。
ウム）等のリチウムイオンを含む酸溶液３７に浸漬して
イオン交換を行う（図１（Ｃ））。この場合のイオン交
換は、酸溶液中３７中のリチウムイオン（Ｌｉ+ ）と、
基板３１中の残留プロトン（Ｈ+ ）３６とを交換するも
ので、これにより残留プロトン３６が除去される。な
お、反転した分極は、低温では安定なため、保存され
る。これにより、非線形光学定数は回復する。
【００３６】その後、プロトン交換により、基板３１上
に、分極非反転領域３４及び分極反転領域３５と垂直方
向に光導波路３８を形成する（図１（Ｄ））。この光導
波路３８の形成は、従来と同様に形成されるもので説明
は省略する。そして、これによりＱＰＭ型のＳＨＧ素子
（分極反転素子）３９が形成される。
に、分極非反転領域３４及び分極反転領域３５と垂直方
向に光導波路３８を形成する（図１（Ｄ））。この光導
波路３８の形成は、従来と同様に形成されるもので説明
は省略する。そして、これによりＱＰＭ型のＳＨＧ素子
（分極反転素子）３９が形成される。
【００３７】このように、残留プロトン３６を除去する
ことにより、残留プロトン３６により最大１／２（交換
効率で１／４）まで減少していた非線形光学定数をリチ
ウムイオンによりＬｉＴａＯ3 のバルク値付近まで回復
させることができる。
ことにより、残留プロトン３６により最大１／２（交換
効率で１／４）まで減少していた非線形光学定数をリチ
ウムイオンによりＬｉＴａＯ3 のバルク値付近まで回復
させることができる。
【００３８】また、残留プロトン３６を除去することに
より、基板３１内の屈折率を低下させることができ、光
導波路３８と基板３１との屈折率差を十分にとることが
でき、閉じ込めの良好な光導波路３８を形成することが
できる。これにより、素子の交換効率を向上させること
ができるものである。
より、基板３１内の屈折率を低下させることができ、光
導波路３８と基板３１との屈折率差を十分にとることが
でき、閉じ込めの良好な光導波路３８を形成することが
できる。これにより、素子の交換効率を向上させること
ができるものである。
【００３９】次に、図２に、本発明の第２実施例の製造
工程図を示す。図２において、前述と同様のＬＴの基板
３１を、２００℃〜２６０℃の安息香酸やリン酸等の酸
溶液３３中に浸漬し、プロトン交換（図１と同様）によ
りＨ+ の高濃度層４０を形成する（図２（Ａ））。
工程図を示す。図２において、前述と同様のＬＴの基板
３１を、２００℃〜２６０℃の安息香酸やリン酸等の酸
溶液３３中に浸漬し、プロトン交換（図１と同様）によ
りＨ+ の高濃度層４０を形成する（図２（Ａ））。
【００４０】この基板３１の高濃度層４０上に金属膜に
よるマスク３２を設け、約３００℃のＬｉＮＯ3 等のリ
チウムイオンを含む酸溶液３７中に浸漬する（図２
（Ｂ））。このとき、高濃度層４０のマスク３２の開口
部分でＨ+ ，Ｌｉ+ のプロトン交換が行われ、高濃度層
４０の他の部分はプロトン交換部３６として残留する。
よるマスク３２を設け、約３００℃のＬｉＮＯ3 等のリ
チウムイオンを含む酸溶液３７中に浸漬する（図２
（Ｂ））。このとき、高濃度層４０のマスク３２の開口
部分でＨ+ ，Ｌｉ+ のプロトン交換が行われ、高濃度層
４０の他の部分はプロトン交換部３６として残留する。
【００４１】そして、この基板３１を、約５９０℃で熱
処理を行うとイオン交換されたＬｉ + 領域は分極非反転
領域３４となり、高濃度のプロトン交換部３６が分極反
転して分極反転領域３５となる（図２（Ｃ））。
処理を行うとイオン交換されたＬｉ + 領域は分極非反転
領域３４となり、高濃度のプロトン交換部３６が分極反
転して分極反転領域３５となる（図２（Ｃ））。
【００４２】その後、図１と同様に、プロトン交換によ
り、基板３１上に、分極非反転領域３４及び分極反転領
域３５と垂直方向に光導波路３８を形成する（図１
（Ｄ））。
り、基板３１上に、分極非反転領域３４及び分極反転領
域３５と垂直方向に光導波路３８を形成する（図１
（Ｄ））。
【００４３】このように製造されたＳＨＧ素子３９は、
図１と同様のものであると共に、分極反転の反転部分と
非反転部分の比、及び形状を適宜制御することができ
る。
図１と同様のものであると共に、分極反転の反転部分と
非反転部分の比、及び形状を適宜制御することができ
る。
【００４４】次に、図３に、本発明の第３の実施例の製
造工程図を示す。図３において、圧電体でもあるＬＴの
基板３１を２００℃〜２６０℃の安息香酸やリン酸等の
酸溶液３３中に浸漬し、プロトン交換（図１と同様）に
よりＨ+ の高濃度層４０を形成する（図３（Ａ））。
造工程図を示す。図３において、圧電体でもあるＬＴの
基板３１を２００℃〜２６０℃の安息香酸やリン酸等の
酸溶液３３中に浸漬し、プロトン交換（図１と同様）に
よりＨ+ の高濃度層４０を形成する（図３（Ａ））。
