JPH06305889A - 導波路結晶及びその製造法 - Google Patents
導波路結晶及びその製造法Info
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- JPH06305889A JPH06305889A JP5102289A JP10228993A JPH06305889A JP H06305889 A JPH06305889 A JP H06305889A JP 5102289 A JP5102289 A JP 5102289A JP 10228993 A JP10228993 A JP 10228993A JP H06305889 A JPH06305889 A JP H06305889A
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- oxide
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Abstract
(57)【要約】
【構成】ペロブスカイト単結晶基板上にＴｉ、Ｇａドー
プペロブスカイトの薄膜結晶を形成したペロブスカイト
薄膜導波路結晶。 【効果】この単結晶は、レーザー発振効率の高い、小型
の波長可変レーザー及び光増幅素子として利用できる。
プペロブスカイトの薄膜結晶を形成したペロブスカイト
薄膜導波路結晶。 【効果】この単結晶は、レーザー発振効率の高い、小型
の波長可変レーザー及び光増幅素子として利用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光材料として有用で
あり又、光計測、光情報処理、光医療、光プロセッシン
グ等コヒーレント光を利用する分野において、各種光デ
バイス、例えばレーザー素子、光増幅素子の小型、高効
率化さらにファイバーとのカップリングに有効なチタン
ドープペロブスカイト光導波路結晶及びその製造法に関
する。
あり又、光計測、光情報処理、光医療、光プロセッシン
グ等コヒーレント光を利用する分野において、各種光デ
バイス、例えばレーザー素子、光増幅素子の小型、高効
率化さらにファイバーとのカップリングに有効なチタン
ドープペロブスカイト光導波路結晶及びその製造法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光導波路結晶としてはレーザー用
半導体が知られている。また、非半導体の光導波路結晶
としては、例えば、イオン交換法を利用して光導波路を
形成したものでは、Ｎｄを添加したＬｉＮｂＯ3 導波路
結晶、ＫＴｉＯＰＯ4 結晶などが知られている。スパッ
タ法により薄膜光導波路を形成したものは、Ｎｄあるい
はＣｒを添加したＹ3 Ｇａ5 Ｏ12（M.YAMAGA et al、Ja
panese Journal of Applied Physics.23,312(1984)、Jo
urnal of Luminesence 39,335(1988))が知られている。
又、イオン注入により光導波路を形成した結晶は、Ｈｅ
+ イオン注入によるＮｄ：Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12（S.J.Field
et al,IEEE Journal of QUANTUM Electoronics 27,423
(1991) 、P.J.Chandler et al, Nuclear Instruments a
nd Methodsin Physics Research B59/60,1223(1991))、
Ｈｅ+ イオン注入によるＫＮｂＯ3 (D.Flick et al,Appl
ied Physics Letter 59,3213(1991))、Ｃ+ イオン注入
によるサファイア( P.D.Townsend et al,ElectronicsLe
tter 26,1193(1990)) 等が知られている。
半導体が知られている。また、非半導体の光導波路結晶
としては、例えば、イオン交換法を利用して光導波路を
形成したものでは、Ｎｄを添加したＬｉＮｂＯ3 導波路
結晶、ＫＴｉＯＰＯ4 結晶などが知られている。スパッ
タ法により薄膜光導波路を形成したものは、Ｎｄあるい
はＣｒを添加したＹ3 Ｇａ5 Ｏ12（M.YAMAGA et al、Ja
panese Journal of Applied Physics.23,312(1984)、Jo
urnal of Luminesence 39,335(1988))が知られている。
又、イオン注入により光導波路を形成した結晶は、Ｈｅ
+ イオン注入によるＮｄ：Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12（S.J.Field
et al,IEEE Journal of QUANTUM Electoronics 27,423
(1991) 、P.J.Chandler et al, Nuclear Instruments a
nd Methodsin Physics Research B59/60,1223(1991))、
Ｈｅ+ イオン注入によるＫＮｂＯ3 (D.Flick et al,Appl
ied Physics Letter 59,3213(1991))、Ｃ+ イオン注入
によるサファイア( P.D.Townsend et al,ElectronicsLe
tter 26,1193(1990)) 等が知られている。
【０００３】本発明は新規なチタンドープペロブスカイ
ト光導波路結晶に関するものである
ト光導波路結晶に関するものである
【０００４】。
【発明が解決しようとする課題】本発明は、可視光域
（４００〜６００nm）で波長可変のレーザー発振材料と
して有用なチタンドープペロブスカイト単結晶で、素子
の小型化、レーザー発振効率の高効率化が可能な薄膜光
導波路を有する結晶およびその製造法を提供することを
目的とするものある。
（４００〜６００nm）で波長可変のレーザー発振材料と
して有用なチタンドープペロブスカイト単結晶で、素子
の小型化、レーザー発振効率の高効率化が可能な薄膜光
導波路を有する結晶およびその製造法を提供することを
目的とするものある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
の解決のため、チタンドープペロブスカイト単結晶の基
板上にＴｉとＧａを共ドープして薄膜導波路を形成した
ものは、Ｔｉ単独ドープのペロブスカイト（屈折率１．
９３〜１．９６) に比べて成長薄膜の屈折率が高くなる
ことを見出だし、平面型のチタンサファイア薄膜導波路
結晶を得るとの知見を得た。
の解決のため、チタンドープペロブスカイト単結晶の基
板上にＴｉとＧａを共ドープして薄膜導波路を形成した
ものは、Ｔｉ単独ドープのペロブスカイト（屈折率１．
９３〜１．９６) に比べて成長薄膜の屈折率が高くなる
ことを見出だし、平面型のチタンサファイア薄膜導波路
結晶を得るとの知見を得た。
【０００６】即ち本発明は、組成式ＡＢＡｌＯ4 で表さ
れるペロブスカイト単結晶基板上に組成式ＡＢＴｉxＧ
ａyＡｌ1-x-yＯ4 （前記両組成式においてＡ：Ｃａ2+又
はＳｒ2+、Ｂ：Ｙ3+又はＧｄ3+、Ｌａ3+から選ばれる一
種、及び０．００１≦ｘ≦０．１、０．０１≦ｙ≦０．
１）で表されるペロブスカイト薄膜結晶を形成したチタ
ンドープペロブスカイト薄膜導波路結晶に関するもので
ある。
れるペロブスカイト単結晶基板上に組成式ＡＢＴｉxＧ
ａyＡｌ1-x-yＯ4 （前記両組成式においてＡ：Ｃａ2+又
はＳｒ2+、Ｂ：Ｙ3+又はＧｄ3+、Ｌａ3+から選ばれる一
種、及び０．００１≦ｘ≦０．１、０．０１≦ｙ≦０．
１）で表されるペロブスカイト薄膜結晶を形成したチタ
ンドープペロブスカイト薄膜導波路結晶に関するもので
ある。
【０００７】次に本発明を詳細に説明する。本発明では
基板として組成式ＡＢＡｌＯ4 （Ａ：Ｃａ2+又はＳ
ｒ2+、Ｂ：Ｙ3+、Ｇｄ3+、Ｌａ3+から選ばれる一種）で
表されるペロブスカイト単結晶を用いる。基板結晶上に
形成する薄膜導波路は、ＴｉとＧａを共ドープしたペロ
ブスカイト結晶で、組成式ＡＢＴｉxＧａyＡｌ1-x-yＯ
4 （Ａ：Ｃａ2+又はＳｒ2+、Ｂ：Ｙ3+、Ｇｄ3+、Ｌａ3+
から選ばれる一種、０．００１≦ｘ≦０．１、０．０１
≦ｙ≦０．１）で表される。導波路の膜厚は通常１〜１
０μm である。
基板として組成式ＡＢＡｌＯ4 （Ａ：Ｃａ2+又はＳ
ｒ2+、Ｂ：Ｙ3+、Ｇｄ3+、Ｌａ3+から選ばれる一種）で
表されるペロブスカイト単結晶を用いる。基板結晶上に
形成する薄膜導波路は、ＴｉとＧａを共ドープしたペロ
ブスカイト結晶で、組成式ＡＢＴｉxＧａyＡｌ1-x-yＯ
4 （Ａ：Ｃａ2+又はＳｒ2+、Ｂ：Ｙ3+、Ｇｄ3+、Ｌａ3+
から選ばれる一種、０．００１≦ｘ≦０．１、０．０１
≦ｙ≦０．１）で表される。導波路の膜厚は通常１〜１
０μm である。
【０００８】このような条件の組成とすることにより、
基板層との適度の屈折率差が生じ導波路として有効に機
能する。通常、本発明の導波路膜の屈折率が約１．９８
〜１．９９付近である。特にＧａの組成（ｙ）が０．０
１未満では前記した屈折率差が小さく、又、０．１より
大では逆に屈折率差が必要以上に大きくなり導波モード
がいわゆるマルチになり好ましくない。好ましい導波路
膜の膜厚は１〜１０μm の範囲で、更に好ましくは膜厚
２μm 以下であり、膜の屈折率１．９９以下のものであ
る。これは前記したＧａの組成を前記した範囲内で比較
的少ない範囲とすることで得られる。本発明のＴｉ、Ｇ
ａドープペロブスカイト薄膜導波路結晶の形状は前述の
とおり基板結晶の一表面にある厚さの導波路部分が形成
された形状である。
基板層との適度の屈折率差が生じ導波路として有効に機
能する。通常、本発明の導波路膜の屈折率が約１．９８
〜１．９９付近である。特にＧａの組成（ｙ）が０．０
１未満では前記した屈折率差が小さく、又、０．１より
大では逆に屈折率差が必要以上に大きくなり導波モード
がいわゆるマルチになり好ましくない。好ましい導波路
膜の膜厚は１〜１０μm の範囲で、更に好ましくは膜厚
２μm 以下であり、膜の屈折率１．９９以下のものであ
る。これは前記したＧａの組成を前記した範囲内で比較
的少ない範囲とすることで得られる。本発明のＴｉ、Ｇ
ａドープペロブスカイト薄膜導波路結晶の形状は前述の
とおり基板結晶の一表面にある厚さの導波路部分が形成
された形状である。
【０００９】本発明の結晶で、ペロブスカイト単結晶上
に薄膜導波路を形成するにはスパッタリング法を用い
る。この際用いるターゲットとしては、Ｃａ2+又はＳｒ
2+（Ａ）の炭酸塩又は酸化物、Ｙ3+、Ｇｄ3+、Ｌａ3+か
ら選ばれる一種（Ｂ´）の酸化物、Ｔｉ2+又はＴｉ3+の
酸化物、Ａｌ3+の酸化物を、Ａ：Ｂ：Ｔｉ：Ａｌ（原子
比）＝１：１：ｘ：ｙ：１−ｘ−ｙの量比となるように
調整して焼結した焼結体を用い、ｒｆスパッタによりペ
ロブスカイト単結晶基板上に薄膜を形成する。
に薄膜導波路を形成するにはスパッタリング法を用い
る。この際用いるターゲットとしては、Ｃａ2+又はＳｒ
2+（Ａ）の炭酸塩又は酸化物、Ｙ3+、Ｇｄ3+、Ｌａ3+か
ら選ばれる一種（Ｂ´）の酸化物、Ｔｉ2+又はＴｉ3+の
酸化物、Ａｌ3+の酸化物を、Ａ：Ｂ：Ｔｉ：Ａｌ（原子
比）＝１：１：ｘ：ｙ：１−ｘ−ｙの量比となるように
調整して焼結した焼結体を用い、ｒｆスパッタによりペ
ロブスカイト単結晶基板上に薄膜を形成する。
【００１０】形成する薄膜の膜厚は１〜１０μm の範囲
であり、導波モードを単一とする上で膜厚は２μm 以下
とすることが好ましい。
であり、導波モードを単一とする上で膜厚は２μm 以下
とすることが好ましい。
【００１１】この方法で用いるスパッタリングガスとし
ては、１０-3〜１０-4torrの分圧のＡｒガスが好まし
い。スパッタリングの際には基板ペロブスカイト単結晶
を約７００以上に加熱することにより薄膜導波路を持つ
結晶が得られる。基板加熱温度が７００より低い場合は
得られる薄膜は非晶質となり、このものを結晶化させる
ために還元雰囲気（酸素分圧１０-8〜１０-11 atm)ある
いは不活性雰囲気（Ａｒ、Ｈｅ）下、１２００℃以上で
加熱熟成することにより光学的品質の高いペロブスカイ
ト薄膜導波路結晶が得られる。
ては、１０-3〜１０-4torrの分圧のＡｒガスが好まし
い。スパッタリングの際には基板ペロブスカイト単結晶
を約７００以上に加熱することにより薄膜導波路を持つ
結晶が得られる。基板加熱温度が７００より低い場合は
得られる薄膜は非晶質となり、このものを結晶化させる
ために還元雰囲気（酸素分圧１０-8〜１０-11 atm)ある
いは不活性雰囲気（Ａｒ、Ｈｅ）下、１２００℃以上で
加熱熟成することにより光学的品質の高いペロブスカイ
ト薄膜導波路結晶が得られる。
【００１２】
【実施例】次に実施例で本発明を更に詳細に説明する。
【００１３】実施例１ 組成がＣａＹＡｌＯ4 で表されるペロブスカイト板状単
結晶を基板として用い、スパッタ用ターゲットとして、
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ
2 Ｏ3 ）、酸化チタン（Ｔｉ2 Ｏ3 ）、酸化ガリウム
（Ｇａ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ) を、
原子比でＣａ：Ｙ：Ｔｉ：Ｇａ：Ａｌ＝１：１：０．０
１：０．０５：０．９４に調整した焼結体を用いた。基
板を８００℃に加熱して、４×１０-4torrのＡｒガス雰
囲気下で１０ A/minで成膜した。得られたペロブスカイ
ト薄膜導波路の薄膜厚は１．２μｍであった。
結晶を基板として用い、スパッタ用ターゲットとして、
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ
2 Ｏ3 ）、酸化チタン（Ｔｉ2 Ｏ3 ）、酸化ガリウム
（Ｇａ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ) を、
原子比でＣａ：Ｙ：Ｔｉ：Ｇａ：Ａｌ＝１：１：０．０
１：０．０５：０．９４に調整した焼結体を用いた。基
板を８００℃に加熱して、４×１０-4torrのＡｒガス雰
囲気下で１０ A/minで成膜した。得られたペロブスカイ
ト薄膜導波路の薄膜厚は１．２μｍであった。
【００１４】薄膜部分の元素分析はＸ線マイクロアナラ
イザーで行い、ほぼ用いたターゲットの組成の膜である
ことを確認した。又、膜の結晶構造は電子線回折でチタ
ンドープペロブスカであることを確認した。
イザーで行い、ほぼ用いたターゲットの組成の膜である
ことを確認した。又、膜の結晶構造は電子線回折でチタ
ンドープペロブスカであることを確認した。
【００１５】実施例２ 実施例１で用いた基板上に、ＣａＣＯ3 、酸化ガドリニ
ウム（Ｇｄ2 Ｏ3 ）、酸化チタン（Ｔｉ2 Ｏ3 ）、酸化
ガリウム（Ｇａ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ
3 ) を、原子比でＣａ：Ｇｄ：Ｔｉ：Ｇａ：Ａｌ＝１：
１：０．０１：０．０５：０．９４に調整した焼結体を
スパッタリングターゲットとして用い、基板温度６００
℃、４×１０-4torrのＡｒ雰囲気下で１０ A/minで成膜
した。得られた膜を１７５０℃、酸素分圧１０-8atm で
加熱熟成した。得られた薄膜の膜厚は１．５μm であっ
た。薄膜の元素分析及び結晶構造は実施例１と同様な方
法で行い同例と同じ結果であることを確認した。
ウム（Ｇｄ2 Ｏ3 ）、酸化チタン（Ｔｉ2 Ｏ3 ）、酸化
ガリウム（Ｇａ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ
3 ) を、原子比でＣａ：Ｇｄ：Ｔｉ：Ｇａ：Ａｌ＝１：
１：０．０１：０．０５：０．９４に調整した焼結体を
スパッタリングターゲットとして用い、基板温度６００
℃、４×１０-4torrのＡｒ雰囲気下で１０ A/minで成膜
した。得られた膜を１７５０℃、酸素分圧１０-8atm で
加熱熟成した。得られた薄膜の膜厚は１．５μm であっ
た。薄膜の元素分析及び結晶構造は実施例１と同様な方
法で行い同例と同じ結果であることを確認した。
【００１６】実施例３ 実施例１で用いた基板上に、ＣａＣＯ3 、酸化ランタン
（Ｌａ2 Ｏ3 ）、酸化チタン（Ｔｉ2 Ｏ3 ）、酸化ガリ
ウム（Ｇａ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 )
を、原子比でＣａ：Ｇｄ：Ｔｉ：Ｇａ：Ａｌ＝１：１：
０．００５：０．０５：０．９４５に調整した焼結体を
スパッタリングターゲットとして用い、基板温度８００
℃、４×１０-4torrのＡｒ雰囲気でスパッタし１０ A/m
