JPH0664996A - ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法Info
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- JPH0664996A JPH0664996A JP1622293A JP1622293A JPH0664996A JP H0664996 A JPH0664996 A JP H0664996A JP 1622293 A JP1622293 A JP 1622293A JP 1622293 A JP1622293 A JP 1622293A JP H0664996 A JPH0664996 A JP H0664996A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光伝搬損失の少ないニオブ酸リチウム単結晶
薄膜の製造方法を提供する。 【構成】 Ｌｉ2 ＯとＮｂ2 Ｏ5 よりなる溶質と少なく
ともＢ2 Ｏ3 を含む溶媒とを原料成分とした溶融液４を
形成し、これにニオブ酸リチウム単結晶基板６を浸漬す
る。これにより、基板６の表面には、光伝搬損失の小さ
な単結晶薄膜を成長させることが可能となる。
薄膜の製造方法を提供する。 【構成】 Ｌｉ2 ＯとＮｂ2 Ｏ5 よりなる溶質と少なく
ともＢ2 Ｏ3 を含む溶媒とを原料成分とした溶融液４を
形成し、これにニオブ酸リチウム単結晶基板６を浸漬す
る。これにより、基板６の表面には、光伝搬損失の小さ
な単結晶薄膜を成長させることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜光導波路型素子に
好適な光伝搬損失を低減したニオブ酸リチウム単結晶薄
膜の製造方法に関するものである。
好適な光伝搬損失を低減したニオブ酸リチウム単結晶薄
膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液相エピタキシャル（以後ＬＰＥと略
す）法を用いた単結晶薄膜の育成は、酸化物結晶或いは
化合物結晶の育成法として広く用いられている。中でも
等温回転ディッピングＬＰＥ法は、結晶性及び均一性面
で優れており、大面積の結晶育成にも有利であることが
知られている。ＬＰＥ法は、溶質成分と溶媒（フラック
ス）成分を混合した原料を液相温度以上に加熱・融解し
て育成用溶融液とするが、溶融液成分としてフラックス
を用いることから原理的にはフラックス法と略同様であ
る。ＬＰＥ法がフラックス法と異なる点は、ＬＰＥ法が
過冷却状態に保持した溶融液中に種結晶となる基板を浸
漬させ、その基板上に結晶を析出成長させるのに対し、
フラックス法は溶融液を徐冷しながら核の自由生成によ
り結晶を成長させる。このためフラックス法は育成時間
が長い、成分偏析による濃度バラツキが生じ易い等の欠
点があるが、ＬＰＥ法は基板を回転させながら基板上に
エピタキシャル成長させることから上記問題は生じ難
い。しかし、フラックス法と同様に溶媒となるフラック
ス成分を溶融液中に含むことから、このフラックス成分
が結晶中に混入し易いことがＬＰＥ法の欠点である。
す）法を用いた単結晶薄膜の育成は、酸化物結晶或いは
化合物結晶の育成法として広く用いられている。中でも
等温回転ディッピングＬＰＥ法は、結晶性及び均一性面
で優れており、大面積の結晶育成にも有利であることが
知られている。ＬＰＥ法は、溶質成分と溶媒（フラック
ス）成分を混合した原料を液相温度以上に加熱・融解し
て育成用溶融液とするが、溶融液成分としてフラックス
を用いることから原理的にはフラックス法と略同様であ
る。ＬＰＥ法がフラックス法と異なる点は、ＬＰＥ法が
過冷却状態に保持した溶融液中に種結晶となる基板を浸
漬させ、その基板上に結晶を析出成長させるのに対し、
フラックス法は溶融液を徐冷しながら核の自由生成によ
り結晶を成長させる。このためフラックス法は育成時間
が長い、成分偏析による濃度バラツキが生じ易い等の欠
点があるが、ＬＰＥ法は基板を回転させながら基板上に
エピタキシャル成長させることから上記問題は生じ難
い。しかし、フラックス法と同様に溶媒となるフラック
ス成分を溶融液中に含むことから、このフラックス成分
が結晶中に混入し易いことがＬＰＥ法の欠点である。
【０００３】このＬＰＥ法を、ＳＨＧ素子の導波路形成
に適用する場合は、例えば、薄膜形成前の基板表面にＴ
ｉ拡散法やプロトン交換法により分極反転部を格子状に
形成しておき、薄膜成長時にこの反転部を転写させるよ
うにする。ここで、フラックス成分として必要な条件
は、液相温度を実用温度域まで低下させる、溶質成
分を固溶する、結晶成長を妨げない、或いは溶質成
分を置換しない、等が上げられるが、これらはＬＰＥ法
の根本的な要因でもある。従って、フラックス成分の良
否でＬＰＥ法の成否が左右されると言っても過言ではな
い。
に適用する場合は、例えば、薄膜形成前の基板表面にＴ
ｉ拡散法やプロトン交換法により分極反転部を格子状に
形成しておき、薄膜成長時にこの反転部を転写させるよ
うにする。ここで、フラックス成分として必要な条件
は、液相温度を実用温度域まで低下させる、溶質成
分を固溶する、結晶成長を妨げない、或いは溶質成
分を置換しない、等が上げられるが、これらはＬＰＥ法
の根本的な要因でもある。従って、フラックス成分の良
否でＬＰＥ法の成否が左右されると言っても過言ではな
い。
【０００４】本提案のニオブ酸リチウム単結晶薄膜をＬ
ＰＥ法により形成した例は、（１）Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．
１，１Ｊａｎｕａｒｙ １９７５（Ｐ８）、或いは
（２）Ｊ．Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ，Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．
５，１Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９１（Ｐ２５３６）等
に開示されているが、用いたフラックス成分はいずれも
Ｌｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 である。また、（３）特公平３−６
９５８６号公報にはＫ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 をフラックス成分
として用いることが記載されている。
ＰＥ法により形成した例は、（１）Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．
１，１Ｊａｎｕａｒｙ １９７５（Ｐ８）、或いは
（２）Ｊ．Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ，Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．
５，１Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９１（Ｐ２５３６）等
に開示されているが、用いたフラックス成分はいずれも
Ｌｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 である。また、（３）特公平３−６
９５８６号公報にはＫ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 をフラックス成分
として用いることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の（１）〜（３）
で示した技術のフラックス成分の中には、いずれもＶ2
Ｏ5 が共通して用いられているが、Ｖ元素と溶質成分の
Ｎｂ元素は同じＶＡ族に位置している。従って、Ｖ2 Ｏ
5 成分を混合した溶融液からニオブ酸リチウム単結晶薄
膜を形成した場合、Ｖ元素が膜中に混入し上記薄膜の構
成元素であるＮｂ元素を置換する可能性が非常に大き
い。このＶ元素が混入した膜中に光を導波した場合、そ
の膜中において光の吸収が生じ光伝搬損失が数１０（ｄ
Ｂ／ｃｍ）に大きくなることが指摘されている。（例え
ば、（１）Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇ
ｒｏｗｔｈ，４６，（１９７９）Ｐ３１４，（２）Ｊ．
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ，Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．５，１Ｓｅ
ｐｔｅｍｂｅｒ １９９１（Ｐ２５３６）等参照）
で示した技術のフラックス成分の中には、いずれもＶ2
Ｏ5 が共通して用いられているが、Ｖ元素と溶質成分の
Ｎｂ元素は同じＶＡ族に位置している。従って、Ｖ2 Ｏ
5 成分を混合した溶融液からニオブ酸リチウム単結晶薄
膜を形成した場合、Ｖ元素が膜中に混入し上記薄膜の構
成元素であるＮｂ元素を置換する可能性が非常に大き
い。このＶ元素が混入した膜中に光を導波した場合、そ
の膜中において光の吸収が生じ光伝搬損失が数１０（ｄ
Ｂ／ｃｍ）に大きくなることが指摘されている。（例え
ば、（１）Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇ
ｒｏｗｔｈ，４６，（１９７９）Ｐ３１４，（２）Ｊ．
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ，Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．５，１Ｓｅ
ｐｔｅｍｂｅｒ １９９１（Ｐ２５３６）等参照）
【０００６】従って、上記したような単結晶薄膜の形成
された基板を例えばＳＨＧ光発生素子に用いて上記単結
晶薄膜を導波路として使用した場合には、ＳＨＧの変換
効率が十分ではないという問題があった。本発明は、以
上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創
案されたものである。本発明の目的は、光伝搬損失の少
ないニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法を提供する
ことにある。
された基板を例えばＳＨＧ光発生素子に用いて上記単結
晶薄膜を導波路として使用した場合には、ＳＨＧの変換
効率が十分ではないという問題があった。本発明は、以
上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創
案されたものである。本発明の目的は、光伝搬損失の少
ないニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者は、
単結晶薄膜を成長させるに際して、原料成分の溶融温度
が高くなり過ぎず、基板との関係において光封じ込めの
ために屈折率が大きくなされて、しかも格子定数が基板
と略同じになるような薄膜を成長させるような溶媒及び
基板へのドープ材を種々検討した結果、溶媒としてはＢ
2 Ｏ3 をベースとして種々の原料成分を加え、また、基
板には屈折率調整材をドープさせておくことにより最適
な単結晶薄膜を得ることができる、という知見を得るこ
とにより、本発明に至ったものである。
単結晶薄膜を成長させるに際して、原料成分の溶融温度
が高くなり過ぎず、基板との関係において光封じ込めの
ために屈折率が大きくなされて、しかも格子定数が基板
と略同じになるような薄膜を成長させるような溶媒及び
基板へのドープ材を種々検討した結果、溶媒としてはＢ
2 Ｏ3 をベースとして種々の原料成分を加え、また、基
板には屈折率調整材をドープさせておくことにより最適
な単結晶薄膜を得ることができる、という知見を得るこ
とにより、本発明に至ったものである。
【０００８】本発明は、上記問題点を解決するために、
液相エピタキシャル成長法によりニオブ酸リチウム単結
晶薄膜を形成させるニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造
方法において、Ｌｉ2 ＯとＮｂ2 Ｏ5 よりなる溶質と少
なくともＢ2 Ｏ3 を含む溶媒とを原料成分とした溶融液
に、屈折率調整材をドープしたニオブ酸リチウム単結晶
基板を浸漬させて、この基板上に単結晶薄膜を育成させ
るようにしたものである。ここで、溶媒として、Ｂ2 Ｏ
3 の外に、Ｌｉ2 Ｏ、ＷＯ3 、ＭｏＯ3 よりなる群より
選択される１または２以上の原料成分を用いるのがよ
い。
液相エピタキシャル成長法によりニオブ酸リチウム単結
晶薄膜を形成させるニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造
方法において、Ｌｉ2 ＯとＮｂ2 Ｏ5 よりなる溶質と少
なくともＢ2 Ｏ3 を含む溶媒とを原料成分とした溶融液
に、屈折率調整材をドープしたニオブ酸リチウム単結晶
基板を浸漬させて、この基板上に単結晶薄膜を育成させ
るようにしたものである。ここで、溶媒として、Ｂ2 Ｏ
3 の外に、Ｌｉ2 Ｏ、ＷＯ3 、ＭｏＯ3 よりなる群より
選択される１または２以上の原料成分を用いるのがよ
い。
【０００９】また、基板にドープされる屈折率調整材
は、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｔａ2 Ｏ5 よりなる群より選択さ
れる１または２以上の成分を含むのが好ましい。更に、
溶媒がＭO Ｏ3 を含むことがあって屈折率調整部材がＭ
ｇＯである場合には溶融液の組成は、Ｌｉ2 Ｏが４０モ
ル％〜５６．３モル％、Ｎｂ2 Ｏ5 が６．７モル％〜１
３モル％、Ｂ2 Ｏ3 が２６．３モル％〜５０モル％およ
びＭO Ｏ3 が０モル％〜２０モル％の範囲となるように
設定する。
は、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｔａ2 Ｏ5 よりなる群より選択さ
れる１または２以上の成分を含むのが好ましい。更に、
溶媒がＭO Ｏ3 を含むことがあって屈折率調整部材がＭ
ｇＯである場合には溶融液の組成は、Ｌｉ2 Ｏが４０モ
ル％〜５６．３モル％、Ｎｂ2 Ｏ5 が６．７モル％〜１
３モル％、Ｂ2 Ｏ3 が２６．３モル％〜５０モル％およ
びＭO Ｏ3 が０モル％〜２０モル％の範囲となるように
設定する。
【００１０】上記溶融液組成の限定理由を述べる。Ｌｉ
2 Ｏ並びにＮｂ2 Ｏ5 は、各々４０モル％〜５６．３モ
ル％、並びに６．７モル％〜１３モル％以外ではＬｉＮ
ｂ3 Ｏ6 、或いはＬｉ3 ＮｂＯ4 等の結晶が析出しＬｉ
ＮｂＯ3 結晶と混在することから光学用単結晶薄膜とし
て使用できない。Ｌｉ2 Ｏ並びにＮｂ2 Ｏ5 の範囲とし
て望ましくは、４４モル％〜５２モル％、並びに７．３
モル％〜１２モル％が好適である。尚、Ｌｉ2 Ｏ／Ｎｂ
2 Ｏ5の比は、４．０〜６．５が好適である。Ｂ2 Ｏ3
は、２６．３モル％以下では液相温度が１０００℃を越
える高温になることから基板が割れ易くなり、また成長
速度が数μｍ／ｍｉｎ以上に増大することから薄膜の結
晶性が低下する。一方、５０モル％以上では溶融液の粘
性が増加し、溶融液中の組成が均一化しない。望ましく
は、３０モル％〜４５モル％が好適である。ＭO Ｏ
3 は、２０モル％以上では基板引き上げ後の膜表面にＭ
O Ｏ3 が残存する。望ましくは、０モル％〜１５モル％
が好適である。
2 Ｏ並びにＮｂ2 Ｏ5 は、各々４０モル％〜５６．３モ
ル％、並びに６．７モル％〜１３モル％以外ではＬｉＮ
ｂ3 Ｏ6 、或いはＬｉ3 ＮｂＯ4 等の結晶が析出しＬｉ
ＮｂＯ3 結晶と混在することから光学用単結晶薄膜とし
て使用できない。Ｌｉ2 Ｏ並びにＮｂ2 Ｏ5 の範囲とし
て望ましくは、４４モル％〜５２モル％、並びに７．３
モル％〜１２モル％が好適である。尚、Ｌｉ2 Ｏ／Ｎｂ
2 Ｏ5の比は、４．０〜６．５が好適である。Ｂ2 Ｏ3
は、２６．３モル％以下では液相温度が１０００℃を越
える高温になることから基板が割れ易くなり、また成長
速度が数μｍ／ｍｉｎ以上に増大することから薄膜の結
晶性が低下する。一方、５０モル％以上では溶融液の粘
性が増加し、溶融液中の組成が均一化しない。望ましく
は、３０モル％〜４５モル％が好適である。ＭO Ｏ
3 は、２０モル％以上では基板引き上げ後の膜表面にＭ
O Ｏ3 が残存する。望ましくは、０モル％〜１５モル％
が好適である。
【００１１】ここにおいて用いる基板は、ＭｇＯをドー
プした光学用のニオブ酸リチウム単結晶が好ましい。こ
の理由は、形成する薄膜と結晶系が同じであるため、
エピタキシャル成長が容易である、基板の主成分は薄
膜と同じであるため格子整合が容易に図れる、ＭｇＯ
をドープすることにより屈折率が薄膜よりも小さくなる
ため、導波した光を薄膜中に閉じ込めることが可能にな
る、等である。上記基板の成長面は、（０００１）面が
好ましく、かつ光学研磨を施す必要がある。
プした光学用のニオブ酸リチウム単結晶が好ましい。こ
の理由は、形成する薄膜と結晶系が同じであるため、
エピタキシャル成長が容易である、基板の主成分は薄
膜と同じであるため格子整合が容易に図れる、ＭｇＯ
をドープすることにより屈折率が薄膜よりも小さくなる
ため、導波した光を薄膜中に閉じ込めることが可能にな
る、等である。上記基板の成長面は、（０００１）面が
好ましく、かつ光学研磨を施す必要がある。
【００１２】また、溶媒がＭO Ｏ3 または／およびＷＯ
3 を含み、屈折率調整材がＭｇＯである場合には、溶融
液の組成は、Ｌｉ2 Ｏが２４モル％〜６１モル％、Ｎｂ
2 Ｏ5 が５モル％〜１５モル％、Ｂ2 Ｏ3 が２３モル％
〜５０モル％、ＭO Ｏ3 が５モル％〜２６モル％および
ＷＯ3 が５モル％〜２６モル％の範囲に設定する。
3 を含み、屈折率調整材がＭｇＯである場合には、溶融
液の組成は、Ｌｉ2 Ｏが２４モル％〜６１モル％、Ｎｂ
2 Ｏ5 が５モル％〜１５モル％、Ｂ2 Ｏ3 が２３モル％
〜５０モル％、ＭO Ｏ3 が５モル％〜２６モル％および
ＷＯ3 が５モル％〜２６モル％の範囲に設定する。
【００１３】ここで、上述のように溶融液組成を限定し
た理由を述べる。まず、上述のようにフラックス成分
は、Ｂ2 Ｏ3 を主体としＭO Ｏ3 または／およびＷＯ3
を混合した構成である。Ｂ2 Ｏ3 単独フラックスとした
場合にも本発明として適用することはできるが、この場
合には以下に示すような問題が生じた。すなわち、溶融
液の粘性が大きくなるため溶融液中の組成の均質化が難
しく、溶質成分の固溶度も小さい。また、薄膜形成後溶
融液中から基板を引き上げる際に基板或いは膜表面に付
着するフラックスの量が多いため、大部分のフラックス
が膜表面に残存する結果となった。尚、フラックスの残
存部は、結晶性が劣化し実用に供し得ない。
た理由を述べる。まず、上述のようにフラックス成分
は、Ｂ2 Ｏ3 を主体としＭO Ｏ3 または／およびＷＯ3
を混合した構成である。Ｂ2 Ｏ3 単独フラックスとした
場合にも本発明として適用することはできるが、この場
合には以下に示すような問題が生じた。すなわち、溶融
液の粘性が大きくなるため溶融液中の組成の均質化が難
しく、溶質成分の固溶度も小さい。また、薄膜形成後溶
融液中から基板を引き上げる際に基板或いは膜表面に付
着するフラックスの量が多いため、大部分のフラックス
が膜表面に残存する結果となった。尚、フラックスの残
存部は、結晶性が劣化し実用に供し得ない。
【００１４】そこで、フラックス系を種々検討した結
果、Ｂ2 Ｏ3 −ＭO Ｏ3 或いはＢ2 Ｏ3 −ＷＯ3 或いは
Ｂ2 Ｏ3 −ＭO Ｏ3 −ＷＯ3 系とし、その組成をＢ2 Ｏ
3 が２３モル％〜５０モル％、ＭO Ｏ3 が５モル％〜２
６モル％およびＷＯ3 が５モル％〜２６モル％の範囲に
設定することにより、溶融液中の組成の均質性が良好と
なり溶質成分の固溶度も大きくなった。また、基板引き
上げ後の膜表面へのフラックスの残存も皆無となった。
果、Ｂ2 Ｏ3 −ＭO Ｏ3 或いはＢ2 Ｏ3 −ＷＯ3 或いは
Ｂ2 Ｏ3 −ＭO Ｏ3 −ＷＯ3 系とし、その組成をＢ2 Ｏ
3 が２３モル％〜５０モル％、ＭO Ｏ3 が５モル％〜２
６モル％およびＷＯ3 が５モル％〜２６モル％の範囲に
設定することにより、溶融液中の組成の均質性が良好と
なり溶質成分の固溶度も大きくなった。また、基板引き
上げ後の膜表面へのフラックスの残存も皆無となった。
【００１５】Ｌｉ2 Ｏ並びにＮｂ2 Ｏ5 は、各々２４モ
ル％〜６１モル％、並びに５モル％〜１５モル％以外で
はＬｉＮｂ3 Ｏ6 、或いはＬｉ3 ＮｂＯ4 等の結晶が析
出しＬｉＮｂＯ3 結晶と混在することから光学用単結晶
薄膜として使用できない。Ｌｉ2 Ｏ並びにＮｂ2 Ｏ5 の
範囲として望ましくは、２８モル％〜５２モル％、並び
に７モル％〜１１モル％が好適である。尚、Ｌｉ2 Ｏ／
Ｎｂ2 Ｏ5 の比は、４．０〜６．５が好適である。Ｂ2
Ｏ3 は、２３モル％以下では液相温度が１０００℃を越
える高温になることから基板が割れ易くなり、また成長
速度が数μｍ／ｍｉｎ以上に増大することから薄膜の結
晶性が低下する。一方、５０モル％以上では溶融液の粘
性が増加し、溶融液中の組成が均一化しない。望ましく
は、３０モル％〜４３モル％が好適である。
ル％〜６１モル％、並びに５モル％〜１５モル％以外で
はＬｉＮｂ3 Ｏ6 、或いはＬｉ3 ＮｂＯ4 等の結晶が析
出しＬｉＮｂＯ3 結晶と混在することから光学用単結晶
薄膜として使用できない。Ｌｉ2 Ｏ並びにＮｂ2 Ｏ5 の
範囲として望ましくは、２８モル％〜５２モル％、並び
に７モル％〜１１モル％が好適である。尚、Ｌｉ2 Ｏ／
Ｎｂ2 Ｏ5 の比は、４．０〜６．５が好適である。Ｂ2
Ｏ3 は、２３モル％以下では液相温度が１０００℃を越
える高温になることから基板が割れ易くなり、また成長
速度が数μｍ／ｍｉｎ以上に増大することから薄膜の結
晶性が低下する。一方、５０モル％以上では溶融液の粘
性が増加し、溶融液中の組成が均一化しない。望ましく
は、３０モル％〜４３モル％が好適である。
【００１６】ＭO Ｏ3 は、５モル％以下では添加効果が
見られず、２６モル％以上では基板引き上げ後の膜表面
にＭO Ｏ3 が残存する。望ましくは、７モル％〜２２モ
ル％が好適である。ＷＯ3 は、 ＭO Ｏ3 と同様な理由
により範囲も同じとした。望ましくは、７モル％〜２２
モル％が好適である。尚、Ｂ2 Ｏ3 ／ ＭO Ｏ3 、Ｂ2
Ｏ3 ／ＷＯ3 、或いはＢ2 Ｏ3 ／ ＭO Ｏ3 ＋ＷＯ3 の
比は、１．５〜３．０が好適である。
見られず、２６モル％以上では基板引き上げ後の膜表面
にＭO Ｏ3 が残存する。望ましくは、７モル％〜２２モ
ル％が好適である。ＷＯ3 は、 ＭO Ｏ3 と同様な理由
により範囲も同じとした。望ましくは、７モル％〜２２
モル％が好適である。尚、Ｂ2 Ｏ3 ／ ＭO Ｏ3 、Ｂ2
Ｏ3 ／ＷＯ3 、或いはＢ2 Ｏ3 ／ ＭO Ｏ3 ＋ＷＯ3 の
比は、１．５〜３．０が好適である。
【００１７】ここで用いる基板は、前述したと同様な理
由でＭｇＯをドープした光学用のニオブ酸リチウム単結
晶が好ましい。尚、前述のように基板にドープされる屈
折率調整材は上記ＭｇＯに限定されない。上述した製法
による単結晶薄膜を導波路として光伝搬損失を測定した
ところ、従来の薄膜と比較して良好な結果を得ることが
できた。
由でＭｇＯをドープした光学用のニオブ酸リチウム単結
晶が好ましい。尚、前述のように基板にドープされる屈
折率調整材は上記ＭｇＯに限定されない。上述した製法
による単結晶薄膜を導波路として光伝搬損失を測定した
ところ、従来の薄膜と比較して良好な結果を得ることが
できた。
【００１８】ところで、ＬＰＥ法によるニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜の形成において、Ｂ2Ｏ3 、ＭO Ｏ3 およ
びＷＯ3 をフラックスとして検討した例として、（１）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔ
ｈ，４６，（１９７９）Ｐ３１４，並びに（２）Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．
２６，Ｎｏ．９，１Ｍａｙ １９７５が開示されている
が、いずれの場合もＬｉ2 Ｏ−Ｂ2 Ｏ3 、Ｌｉ2 Ｏ−Ｍ
O Ｏ3 およびＬｉ2 Ｏ−ＷＯ3 の組み合わせであり、本
発明とは異なる。また、上記（１）〜（２）の本文の内
容もＬｉ2 Ｏ−Ｂ2 Ｏ3 等のフラックス系については詳
細には検討しておらず、詳細に検討を進めたフラックス
系はＬｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 系であった。また、（３）Ｊｏ
ｕｒｎａｌｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，４
３，（１９７８）Ｐ１９７には、ＬｉＢＯ2 、Ｌｉ2 Ｍ
O Ｏ4 およびＫ2 ＷＯ4 系を検討した報告があるが、上
記（１）〜（２）と同様に詳細には検討していない。
ム単結晶薄膜の形成において、Ｂ2Ｏ3 、ＭO Ｏ3 およ
びＷＯ3 をフラックスとして検討した例として、（１）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔ
ｈ，４６，（１９７９）Ｐ３１４，並びに（２）Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．
２６，Ｎｏ．９，１Ｍａｙ １９７５が開示されている
が、いずれの場合もＬｉ2 Ｏ−Ｂ2 Ｏ3 、Ｌｉ2 Ｏ−Ｍ
O Ｏ3 およびＬｉ2 Ｏ−ＷＯ3 の組み合わせであり、本
発明とは異なる。また、上記（１）〜（２）の本文の内
容もＬｉ2 Ｏ−Ｂ2 Ｏ3 等のフラックス系については詳
細には検討しておらず、詳細に検討を進めたフラックス
系はＬｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 系であった。また、（３）Ｊｏ
ｕｒｎａｌｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，４
３，（１９７８）Ｐ１９７には、ＬｉＢＯ2 、Ｌｉ2 Ｍ
O Ｏ4 およびＫ2 ＷＯ4 系を検討した報告があるが、上
記（１）〜（２）と同様に詳細には検討していない。
【００１９】また、（４）Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，２９，（１９７５）Ｐ２８
９には、Ｌｉ2 Ｂ2 Ｏ4 、Ｌｉ2 ＷＯ4 およびＷＯ3 系
を検討した報告があるが、その内容はＬｉＮｂＯ3 との
疑二元系の相図を作成した結果を主に述べており、本発
明の意図とする技術とは根本的に異なっている。
ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，２９，（１９７５）Ｐ２８
９には、Ｌｉ2 Ｂ2 Ｏ4 、Ｌｉ2 ＷＯ4 およびＷＯ3 系
を検討した報告があるが、その内容はＬｉＮｂＯ3 との
疑二元系の相図を作成した結果を主に述べており、本発
明の意図とする技術とは根本的に異なっている。
【００２０】
【実施例】以下に、本発明の製造方法の実施例を添付図
面に基づいて詳述する。
面に基づいて詳述する。
【００２１】（実施例１）まず、溶質としてＬｉ2 ＣＯ
3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 を用い、溶媒としてＢ2 Ｏ3 、または／
およびＭO Ｏ3 を用いて表１に示す組成で混合し、その
混合物を図１に示すように白金ルツボ２に充填した後、
約１１００〜１２００℃に加熱して均質化した。その
後、溶融液４を過冷却状態に保持し、その液中にＭｇＯ
をドープしたニオブ酸リチウム単結晶基板６を水平状態
にして浸漬させ、静止状態或いは約３０〜１００ｒｐｍ
で回転させながら、約１〜１０分間ＬＰＥを行い、単結
晶薄膜８を形成した。回転時は約５〜１０秒間隔で回転
方向を反転させた。ＬＰＥ後、膜表面を洗浄し、プリズ
ム移動法（西原、他：光集積回路（オーム社）Ｐ２５１
参照）により波長０．８３μｍ半導体レーザ光に対する
光伝搬損失を測定した。結果を先の表１に示した。尚、
プリズム移動法の模式図を図２に示す。
3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 を用い、溶媒としてＢ2 Ｏ3 、または／
およびＭO Ｏ3 を用いて表１に示す組成で混合し、その
混合物を図１に示すように白金ルツボ２に充填した後、
約１１００〜１２００℃に加熱して均質化した。その
後、溶融液４を過冷却状態に保持し、その液中にＭｇＯ
をドープしたニオブ酸リチウム単結晶基板６を水平状態
にして浸漬させ、静止状態或いは約３０〜１００ｒｐｍ
で回転させながら、約１〜１０分間ＬＰＥを行い、単結
晶薄膜８を形成した。回転時は約５〜１０秒間隔で回転
方向を反転させた。ＬＰＥ後、膜表面を洗浄し、プリズ
ム移動法（西原、他：光集積回路（オーム社）Ｐ２５１
参照）により波長０．８３μｍ半導体レーザ光に対する
光伝搬損失を測定した。結果を先の表１に示した。尚、
プリズム移動法の模式図を図２に示す。
【００２２】図２において、レーザ光１０を入力プリズ
ム１２を介して基板６上に形成した導波路すなわち単結
晶薄膜８の一端に入射する。一方、他端の出力側には、
出力光取り出し用のマッチング液１４を介して移動可能
に出力プリズム１６が設けられており、このプリズム１
６からの出力光をスリット１８を介して光検出器２０に
て検出し、その強度を測定する。
ム１２を介して基板６上に形成した導波路すなわち単結
晶薄膜８の一端に入射する。一方、他端の出力側には、
出力光取り出し用のマッチング液１４を介して移動可能
に出力プリズム１６が設けられており、このプリズム１
６からの出力光をスリット１８を介して光検出器２０に
て検出し、その強度を測定する。
【００２３】
【表１】
【００２４】従来方法により形成した単結晶薄膜の導波
路の光伝搬損失は１０〜２０ｄＢ／ｃｍ程度であるが、
表１によれば、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７までの各試料共に良
好な光伝搬損失を示しており、特に、Ｎｏ．３，Ｎｏ．
６，Ｎｏ．７の試料の光伝搬損失は極めて小さく、最良
の結果を示していることが判明する。尚、単結晶成長時
に、基板６を溶融液４中にて水平状態に維持する理由は
次のようである。もし、この基板を垂直方向に維持して
溶融液中に浸漬するとその溶融液の深さ方向には必ず僅
かな温度差Δｔが存在することから成長する結晶成分が
不均一になる恐れがあり、この成分の不均一性を防止す
るために基板を水平状態に維持するのである。
路の光伝搬損失は１０〜２０ｄＢ／ｃｍ程度であるが、
表１によれば、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７までの各試料共に良
好な光伝搬損失を示しており、特に、Ｎｏ．３，Ｎｏ．
６，Ｎｏ．７の試料の光伝搬損失は極めて小さく、最良
の結果を示していることが判明する。尚、単結晶成長時
に、基板６を溶融液４中にて水平状態に維持する理由は
次のようである。もし、この基板を垂直方向に維持して
溶融液中に浸漬するとその溶融液の深さ方向には必ず僅
かな温度差Δｔが存在することから成長する結晶成分が
不均一になる恐れがあり、この成分の不均一性を防止す
るために基板を水平状態に維持するのである。
【００２５】（実施例２）次に、実施例２について説明
する。まず、溶質としてＬｉ2 ＣＯ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 を用
い、溶媒としてＢ2 Ｏ3 ，ＭO Ｏ3 または／およびＷＯ
3 を用いて表２に示す組成で混合し、その混合物を実施
例１と同様に白金ルツボ２に充填した後、約１１００〜
１２００℃に加熱して均質化した。その後、溶融液４を
過冷却状態に保持し、その液中にＭｇＯをドープしたニ
オブ酸リチウム単結晶基板６を水平状態にして浸漬さ
せ、約３０〜６０ｒｐｍで回転させながら、約１〜１０
分間ＬＰＥを行い、単結晶薄膜８を形成した。この時、
約５〜１０秒間隔で回転方向を反転させた。ＬＰＥ後、
膜表面を洗浄し、実施例１の場合と同様に図２に示すプ
リズム移動法により光伝搬損失を測定した。結果を先の
表２に示した。
する。まず、溶質としてＬｉ2 ＣＯ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 を用
い、溶媒としてＢ2 Ｏ3 ，ＭO Ｏ3 または／およびＷＯ