【００４５】この基板３１を、約５９０℃で熱処理する
（図３（Ｂ））。この熱処理により、基板３１上でプロ
トン濃度がある一定値以上の部分が分極反転し、分極非
反転部４１と分極反転部４２とを形成する。このとき、
熱処理で分極反転後のプロトンは基板３１内へ一様に拡
がる。これが基板３１内の残留プロトン３６であり、Ｈ
+ の高濃度領域となる。この状態では基板３１の残留プ
ロトン３６による圧電定数の低下を招く。
（図３（Ｂ））。この熱処理により、基板３１上でプロ
トン濃度がある一定値以上の部分が分極反転し、分極非
反転部４１と分極反転部４２とを形成する。このとき、
熱処理で分極反転後のプロトンは基板３１内へ一様に拡
がる。これが基板３１内の残留プロトン３６であり、Ｈ
+ の高濃度領域となる。この状態では基板３１の残留プ
ロトン３６による圧電定数の低下を招く。
【００４６】そこで、３００℃のＬｉＮＯ3 （硝酸リチ
ウム）等のリチウムイオンを含む酸溶液３７に浸漬して
プロトン交換を行う（図３（Ｃ））。この場合のプロト
ン交換は、酸溶液中３７中のリチウムイオン（Ｌｉ+ ）
と、基板３１中の残留プロトン（Ｈ+ ）３６とを交換す
るもので、これにより残留プロトン３６が除去される。
なお、反転した分極は、低温では安定なため、保存され
る。これにより、圧電定数は回復する。
ウム）等のリチウムイオンを含む酸溶液３７に浸漬して
プロトン交換を行う（図３（Ｃ））。この場合のプロト
ン交換は、酸溶液中３７中のリチウムイオン（Ｌｉ+ ）
と、基板３１中の残留プロトン（Ｈ+ ）３６とを交換す
るもので、これにより残留プロトン３６が除去される。
なお、反転した分極は、低温では安定なため、保存され
る。これにより、圧電定数は回復する。
【００４７】その後、プロトン交換により、基板３１上
に、分極非反転部４１及び分極反転部４２上に、それぞ
れ蒸着等により、電極４３ａ，４３ｂを形成する（図３
（Ｄ））。
に、分極非反転部４１及び分極反転部４２上に、それぞ
れ蒸着等により、電極４３ａ，４３ｂを形成する（図３
（Ｄ））。
【００４８】このようにして製造された弾性波素子４４
は、残留プロトンが除去されることから、圧電定数を向
上させることができる。
は、残留プロトンが除去されることから、圧電定数を向
上させることができる。
【００４９】なお、上記第１〜第３の実施例では、基板
３１にリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ3 ）を使用し
た場合を示しているが、リチウムナイオベート（ＬｉＮ
ｂＯ 3 ）を使用しても同様である。
３１にリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ3 ）を使用し
た場合を示しているが、リチウムナイオベート（ＬｉＮ
ｂＯ 3 ）を使用しても同様である。
【００５０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、リチウム
タンタレートやリチウムナイオベート等の基板のプロト
ン交換後に、リチウムイオンを含む酸溶液中に浸漬し
て、残留プロトンを除去することにより、素子の交換効
率、結合特性を向上させることができる。
タンタレートやリチウムナイオベート等の基板のプロト
ン交換後に、リチウムイオンを含む酸溶液中に浸漬し
て、残留プロトンを除去することにより、素子の交換効
率、結合特性を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の製造工程図である。
【図２】本発明の第２の実施例の製造工程図である。
【図３】本発明の第３の実施例の製造工程図である。
【図４】従来のＳＨＧ素子を説明するための図である。
【図５】従来の弾性波素子を説明するための図である。
【図６】従来の分極反転型の弾性波素子を説明するため
の図である。
の図である。
【図７】従来のリチウムタンタレートを使用した場合の
分極反転を説明するための図である。
分極反転を説明するための図である。
【図８】従来のリチウムナイオベートを使用した場合の
分極反転を説明するための図である。
分極反転を説明するための図である。
３１ 基板 ３２ マスク ３３ 酸溶液 ３４ 分極非反転領域 ３５ 分極反転領域 ３６ 残留プロトン ３７ 酸溶液（ＬｉＮＯ3 ） ３８ 光導波路 ３９ ＳＨＧ素子 ４０ 高濃度層 ４１ 分極非反転部 ４２ 分極反転部 ４３ａ，４３ｂ 電極 ４４ 弾性波素子
Claims (4)
- 【請求項１】 強誘電体からなる基板（３１）上に分極
非反転領域（３４）と分極反転領域（３５）が交互に形
成され、これらと垂直方向に光導波路（３８）が形成さ
れる分極反転素子の製造方法において、 前記基板（３１）上に、前記分極非反転領域（３４）及
び分極反転領域（３５）を形成させるマスク（３２）を
