JPH07501160A - 酸化ガリウムから成る薄膜及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 酸化ガリウムから成る薄膜及びその製造方法本発明は薄膜と、真空中の酸素によ る反応蒸着及びその後に続く空気中でのアニーリングによって薄い光学膜を製造 する方法とに関する。

薄膜は光学系において反射防止、フィルタなどとして通常使用され、特に、市販 の装置を使用して金属の反応蒸着により、とりわけ、真空中の酸素又は反応を起 こしつる別の相手による反応蒸着によって製造される。

薄膜は、特に、分子数周分の厚さから可視光及び赤外線の波長程度の厚さまでの 誘電物質又は金属から成る被覆膜である。

公開公報Ｊ　Ｐ　１−２２５３１５からは、基板上で純ガリウムを遊離する方法 が知られている。また、窒化ガリウム及びガリウムヒ素から成る薄膜も知られて いるが、酸化ガリウムの技術的応用は知られていない。

ｒＨａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ」第 ７１版（１９９０−９１年、ＣＲＣＰＲＥＳＳ＋　Ｂｏｃａ　Ｒａｔｏｎ　（ア メリカ合衆国））の４〜６５ページでは、結晶Ｇａ２Ｏ３について屈折率ｎ＝１ ゜９２〜１．９５を挙げ、水和Ｇａ２Ｏ３＊Ｈ２０についてはｎ＝１．８４を挙 げているが、他のガリウム酸化物についての屈折率は記載されていない。

本発明の課題は、薄膜、特にガラス上又は石英ガラス上の反射防止膜として新た な材料を調製することである。

この課題は、その膜が酸素によって酸化させたガリウムから形成されており、酸 素の下でのガリウムの反応蒸着と、その後に続く空気中でのアニーリングとによ り製造を実行できることによって解決される。

驚くべきことに、そのような薄膜の場合、その屈折率は無垢の酸化ガリウムに関 わる文献上の値とは対照的に通常の光学ガラス又は石英ガラスの屈折率より低い ことがわかった。特に、本発明による膜の屈折率は１．２から１．３までの範囲 にある。このため、ガラス又は石英ガラスの反射防止膜として特に適していると いえる。

蒸着プロセスでは、電子ビーム蒸着が特に有利である。光学素子は本発明による 薄膜を個別に又は別の薄膜と組合せてもつことができる。

さらに、本発明を実施例によって説明する：図１は、ＢＫ７ガラス上における本 発明による膜のスペクトル反射率を被覆なしのガラスと比較しながら示す。

図２は、石英ガラス上における本発明による膜のスペクトル反射率を被覆なしの 石英ガラスと比較しながら示す。

図３は、ＢＫ７ガラス上における本発明による膜のスペクトル透過率を被覆なし のガラスと比較しながら示す。

図４は、石英ガラス上における本発明による膜のスペクトル透過率を被覆なしの 石英ガラスと比較しながら示す。

真空中で電子ビーム蒸着により薄膜を反応蒸着するための重版の装置の中に従来 通りの洗浄の後に、ドイツ、マイシンのＦｉｒｍａ　５ｃｈｏｔｔｌｌの光学ガ ラスＢＫ７と、石英ガラス５ｕｐｒａｓｉ　Ｉとから成る従来の平坦平行なプレ ートとウェッジを収納した。後に、被覆後の試料と、被覆しない試料とを比較す るために、ウェッジとプレートの一部を覆い隠しである。市販の金属ガリウム（ ８９，９％を越える純度）を銅Ｍ着るつぼの中に収納した。

残留気体圧力を１　、３−１．５　ａ　１０−５ｍｂ　ａ　ｒ＋酸素圧力を２． ７−１０７−１Ｏ−４として、０．２ｎｍ／ｓの蒸着速度をもって電子ビーム蒸 着を１０８１ｍの膜厚まで実行した。５分間の冷却時間と、５０〜１００分間の 待機時間を経た後に、プレートとウェッジを取出し、続いて、２５０℃の炉の中 で空気中で約７５０分間にわたりアニーリングを行った。

図１及びｒＸＪ２は、そのようにして処理したガラス又は石英ガラスから成るウ ェッジについて、スペクトル反射率の推移を、おおい隠すことによって被覆なし で形成した同じウェッジの領域と比較しながら示す。酸化ガリウム膜による反射 の減少は全スペクトル範囲で明白である。

図３及びｒＩ！Ｊ４は、ガラス又は石英から成る酸化ガリウム被覆プレートの透 過率が相応して向上することを被覆なしの領域と比較しながら示す。

ガラス、石英ガラスを問わず、その上面の本発明による膜の屈折率を、周知の公 式 に従って、ｎ＝１．２３からｎ＝１．２５として、反射率減少の最小値、すなわ ち、λ／４の箇所における反射率Ｒから一様に確定した。この値は明らかに基板 材料の屈折率ｎガラスより低く、特に、全体が酸化ガリウムである場合として提 示されている、１．８より大きい屈折率より著しく低い。

薄い光学膜として通常使用される他の材料（たとえば、Ｍ　ｇ　Ｆ　２）の場合 、無垢の塊に対する薄膜の屈折率の相違は起こらない。

酸素によって酸化したガリウムから本発明による薄膜を形成するに際しては、そ の酸化ガリウムは純粋にＧａ２Ｏ３としての化学量論的形態をとって〜１なくと も良いので、特別の蒸着技法を必要としないことがわかっている。ただ、蒸着材 料としてのガリウムと、酸素を含有する大気とを準備するだけで良い。

酸化させたガリウムから成る薄膜は、光学で通例となっている基板や膜の上に塗 布することも、また、別の材料から成る、一般に使用されている薄膜で被覆する ことも可能である。

酸化ガリウム層は相対的にもろい構造であって、拭き取りに完全には耐えられな いので、撮影用の対物レンズ、顕微鏡用対物レンズなどの複雑な光学系にお〜１ で、たとえば、そのレンズの内側に位置する面の被覆に特に適している。

浄書（内容に変更なし） 手続補正帯（方式） ％式％ １、事件の表示 平成６年特許願　第５０２９０７号 （国際出願番号）ＰＣＴ／ＥＰ９３１０１６９２２、発明の名称 酸化ガリウムから成る薄膜及びその製造方法３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　カールーツアイス−シュティフチユング・ハンデルンド・アルツ・カー ル・ツアイス ４、代理人 居　所　〒１００　東京都千代田区永田町２丁目４番２号秀和溜池ビル８階 山川国際特許事務所内 ６、補正の対象 （＋）図面の翻訳文 （２）法人証明書・同訳文 ７、補正の内容 １）島　言回　本　軸　牛 、＋、＋＋１．−１ｌ−＋１、−０−ｍ−ρＣＴ／ＥＰ　９３１０１６９２国際 調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．脂肪酸アルカノールアミドを三酸化硫黄ガスと連続的に反応させた後、酸性 反応生成物を水性塩基で中和することを特徴とする、硫酸化脂肪酸アルカノール アミドの製法。
2. ２．式（Ｉ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（Ｉ）［式中、 Ｒ１ＣＯは０、１、２または３の二重結合を含む直鎖状あるいは分枝状の脂肪族 アシル基であり、 Ｒ２は水素または２〜６個の炭素原子を含むヒドロキシアルキル基を表し、また Ｒ３は２〜６個の炭素原子を含むヒドロキシアルキル基である］で示される脂肪 酸アルカノールアミドを使用することを特徴とする、請求項１に記載の製法。
3. ３．落下フィルム原理に基づいて作動する連続反応装置中で硫酸化を行うことを 特徴とする、請求項１または２に記載の製法。
4. ４．混合物に対し、１〜８体積％の濃度まで、三酸化硫黄を空気または窒素ガス で稀釈することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の製法。
5. ５．脂肪酸アルカノールアミドと三酸化硫黄を１：０．９５ないし１：２．０の モル比で使用することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の製法。
6. ６．８０〜９８℃の温度で硫酸化を行うことを特徴とする、請求項１〜５のいず れかに記載の製法。
7. ７．アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属酸化物および水酸化物、アンモニ ア、モノ−、ジ−およびトリ−Ｃ２−４アルカノールアミン、並びに第一、第二 および第三Ｃ１−４アルキルアミンより成る群から選択する、５〜５５重量％の 水性塩基を用いて中和を行うことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載 の製法。
8. ８．中和後、硫酸化脂肪酸アルカノールアミドを７０〜９０℃の温度で０．１〜 １時間熟成させ、ｐＨを６〜８の値に維持することを特徴とする、請求項１〜７ のいずれかに記載の製法。