inで成膜した。得られた薄膜の膜厚は１μm であった。
薄膜の元素分析及び結晶構造は実施例１と同様な方法で
行い同例と同じ結果であることを確認した。
（Ｌａ2 Ｏ3 ）、酸化チタン（Ｔｉ2 Ｏ3 ）、酸化ガリ
ウム（Ｇａ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 )
を、原子比でＣａ：Ｇｄ：Ｔｉ：Ｇａ：Ａｌ＝１：１：
０．００５：０．０５：０．９４５に調整した焼結体を
スパッタリングターゲットとして用い、基板温度８００
℃、４×１０-4torrのＡｒ雰囲気でスパッタし１０ A/m
inで成膜した。得られた薄膜の膜厚は１μm であった。
薄膜の元素分析及び結晶構造は実施例１と同様な方法で
行い同例と同じ結果であることを確認した。
【００１７】
【発明の効果】本発明の単結晶は、レーザー発振効率の
高い、小型の波長可変レーザー及び光増幅素子として有
効に利用できる。
高い、小型の波長可変レーザー及び光増幅素子として有
効に利用できる。
【００１８】
Claims (4)
- 【請求項１】組成式ＡＢＡｌＯ4 で表されるペロブスカ
イト単結晶基板上に組成式ＡＢＴｉxＧａyＡｌ1-x-yＯ
4 （両組成式においてＡ：Ｃａ2+又はＳｒ2+、Ｂ：
Ｙ3+、Ｇｄ3+、Ｌａ3+から選ばれる一種、及び０．００
１≦ｘ≦０．１、０．０１≦ｙ≦０．１）で表されるペ
ロブスカイト薄膜結晶を形成したチタンドープペロブス
カイト薄膜導波路結晶。 - 【請求項２】ペロブスカイト単結晶基板上に、Ｃａ2+又
はＳｒ2+の炭酸塩又は酸化物、Ｙ3+、Ｇｄ3+、Ｌａ3+か
ら選ばれる一種の酸化物、Ｔｉ2+又はＴｉ3+の酸化物、
Ａｌ3+の酸化物を、Ａ（Ｃａ2+又はＳｒ2+）：Ｂ
（Ｙ3+、Ｇｄ3+、Ｌａ3+から選ばれる一種）：Ｔｉ：Ａ
ｌ（原子比）＝１：１：ｘ：ｙ：１−ｘ−ｙの量比とな
るように調整して焼結した焼結体をターゲットとしてス
パッタリング法により薄膜を形成することを特徴とする
チタンドープペロブスカイト薄膜導波路結晶の製造法。 - 【請求項３】スパッタリングガスとしてＡｒガスを用
い、ペロブスカイト単結晶基板を７００℃以上に加熱し
薄膜結晶を形成する請求項２記載の製造法。 - 【請求項４】ペロブスカイト単結晶基板を７００℃以下
としてスパッタリングして得たチタンドープペロブスカ
イト薄膜を酸素分圧１０-8〜１０-11 atm 又は不活性雰
囲気下で１２００℃以上で加熱熟成する請求項３記載の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5102289A JPH06305889A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 導波路結晶及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5102289A JPH06305889A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 導波路結晶及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06305889A true JPH06305889A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=14323459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5102289A Pending JPH06305889A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 導波路結晶及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06305889A (ja) |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP5102289A patent/JPH06305889A/ja active Pending
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