設け、所定温度下の所定溶液中（３３）に浸漬してプロ
トン交換する第１の工程と、 該プロトン交換した基板（３１）を、所定温度で熱処理
して分極反転させる第２の工程と、 該熱処理した基板（３１）を、所定温度下の所定溶液中
（３７）に浸漬して残留プロトン（３６）を除去する第
３の工程と、 該残留プロトン（３６）が除去された基板（３１）上
に、形成された前記分極非反転領域（３４）及び分極反
転領域（３５）と垂直方向に前記光導波路（３８）を形
成する第４の工程と、 を含むことを特徴とする分極反転素子の製造方法。 - 【請求項２】 強誘電体からなる基板（３１）上に分極
非反転領域（３４）と分極反転領域（３５）が交互に形
成され、これらと垂直方向に光導波路（３８）が形成さ
れる分極反転素子の製造方法において、 前記基板（３１）を、所定温度下の所定溶液（３３）中
に浸漬し、プロトン交換して高濃度層（４０）を形成す
る第１の工程と、 該プロトン交換した基板（３１）の高濃度層（４０）上
に所定形状のマスク（３２）を設け、所定温度下の所定
溶液（３７）中に浸漬し、周期的にプロトンを除去する
第２の工程と、 該プロトン（３６）を除去した基板（３１）を、所定温
度で熱処理して分極反転させる第３の工程と、 該基板（３１）上に、形成された該分極非反転領域（３
４）及び分極反転領域（３５）と垂直方向に前記光導波
路（３８）を形成する第４の工程と、 を含むことを特徴とする分極反転素子の製造方法。 - 【請求項３】 圧電体からなる基板（３１）が分極反転
され、両端に電極（４３ａ，４３ｂ）が形成される分極
反転素子の製造方法において、 前記基板（３１）を、所定温度下の所定溶液（３２）中
に浸漬し、プロトン交換により高濃度層（４０）を形成
する第１の工程と、 該プロトン交換した基板（３１）を、所定温度で熱処理
して分極反転させる第２の工程と、 該熱処理した基板（３１）を、所定温度下の所定溶液
（３７）中に浸漬して残留プロトン（３６）を除去する
第３の工程と、 該残留プロトン（３６）が除去され、分極反転された該
基板（３１）の両端に前記電極（４３ａ，４３ｂ）を形
成する第４の工程と、 を含むことを特徴とする分極反転素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記基板（３１）をリチウムタンタレー
ト又はリチウムナイオベートで形成し、 前記残留プロトンを除去する所定溶液を、リチウムイオ
ンを含む酸溶液（３７）とすることを特徴とする請求項
１乃至３記載の分極反転素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049705A JPH05249522A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 分極反転素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049705A JPH05249522A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 分極反転素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05249522A true JPH05249522A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12838609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4049705A Withdrawn JPH05249522A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 分極反転素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05249522A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021515989A (ja) * | 2018-03-12 | 2021-06-24 | ソイテック | アルカリ金属に基づく強誘電体材料の薄層を作製するためのプロセス |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4049705A patent/JPH05249522A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021515989A (ja) * | 2018-03-12 | 2021-06-24 | ソイテック | アルカリ金属に基づく強誘電体材料の薄層を作製するためのプロセス |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |