JPH07281221A - 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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- JPH07281221A JPH07281221A JP6926694A JP6926694A JPH07281221A JP H07281221 A JPH07281221 A JP H07281221A JP 6926694 A JP6926694 A JP 6926694A JP 6926694 A JP6926694 A JP 6926694A JP H07281221 A JPH07281221 A JP H07281221A
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- dots
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- thin film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 細線あるいはドットの超格子構造をエッチン
グを用いることなく形成し、リソグラフィーの精度より
も微細な細線あるいはドットをマトリックス中に形成す
ることのできる非線形光学材料の製造方法を提供する。 【構成】 基板１１の上に、不純物を分散させた誘電体
薄膜１２によってパターンを形成し、半導体を交互に積
層させて井戸層１３及び障壁層１４からなる超格子構造
をエピタキシャル成長させる。そして、超格子構造の成
長温度よりも高い温度で熱処理を施すことにより、誘電
体薄膜１２から不純物を拡散させて、超格子構造を部分
的に混晶化させる。これにより、混晶化されないで残っ
た部分に量子サイズ効果が現われるほど小さい寸法の細
線あるいはドットが形成され、誘電体薄膜１２をマトリ
ックスとした非線形光学材料を作製することができる。
グを用いることなく形成し、リソグラフィーの精度より
も微細な細線あるいはドットをマトリックス中に形成す
ることのできる非線形光学材料の製造方法を提供する。 【構成】 基板１１の上に、不純物を分散させた誘電体
薄膜１２によってパターンを形成し、半導体を交互に積
層させて井戸層１３及び障壁層１４からなる超格子構造
をエピタキシャル成長させる。そして、超格子構造の成
長温度よりも高い温度で熱処理を施すことにより、誘電
体薄膜１２から不純物を拡散させて、超格子構造を部分
的に混晶化させる。これにより、混晶化されないで残っ
た部分に量子サイズ効果が現われるほど小さい寸法の細
線あるいはドットが形成され、誘電体薄膜１２をマトリ
ックスとした非線形光学材料を作製することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光を光で直接制御する
ことのできる光スイッチなどのデバイスへ応用可能な非
線形光学材料の製造方法に関する。
ことのできる光スイッチなどのデバイスへ応用可能な非
線形光学材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光学デバイスの進展に伴い、光通
信、光情報処理などの分野において光を光で直接制御す
ることのできるデバイスの重要性が高まってきており、
３次の非線形光学効果を用いた非線形光学材料の開発が
期待されている。
信、光情報処理などの分野において光を光で直接制御す
ることのできるデバイスの重要性が高まってきており、
３次の非線形光学効果を用いた非線形光学材料の開発が
期待されている。
【０００３】このような非線形光学材料として有望視さ
れているものとして、ＣｄＳx Ｓｅ 1-x （ｘは０ないし
１）などの微粒子をガラス中に分散させた半導体微粒子
分散ガラス材料、ＧａＡｓ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ系（ｘ
は０ないし１）などの半導体超格子材料、ポリジアセチ
レンなどの有機高分子材料などが検討されている。
れているものとして、ＣｄＳx Ｓｅ 1-x （ｘは０ないし
１）などの微粒子をガラス中に分散させた半導体微粒子
分散ガラス材料、ＧａＡｓ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ系（ｘ
は０ないし１）などの半導体超格子材料、ポリジアセチ
レンなどの有機高分子材料などが検討されている。
【０００４】半導体微粒子分散ガラスは、図２に示すよ
うに、ガラスマトリックス２１の中に半導体超微粒子２
２を分散させた構造を有している。この種の材料で観測
される光学的非線形性は、半導体の体積当たりで計算す
ると極めて大きくなり、バルクの半導体の約２００倍に
も増強されるという報告もある。その原因については必
ずしも明確ではないが、半導体中に発生する励起子が微
粒子中に閉じ込められることに起因する量子サイズ効果
によるものと考えられる。
うに、ガラスマトリックス２１の中に半導体超微粒子２
２を分散させた構造を有している。この種の材料で観測
される光学的非線形性は、半導体の体積当たりで計算す
ると極めて大きくなり、バルクの半導体の約２００倍に
も増強されるという報告もある。その原因については必
ずしも明確ではないが、半導体中に発生する励起子が微
粒子中に閉じ込められることに起因する量子サイズ効果
によるものと考えられる。
【０００５】半導体超格子材料については、量子井戸内
に生成される励起子による大きな非線形光学効果が期待
されている。このような量子井戸構造を細線あるいはド
ットに加工することにより、電子あるいは正孔が閉じ込
められる次元が増し、光学的非線形性が増大することが
期待されている。また、このような細線あるいはドット
をガラスマトリックスに分散させることにより、光学的
非線形性が増強されると考えられる。
に生成される励起子による大きな非線形光学効果が期待
されている。このような量子井戸構造を細線あるいはド
ットに加工することにより、電子あるいは正孔が閉じ込
められる次元が増し、光学的非線形性が増大することが
期待されている。また、このような細線あるいはドット
をガラスマトリックスに分散させることにより、光学的
非線形性が増強されると考えられる。
【０００６】量子井戸構造を細線あるいはドットに加工
する方法としては、いくつかの方法が提案されている。
特に、量子井戸構造の上にレジストを塗布し、電子ビー
ム、イオンビームなどを用いたリソグラフィーによって
細線あるいはドットのレジストパターンを形成し、これ
をマスクとして反応性イオンエッチングなどの方法によ
って量子井戸構造に転写することにより、細線あるいは
ドットに加工する方法が研究されている。
する方法としては、いくつかの方法が提案されている。
特に、量子井戸構造の上にレジストを塗布し、電子ビー
ム、イオンビームなどを用いたリソグラフィーによって
細線あるいはドットのレジストパターンを形成し、これ
をマスクとして反応性イオンエッチングなどの方法によ
って量子井戸構造に転写することにより、細線あるいは
ドットに加工する方法が研究されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この加工方法において
は、細線あるいはドットの加工精度はリソグラフィーの
精度によって決定され、できるだけ細線を細くしたりド
ットを小さくしたりするためにはリソグラフィーの精度
を向上させるほかない。また、量子井戸構造をエッチン
グによって細線あるいはドットに加工する場合、エッチ
ングの際の量子井戸構造の損傷は避けられない。さら
に、細線あるいはドットに加工した後の量子井戸構造
は、大気中にさらされた状態では外力によって容易に変
形するため、その後に保護膜を形成する必要があった。
は、細線あるいはドットの加工精度はリソグラフィーの
精度によって決定され、できるだけ細線を細くしたりド
ットを小さくしたりするためにはリソグラフィーの精度
を向上させるほかない。また、量子井戸構造をエッチン
グによって細線あるいはドットに加工する場合、エッチ
ングの際の量子井戸構造の損傷は避けられない。さら
に、細線あるいはドットに加工した後の量子井戸構造
は、大気中にさらされた状態では外力によって容易に変
形するため、その後に保護膜を形成する必要があった。
【０００８】本発明は、細線あるいはドットの超格子構
造をエッチングを用いることなく形成し、リソグラフィ
ーの精度よりも微細な細線あるいはドットをマトリック
ス中に形成することのできる非線形光学材料の製造方法
を提供することを目的とする。
造をエッチングを用いることなく形成し、リソグラフィ
ーの精度よりも微細な細線あるいはドットをマトリック
ス中に形成することのできる非線形光学材料の製造方法
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る非線形光学材料の製造方法の構成は、
基板上に、不純物を分散させた誘電体薄膜によってパタ
ーンを形成する工程と、禁制帯幅の異なる２種類の半導
体を交互に積層させて超格子構造をエピタキシャル成長
させる工程と、前記エピタキシャル成長の温度よりも高
い温度で熱処理を施す工程とを少なくとも備えたもので
ある。
め、本発明に係る非線形光学材料の製造方法の構成は、
基板上に、不純物を分散させた誘電体薄膜によってパタ
ーンを形成する工程と、禁制帯幅の異なる２種類の半導
体を交互に積層させて超格子構造をエピタキシャル成長
させる工程と、前記エピタキシャル成長の温度よりも高
い温度で熱処理を施す工程とを少なくとも備えたもので
ある。
【００１０】また、前記本発明方法の構成においては、
超格子構造を覆って誘電体薄膜を形成する工程を備えて
いるのが好ましい。
超格子構造を覆って誘電体薄膜を形成する工程を備えて
いるのが好ましい。
【００１１】
【作用】前記本発明方法の構成によれば、不純物を分散
させた誘電体薄膜をマスクとして用いて、半導体超格子
構造を形成し、この超格子構造の成長温度よりも高い温
度で熱処理を施すことにより、誘電体薄膜に含まれた不
純物が超格子構造に拡散し、超格子構造の一部が混晶化
する。そして、混晶化した部分は超格子構造の井戸層よ
りも禁制帯幅が大きくなり、光励起によって生じた電子
・正孔及び励起子を有効に井戸層に閉じ込めることがで
きるので、超格子構造の混晶化されないで残った部分に
細線あるいはドット構造が形成される。これにより、量
子サイズ効果（電子・正孔及び励起子の閉じ込め効果）
によると考えられる大きな非線形光学効果を示す非線形
光学材料を作製することができるので、この材料を用い
ることによって光制御型の高速光スイッチなどを実現す
ることができ、実用的に極めて有用である。また、熱処
理の温度と時間によって混晶化される領域を制御するこ
とができ、細線やドットの領域を任意に変化させること
が可能となるので、リソグラフィーの精度よりも微細な
細線あるいはドットをマトリックス中に形成することが
できる。また、不純物を分散させた誘電体でマトリック
スを形成するものであるため、新たにマトリックスを形
成する必要がない。また、細線あるいはドットの超格子
構造をエッチングを用いることなく形成することができ
るので、微細加工の精度にとらわれることなく、加工に
よる損傷を受けることなくマトリックス中に超格子構造
の細線あるいはドットが分散した構造を実現することが
できる。
させた誘電体薄膜をマスクとして用いて、半導体超格子
構造を形成し、この超格子構造の成長温度よりも高い温
度で熱処理を施すことにより、誘電体薄膜に含まれた不
純物が超格子構造に拡散し、超格子構造の一部が混晶化
する。そして、混晶化した部分は超格子構造の井戸層よ
りも禁制帯幅が大きくなり、光励起によって生じた電子
・正孔及び励起子を有効に井戸層に閉じ込めることがで
きるので、超格子構造の混晶化されないで残った部分に
細線あるいはドット構造が形成される。これにより、量
子サイズ効果（電子・正孔及び励起子の閉じ込め効果）
によると考えられる大きな非線形光学効果を示す非線形
光学材料を作製することができるので、この材料を用い
ることによって光制御型の高速光スイッチなどを実現す
ることができ、実用的に極めて有用である。また、熱処
理の温度と時間によって混晶化される領域を制御するこ
とができ、細線やドットの領域を任意に変化させること
が可能となるので、リソグラフィーの精度よりも微細な
細線あるいはドットをマトリックス中に形成することが
できる。また、不純物を分散させた誘電体でマトリック
スを形成するものであるため、新たにマトリックスを形
成する必要がない。また、細線あるいはドットの超格子
構造をエッチングを用いることなく形成することができ
るので、微細加工の精度にとらわれることなく、加工に
よる損傷を受けることなくマトリックス中に超格子構造
の細線あるいはドットが分散した構造を実現することが
できる。
【００１２】また、前記本発明方法の構成において、超
格子構造を覆って誘電体薄膜を形成する工程を備えてい
るという好ましい構成によれば、光照射の際の表面にお
ける反射を軽減することができるので、光学的非線形性
を応用したデバイスを作製するのに有用である。また、
超格子構造が大気中にさらされることはないので、外力
によって変形することがない。
格子構造を覆って誘電体薄膜を形成する工程を備えてい
るという好ましい構成によれば、光照射の際の表面にお
ける反射を軽減することができるので、光学的非線形性
を応用したデバイスを作製するのに有用である。また、
超格子構造が大気中にさらされることはないので、外力
によって変形することがない。
【００１３】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。図１は本発明に係る非線形光学材料の製造
方法の一実施例を示す製造工程図である。
に説明する。図１は本発明に係る非線形光学材料の製造
方法の一実施例を示す製造工程図である。
【００１４】まず、図１（ａ）に示すように、基板１１
の上に不純物を含む誘電体薄膜１２を形成する。基板１
１としては、超格子構造をエピタキシャル成長させるこ
とのできる単結晶基板が好ましい。Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ
系（ｘは０ないし１）の超格子に対してはＧａＡｓ単結
晶基板が好適である。この系においては、組成ｘに対し
て格子定数がほとんど変化しないため、良好な結晶性を
有する超格子構造をエピタキシャル成長させることがで
きる。また、不純物を含む誘電体薄膜１２としては、例
えば、Ｓｉを分散させたＳｉＯ2 薄膜を用いることがで
きる。このような薄膜は、スパッタリング法あるいは化
学気相成長（ＣＶＤ）法によって形成することができ
る。含有させる不純物の種類は、超格子の構成材料との
組合せによって最適な材料が決定される。
の上に不純物を含む誘電体薄膜１２を形成する。基板１
１としては、超格子構造をエピタキシャル成長させるこ
とのできる単結晶基板が好ましい。Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ
系（ｘは０ないし１）の超格子に対してはＧａＡｓ単結
晶基板が好適である。この系においては、組成ｘに対し
て格子定数がほとんど変化しないため、良好な結晶性を
有する超格子構造をエピタキシャル成長させることがで
きる。また、不純物を含む誘電体薄膜１２としては、例
えば、Ｓｉを分散させたＳｉＯ2 薄膜を用いることがで
きる。このような薄膜は、スパッタリング法あるいは化
学気相成長（ＣＶＤ）法によって形成することができ
る。含有させる不純物の種類は、超格子の構成材料との
組合せによって最適な材料が決定される。
【００１５】次いで、図１（ｂ）に示すように、誘電体
薄膜１２を、基板１１を誘電体薄膜１２が覆っている部
分と覆っていない部分とができるように加工する。この
ような加工は、誘電体薄膜１２の上にスピンコートなど
の方法によってレジストを塗布し、リソグラフィーを用
いて露光した後、レジストをマスクとして四フッ化炭素
などのガスを用いた反応性イオンエッチングなどの方法
によりエッチングを施すことによって形成することがで
きる。加工精度は５００ｎｍ以下であれば構わないた
め、電子ビーム等の複雑なリソグラフィーを用いること
なくフォトリソグラフィーを用いることによって簡単に
レジストを露光し、エッチングを施すことができる。エ
ッチングされた後の誘電体薄膜１２の側壁は基板に対し
てできるだけ垂直となるようにするのが好ましいため、
エッチングとしては異方性エッチングを施すことのでき
る上記反応性イオンエッチングなどが好ましい。また、
レジストのパターンを周期的なストライプ状あるいはド
ット状の形状に露光し、誘電体薄膜１２をこの形状に加
工することによって多重量子井戸構造を周期的なパター
ンに形成するのが、光の散乱による損失が少なく好まし
い。本実施例においては、線幅５００ｎｍで周期１μｍ
のストライプパターンを形成した。
薄膜１２を、基板１１を誘電体薄膜１２が覆っている部
分と覆っていない部分とができるように加工する。この
ような加工は、誘電体薄膜１２の上にスピンコートなど
の方法によってレジストを塗布し、リソグラフィーを用
いて露光した後、レジストをマスクとして四フッ化炭素
などのガスを用いた反応性イオンエッチングなどの方法
によりエッチングを施すことによって形成することがで
きる。加工精度は５００ｎｍ以下であれば構わないた
め、電子ビーム等の複雑なリソグラフィーを用いること
なくフォトリソグラフィーを用いることによって簡単に
レジストを露光し、エッチングを施すことができる。エ
ッチングされた後の誘電体薄膜１２の側壁は基板に対し
てできるだけ垂直となるようにするのが好ましいため、
エッチングとしては異方性エッチングを施すことのでき
る上記反応性イオンエッチングなどが好ましい。また、
レジストのパターンを周期的なストライプ状あるいはド
ット状の形状に露光し、誘電体薄膜１２をこの形状に加
工することによって多重量子井戸構造を周期的なパター
ンに形成するのが、光の散乱による損失が少なく好まし
い。本実施例においては、線幅５００ｎｍで周期１μｍ
のストライプパターンを形成した。
【００１６】次いで、図１（ｃ）に示すように、誘電体
薄膜１２で覆われていない箇所に、障壁層１３と井戸層
１４とを交互に積層することにより、超格子構造である
多重量子井戸構造を形成する。この構造は、分子線エピ
タキシー法などの原子層オーダーの膜厚制御可能な薄膜
成長法によって形成することができる。この結晶成長の
際には、できるだけ結晶欠陥が入らないようにすること
が必要である。なぜなら、結晶欠陥などが超格子構造の
内部に多数存在すると、それによって超格子構造の混晶
化が起こり易くなるからである。具体的には、井戸層１
４をＧａＡｓ、障壁層１３をＡｌＡｓとし、それぞれの
膜厚を１０ｎｍとして交互に５層積層することによって
超格子構造である多重量子井戸構造を形成した。超格子
構造の成長時における基板１１の温度は、誘電体薄膜１
２中に分散された不純物が超格子構造に入り込まないよ
うに、できるだけ低温であるのが望ましい。本実施例に
おいては、超格子構造の成長温度を５８０℃とした。こ
の温度においては、成長時にＳｉが拡散して超格子構造
が混晶化することはない。超格子構造の膜厚は誘電体薄
膜１２の膜厚よりも厚くならないようにする。尚、Ｇａ
Ａｓ単結晶基板１１の上の誘電体薄膜１２で覆われた箇
所にもＧａＡｓとＡｌＡｓとからなる層が形成される
が、エピタキシャル成長はしない。図１（ｃ）の１５で
示す箇所がエピタキシャル成長していない部分である。
薄膜１２で覆われていない箇所に、障壁層１３と井戸層
１４とを交互に積層することにより、超格子構造である
多重量子井戸構造を形成する。この構造は、分子線エピ
タキシー法などの原子層オーダーの膜厚制御可能な薄膜
成長法によって形成することができる。この結晶成長の
際には、できるだけ結晶欠陥が入らないようにすること
が必要である。なぜなら、結晶欠陥などが超格子構造の
内部に多数存在すると、それによって超格子構造の混晶
化が起こり易くなるからである。具体的には、井戸層１
４をＧａＡｓ、障壁層１３をＡｌＡｓとし、それぞれの
膜厚を１０ｎｍとして交互に５層積層することによって
超格子構造である多重量子井戸構造を形成した。超格子
構造の成長時における基板１１の温度は、誘電体薄膜１
２中に分散された不純物が超格子構造に入り込まないよ
うに、できるだけ低温であるのが望ましい。本実施例に
おいては、超格子構造の成長温度を５８０℃とした。こ
の温度においては、成長時にＳｉが拡散して超格子構造
が混晶化することはない。超格子構造の膜厚は誘電体薄
膜１２の膜厚よりも厚くならないようにする。尚、Ｇａ
Ａｓ単結晶基板１１の上の誘電体薄膜１２で覆われた箇
所にもＧａＡｓとＡｌＡｓとからなる層が形成される
が、エピタキシャル成長はしない。図１（ｃ）の１５で
示す箇所がエピタキシャル成長していない部分である。
【００１７】次いで、前記超格子構造の成長温度（５８
０℃）よりも高い８００℃の温度で熱処理を施すことに
より、ＳｉＯ2 誘電体薄膜１２中に含まれたＳｉが超格
子構造に拡散する。その結果、図１（ｄ）に示すよう
に、超格子構造と誘電体薄膜１２とが接している部分か
ら横方向に内側に向かって超格子構造の混晶化が進む。
そして、混晶化した部分１６はＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓと
なり、超格子構造の井戸層１４よりも禁制帯幅が大きく
なるため、超格子構造の混晶化されないで残った部分に
細線あるいはドット構造が形成される。これにより、光
励起によって生じた電子・正孔及び励起子を有効に井戸
層１４に閉じ込めることができるので、超格子構造の混
晶化されないで残った部分に細線あるいはドット構造が
形成される。従って、量子サイズ効果（電子・正孔及び
励起子の閉じ込め効果）によると考えられる大きな非線
形光学効果を示す非線形光学材料を作製することができ
るので、この材料を用いることによって光制御型の高速
光スイッチなどを実現することができ、実用的に極めて
有用である。
０℃）よりも高い８００℃の温度で熱処理を施すことに
より、ＳｉＯ2 誘電体薄膜１２中に含まれたＳｉが超格
子構造に拡散する。その結果、図１（ｄ）に示すよう
に、超格子構造と誘電体薄膜１２とが接している部分か
ら横方向に内側に向かって超格子構造の混晶化が進む。
そして、混晶化した部分１６はＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓと
なり、超格子構造の井戸層１４よりも禁制帯幅が大きく
なるため、超格子構造の混晶化されないで残った部分に
細線あるいはドット構造が形成される。これにより、光
励起によって生じた電子・正孔及び励起子を有効に井戸
層１４に閉じ込めることができるので、超格子構造の混
晶化されないで残った部分に細線あるいはドット構造が
形成される。従って、量子サイズ効果（電子・正孔及び
励起子の閉じ込め効果）によると考えられる大きな非線
形光学効果を示す非線形光学材料を作製することができ
るので、この材料を用いることによって光制御型の高速
光スイッチなどを実現することができ、実用的に極めて
有用である。
【００１８】尚、熱処理の温度と時間によって混晶化さ
れる領域を制御することができ、細線やドットの領域を
任意に変化させることが可能となるので、リソグラフィ
ーの精度よりも微細な細線あるいはドットをマトリック
ス中に形成することができる。例えば、井戸層１４がＧ
ａＡｓ、障壁層１３がＡｌＡｓからなる超格子構造の部
分を２０ｎｍの幅にすることができる。また、不純物を
分散させた誘電体薄膜によってマトリックスを形成する
ものであるため、新たにマトリックスを形成する必要が
ない。また、細線あるいはドットの超格子構造をエッチ
ングを用いることなく形成することができるので、微細
加工の精度にとらわれることなく、加工による損傷を受
けることなくマトリックス中に超格子構造の細線あるい
はドットが分散した構造を実現することができる。
れる領域を制御することができ、細線やドットの領域を
任意に変化させることが可能となるので、リソグラフィ
ーの精度よりも微細な細線あるいはドットをマトリック
ス中に形成することができる。例えば、井戸層１４がＧ
ａＡｓ、障壁層１３がＡｌＡｓからなる超格子構造の部
分を２０ｎｍの幅にすることができる。また、不純物を
分散させた誘電体薄膜によってマトリックスを形成する
ものであるため、新たにマトリックスを形成する必要が
ない。また、細線あるいはドットの超格子構造をエッチ
ングを用いることなく形成することができるので、微細
加工の精度にとらわれることなく、加工による損傷を受
けることなくマトリックス中に超格子構造の細線あるい
はドットが分散した構造を実現することができる。
【００１９】さらに、その後、図１（ｅ）に示すよう
に、前記超格子構造を覆ってＳｉＯ2薄膜等の誘電体薄
膜１７を形成する。これにより、光照射の際に表面にお
ける反射を軽減することができるので、光学的非線形性
を応用したデバイスを作製する際に有用である。
に、前記超格子構造を覆ってＳｉＯ2薄膜等の誘電体薄
膜１７を形成する。これにより、光照射の際に表面にお
ける反射を軽減することができるので、光学的非線形性
を応用したデバイスを作製する際に有用である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る非線
形光学材料の製造方法の第１の構成によれば、不純物を
分散させた誘電体薄膜をマスクとして用いて、半導体超
格子構造を形成し、この超格子構造の成長温度よりも高
い温度で熱処理を施すことにより、誘電体薄膜に含まれ
た不純物が超格子構造に拡散し、超格子構造の一部が混
晶化する。そして、混晶化した部分は超格子構造の井戸
層よりも禁制帯幅が大きくなり、光励起によって生じた
電子・正孔及び励起子を有効に井戸層に閉じ込めること
ができるので、超格子構造の混晶化されないで残った部
分に細線あるいはドット構造が形成される。これによ
り、量子サイズ効果（電子・正孔及び励起子の閉じ込め
効果）によると考えられる大きな非線形光学効果を示す
非線形光学材料を作製することができるので、この材料
を用いることによって光制御型の高速光スイッチなどを
実現することができ、実用的に極めて有用である。ま
た、熱処理の温度と時間によって混晶化される領域を制
御することができ、細線やドットの領域を任意に変化さ
せることが可能となるので、リソグラフィーの精度より
も微細な細線あるいはドットをマトリックス中に形成す
ることができる。また、不純物を分散させた誘電体でマ
トリックスを形成するものであるため、新たにマトリッ
クスを形成する必要がない。また、細線あるいはドット
の超格子構造をエッチングを用いることなく形成するこ
とができるので、微細加工の精度にとらわれることな
く、加工による損傷を受けることなくマトリックス中に
超格子構造の細線あるいはドットが分散した構造を実現
することができる。
形光学材料の製造方法の第１の構成によれば、不純物を
分散させた誘電体薄膜をマスクとして用いて、半導体超
格子構造を形成し、この超格子構造の成長温度よりも高
い温度で熱処理を施すことにより、誘電体薄膜に含まれ
た不純物が超格子構造に拡散し、超格子構造の一部が混
晶化する。そして、混晶化した部分は超格子構造の井戸
層よりも禁制帯幅が大きくなり、光励起によって生じた
電子・正孔及び励起子を有効に井戸層に閉じ込めること
ができるので、超格子構造の混晶化されないで残った部
分に細線あるいはドット構造が形成される。これによ
り、量子サイズ効果（電子・正孔及び励起子の閉じ込め
効果）によると考えられる大きな非線形光学効果を示す
非線形光学材料を作製することができるので、この材料
を用いることによって光制御型の高速光スイッチなどを
実現することができ、実用的に極めて有用である。ま
た、熱処理の温度と時間によって混晶化される領域を制
御することができ、細線やドットの領域を任意に変化さ
せることが可能となるので、リソグラフィーの精度より
も微細な細線あるいはドットをマトリックス中に形成す
ることができる。また、不純物を分散させた誘電体でマ
トリックスを形成するものであるため、新たにマトリッ
クスを形成する必要がない。また、細線あるいはドット
の超格子構造をエッチングを用いることなく形成するこ
とができるので、微細加工の精度にとらわれることな
く、加工による損傷を受けることなくマトリックス中に
超格子構造の細線あるいはドットが分散した構造を実現
することができる。
【００２１】また、前記本発明方法の構成において、超
格子構造を覆って誘電体薄膜を形成する工程を備えてい
るという好ましい構成によれば、光照射の際の表面にお
ける反射を軽減することができるので、光学的非線形性
を応用したデバイスを作製するのに有用である。また、
超格子構造が大気中にさらされることはないので、外力
によって変形することがない。
格子構造を覆って誘電体薄膜を形成する工程を備えてい
るという好ましい構成によれば、光照射の際の表面にお
ける反射を軽減することができるので、光学的非線形性
を応用したデバイスを作製するのに有用である。また、
超格子構造が大気中にさらされることはないので、外力
によって変形することがない。
【図１】本発明に係る非線形光学材料の製造方法の一実
施例を示す製造工程図である。
施例を示す製造工程図である。
【図２】従来技術における半導体微粒子分散ガラスの構
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
１１ 基板 １２ 不純物を含む誘電体薄膜 １３ 障壁層 １４ 井戸層 １５ エピタキシャル成長していない部分 １６ 混晶化した部分 １７ 誘電体薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三露 常男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に、不純物を分散させた誘電体薄
膜によってパターンを形成する工程と、禁制帯幅の異な
る２種類の半導体を交互に積層させて超格子構造をエピ
タキシャル成長させる工程と、前記エピタキシャル成長
の温度よりも高い温度で熱処理を施す工程とを少なくと
も備えた非線形光学材料の製造方法。 - 【請求項２】 超格子構造を覆って誘電体薄膜を形成す
る工程を備えた請求項１に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 |
|---|---|---|---|
| JP6926694A JPH07281221A (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 非線形光学材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6926694A JPH07281221A (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 非線形光学材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07281221A true JPH07281221A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13397722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6926694A Pending JPH07281221A (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 非線形光学材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07281221A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015109625A1 (zh) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 用于固定显示器的量子条的装置 |
-
1994
- 1994-04-07 JP JP6926694A patent/JPH07281221A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015109625A1 (zh) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 用于固定显示器的量子条的装置 |
| US9389448B2 (en) | 2014-01-27 | 2016-07-12 | Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Device for fixing quantum strip of display |
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