3 を用いて表２に示す組成で混合し、その混合物を実施
例１と同様に白金ルツボ２に充填した後、約１１００〜
１２００℃に加熱して均質化した。その後、溶融液４を
過冷却状態に保持し、その液中にＭｇＯをドープしたニ
オブ酸リチウム単結晶基板６を水平状態にして浸漬さ
せ、約３０〜６０ｒｐｍで回転させながら、約１〜１０
分間ＬＰＥを行い、単結晶薄膜８を形成した。この時、
約５〜１０秒間隔で回転方向を反転させた。ＬＰＥ後、
膜表面を洗浄し、実施例１の場合と同様に図２に示すプ
リズム移動法により光伝搬損失を測定した。結果を先の
表２に示した。
【００２６】
【表２】
【００２７】表２によれば、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９までの
各試料共に良好な光伝搬損失を示しており、特に、Ｎ
ｏ．７〜Ｎｏ．９の試料の光伝搬損失は極めて小さく、
実施例１よりも良好な結果を示していることが判明す
る。また、上記各種組み合わせの溶媒から育成した単結
晶薄膜の光透過率を測定した。その結果を図３に示す。
図３において直線Ａは、単結晶を成長させていない基準
として用いたＬｉＮｂＯ3 基板と、溶媒としてＢ2 Ｏ3
の外にＭO Ｏ3 を添加した溶融液から単結晶薄膜を生成
させた基板と、Ｂ2 Ｏ3 とＭO Ｏ3 の外に更にＷＯ3 を
添加した溶融液から単結晶を生成させた基板とに対する
各測定値を示し、これら３つの測定値に差がなく、重な
った状態を示す。波線Ｂは、溶媒としてＢ2 Ｏ3 の外に
ＷＯ3 を添加した溶融液から単結晶薄膜を生成させた基
板の測定値を示し、光透過率が急激に低下する、いわゆ
る肩の部分が直線Ａの場合よりも大きい波長、例えば３
５０ｎｍ程度になっており、余り良好ではない。また、
２点鎖線Ｃは、比較例として行ったものであり、溶媒と
してＶ2 Ｏ3 を用いた溶融液から単結晶薄膜を生長させ
た基板の測定値を示す。この２点鎖線Ｃのいわゆる肩の
部分は、波長が更に大きくなってブルー光の４００ｎｍ
程度となり、ブルー光の波長において余り余裕がなく好
ましくない。
各試料共に良好な光伝搬損失を示しており、特に、Ｎ
ｏ．７〜Ｎｏ．９の試料の光伝搬損失は極めて小さく、
実施例１よりも良好な結果を示していることが判明す
る。また、上記各種組み合わせの溶媒から育成した単結
晶薄膜の光透過率を測定した。その結果を図３に示す。
図３において直線Ａは、単結晶を成長させていない基準
として用いたＬｉＮｂＯ3 基板と、溶媒としてＢ2 Ｏ3
の外にＭO Ｏ3 を添加した溶融液から単結晶薄膜を生成
させた基板と、Ｂ2 Ｏ3 とＭO Ｏ3 の外に更にＷＯ3 を
添加した溶融液から単結晶を生成させた基板とに対する
各測定値を示し、これら３つの測定値に差がなく、重な
った状態を示す。波線Ｂは、溶媒としてＢ2 Ｏ3 の外に
ＷＯ3 を添加した溶融液から単結晶薄膜を生成させた基
板の測定値を示し、光透過率が急激に低下する、いわゆ
る肩の部分が直線Ａの場合よりも大きい波長、例えば３
５０ｎｍ程度になっており、余り良好ではない。また、
２点鎖線Ｃは、比較例として行ったものであり、溶媒と
してＶ2 Ｏ3 を用いた溶融液から単結晶薄膜を生長させ
た基板の測定値を示す。この２点鎖線Ｃのいわゆる肩の
部分は、波長が更に大きくなってブルー光の４００ｎｍ
程度となり、ブルー光の波長において余り余裕がなく好
ましくない。
【００２８】このように、図３によれば、直線Ａに示す
溶媒を用いた場合が最も良好な光透過率を示すことが判
明する。ここで、各溶融液の組成は、直線Ａに示すＭO
Ｏ3の添加の場合は、Ｂ2 Ｏ3 が３０モル％、ＭO Ｏ3
が１５モル％で、ＭO Ｏ3 とＷＯ3 を添加した場合は、
Ｂ2 Ｏ3 が３０モル％、ＭO Ｏ3 が１３．５モル％、Ｗ
Ｏ3 が１．５モル％である。また、波線Ｂに示す場合の
組成は、Ｂ2 Ｏ3 が３０モル％、ＷＯ3 が１５モル％で
ある。
溶媒を用いた場合が最も良好な光透過率を示すことが判
明する。ここで、各溶融液の組成は、直線Ａに示すＭO
Ｏ3の添加の場合は、Ｂ2 Ｏ3 が３０モル％、ＭO Ｏ3
が１５モル％で、ＭO Ｏ3 とＷＯ3 を添加した場合は、
Ｂ2 Ｏ3 が３０モル％、ＭO Ｏ3 が１３．５モル％、Ｗ
Ｏ3 が１．５モル％である。また、波線Ｂに示す場合の
組成は、Ｂ2 Ｏ3 が３０モル％、ＷＯ3 が１５モル％で
ある。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。光伝
搬損失が非常に小さいニオブ酸リチウム単結晶薄膜を製
造することができ、光導波路型素子等の光デバイス材料
として好適なものを提供することができる。
のような優れた作用効果を発揮することができる。光伝
搬損失が非常に小さいニオブ酸リチウム単結晶薄膜を製
造することができ、光導波路型素子等の光デバイス材料
として好適なものを提供することができる。
【図１】本発明に係るニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製
造方法を説明するための図である。
造方法を説明するための図である。
【図２】ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の評価に用いたプ
リズム移動法の測定装置を示す図である。
リズム移動法の測定装置を示す図である。
【図３】各種組み合わせの溶媒から育成した単結晶薄膜
の光透過率を示すグラフである。
の光透過率を示すグラフである。
２ 白金ルツボ ４ 溶融液 ６ ニオブ酸リチウム単結晶基板 ８ 単結晶薄膜
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正純 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内 (72)発明者 二反田 文雄 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内 (72)発明者 古川 保典 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内 (72)発明者 楓 弘志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 液相エピタキシャル成長法によりニオブ
酸リチウム単結晶薄膜を形成させるニオブ酸リチウム単
結晶薄膜の製造方法において、Ｌｉ2 ＯとＮｂ2 Ｏ5 よ
りなる溶質と少なくともＢ2 Ｏ3 を含む溶媒とを原料成
分とした溶融液に、屈折率調整材をドープしたニオブ酸
リチウム単結晶基板を浸漬させて、この基板上に単結晶
薄膜を育成させるようにしたことを特徴とするニオブ酸
リチウム単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記溶媒は、Ｂ2 Ｏ3 の外にＬｉ2 Ｏ、
ＷＯ3 、ＭｏＯ3 よりなる群より選択される１または２
以上の原料成分を含むことを特徴とする請求項１記載の
ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 前記屈折率調整材は、ＭｇＯ、ＺｎＯ、
Ｔａ2 Ｏ5 よりる群より選択される１または２以上の成
分を含むことを特徴とする請求項１または２記載のニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 前記溶媒がＭO Ｏ3 を含むことがあっ
て、前記屈折率調整材がＭｇＯである場合には、前記溶
融液の組成は、Ｌｉ2 Ｏが４０モル％〜５６．３モル
％、Ｎｂ2 Ｏ5 が６．７モル％〜１３モル％、Ｂ2 Ｏ3
が２６．３モル％〜５０モル％およびＭO Ｏ3 が０モル
％〜２０モル％の範囲であることを特徴とする請求項１
記載のニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記溶媒がＭO Ｏ3 または／およびＷＯ
3 を含み、前記屈折率調整材がＭｇＯである場合には、
前記溶融液の組成は、Ｌｉ2 Ｏが２４モル％〜６１モル
％、Ｎｂ2 Ｏ5 が５モル％〜１５モル％、Ｂ2 Ｏ3 が２
３モル％〜５０モル％、ＭO Ｏ3 が５モル％〜２６モル
％およびＷＯ3 が５モル％〜２６モル％の範囲であるこ
とを特徴とする請求項１記載のニオブ酸リチウム単結晶
薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1622293A JPH0664996A (ja) | 1992-03-04 | 1993-02-03 | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-46571 | 1992-03-04 | ||
| JP4657192 | 1992-03-04 | ||
| JP1622293A JPH0664996A (ja) | 1992-03-04 | 1993-02-03 | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0664996A true JPH0664996A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=26352502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1622293A Pending JPH0664996A (ja) | 1992-03-04 | 1993-02-03 | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0664996A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06305894A (ja) * | 1993-04-20 | 1994-11-01 | Nec Corp | ニオブ酸リチウム単結晶厚膜及びその製造方法 |
| US5538731A (en) * | 1992-04-24 | 1996-07-23 | Mikimoto Pharmaceutical Co., Ltd. | Cosmetic |
-
1993
- 1993-02-03 JP JP1622293A patent/JPH0664996A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5538731A (en) * | 1992-04-24 | 1996-07-23 | Mikimoto Pharmaceutical Co., Ltd. | Cosmetic |
| JPH06305894A (ja) * | 1993-04-20 | 1994-11-01 | Nec Corp | ニオブ酸リチウム単結晶厚膜及びその製造方法 |
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