JPH10259097A - 四ほう酸リチウム単結晶の製造方法 - Google Patents
四ほう酸リチウム単結晶の製造方法Info
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- JPH10259097A JPH10259097A JP6419697A JP6419697A JPH10259097A JP H10259097 A JPH10259097 A JP H10259097A JP 6419697 A JP6419697 A JP 6419697A JP 6419697 A JP6419697 A JP 6419697A JP H10259097 A JPH10259097 A JP H10259097A
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- lithium tetraborate
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- tetraborate single
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】種結晶を利用しての水熱合成法による四ほう酸
リチウム単結晶の製造方法を提供する。 【解決手段】 特定の角度で切り出した種結晶を使い、
水熱合成法を用いて合成する四ほう酸リチウム単結晶の
製造方法。必要に応じて、レ−ザ−用の波長変換素子と
して使用する場合、特定波長の位相整合角度（Ｑｍ）の
方位の種結晶を使い、結晶を引き上げる四ほう酸リチウ
ム単結晶の製造方法またはＳAＷ（表面弾性波）デバイ
スとして使用する場合、１１０方位で引き上げる四ほう
酸リチウム単結晶の製造方法。
リチウム単結晶の製造方法を提供する。 【解決手段】 特定の角度で切り出した種結晶を使い、
水熱合成法を用いて合成する四ほう酸リチウム単結晶の
製造方法。必要に応じて、レ−ザ−用の波長変換素子と
して使用する場合、特定波長の位相整合角度（Ｑｍ）の
方位の種結晶を使い、結晶を引き上げる四ほう酸リチウ
ム単結晶の製造方法またはＳAＷ（表面弾性波）デバイ
スとして使用する場合、１１０方位で引き上げる四ほう
酸リチウム単結晶の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばレ−ザ−用
の波長変換素子またはＳAＷ（表面弾性波）デバイスに
利用される四ほう酸リチウム単結晶の製造方法に関する
ものである。
の波長変換素子またはＳAＷ（表面弾性波）デバイスに
利用される四ほう酸リチウム単結晶の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として、水熱合成法では、結
晶のモルフォロジ−を調べる目的で、２５０℃、１００
気圧下での研究が行われたこともあるが、種結晶を用い
ないため、均一核生成で大きな結晶を得ることは出来な
かった。（Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，Ｖｏｌ．８，Ｎ
ｏ．９，Ｓｅｐ１９９３，ｐ２３１９〜２３２６参照）
晶のモルフォロジ−を調べる目的で、２５０℃、１００
気圧下での研究が行われたこともあるが、種結晶を用い
ないため、均一核生成で大きな結晶を得ることは出来な
かった。（Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，Ｖｏｌ．８，Ｎ
ｏ．９，Ｓｅｐ１９９３，ｐ２３１９〜２３２６参照）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、水熱合成法
を用いて、例えばレ−ザ−の波長変換素子またはＳAＷ
（表面弾性波）デバイスとて利用出来る大型単結晶を得
ることを目的としているが、上述の従来技術では、その
目的を達成することは難しい。
を用いて、例えばレ−ザ−の波長変換素子またはＳAＷ
（表面弾性波）デバイスとて利用出来る大型単結晶を得
ることを目的としているが、上述の従来技術では、その
目的を達成することは難しい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者等は、鋭意開発に努力したところ、特定の
角度で切り出した種結晶を使いた水熱合成法により、一
度に大量の大型単結晶を育成出来るとの知見を得たので
ある。
に、本発明者等は、鋭意開発に努力したところ、特定の
角度で切り出した種結晶を使いた水熱合成法により、一
度に大量の大型単結晶を育成出来るとの知見を得たので
ある。
【０００５】本発明は、上記知見に基づいて得られたも
のであって、（１） 特定の角度で切り出した種結晶を
使い、水熱合成法を用いて合成する四ほう酸リチウム単
結晶の製造方法、（２） レ−ザ−用の波長変換素子と
して使用する場合、特定波長の位相整合角度（Ｑｍ）の
方位の種結晶を使い、結晶を引き上げる（１）記載の四
ほう酸リチウム単結晶の製造方法、（３）表面弾性波
（ＳAＷ）デバイスとして使用する場合、１１０方位で
引き上げる（１）記載の四ほう酸リチウム単結晶の製造
方法、に特徴を有するものである。
のであって、（１） 特定の角度で切り出した種結晶を
使い、水熱合成法を用いて合成する四ほう酸リチウム単
結晶の製造方法、（２） レ−ザ−用の波長変換素子と
して使用する場合、特定波長の位相整合角度（Ｑｍ）の
方位の種結晶を使い、結晶を引き上げる（１）記載の四
ほう酸リチウム単結晶の製造方法、（３）表面弾性波
（ＳAＷ）デバイスとして使用する場合、１１０方位で
引き上げる（１）記載の四ほう酸リチウム単結晶の製造
方法、に特徴を有するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。水は高圧下では、高温でも液体として存在
し、特に水の臨界温度３７４℃（圧力：数百〜１０００
気圧）では、多くの酸化物が溶解し特異な反応が起こ
る。この水熱合成方法で水晶やルビ−などが合成されて
いる。四ほう酸リチウムは、水の他にもＣＨ3ＣＯＯ
Ｈ，ＨＮＯ3，ＨＣｌ，ＨＣＯＯＨの様な酸、ＫＯＨ，
Ｃａ（ＯＨ）2等のアルカリにも溶け、これら水熱合成
用溶剤を用いての水熱合成法により、 四ほう酸リチウ
ムを育成出来る。この際種結晶を使うことにより、良質
の大型単結晶が得られる。更に種結晶の方位を各用途に
適した方位、例えばレ−ザ−の波長変換素子用の方位で
切断したものを用いることにより、歩留まり良く素子が
作製出来る。図２は、四ほう酸リチウム単結晶に入射す
るレ−ザの波長とその位相整合角度の関係を示してい
る。例えば、ＹＡＧレ−ザを光源とした場合、ＹＡＧレ
−ザの波長は、１．０６μｍ（１０６４ｎｍ）なので、
位相整合角度は３２度であることがわかる。他の光源を
使用した場合でも同じように求められる。代表的なレ−
ザであるＹＡＧレ−ザの第二高調波、第三高調波、第四
高調波、第五高調波の位相整合角度は、それぞれ３２
度、４０度、６６度、７４度である。ただし第三高調
波、第五高調波は和周波（ＳＦＧ）により得られる。し
たがって、Ｎｄ：ＹＡＧレ−ザの波長変換素子の場合、
下記の方位の種結晶を利用することにより、 （１）ｃ軸から３２±３度で切断した方位の種結晶。 （２）ｃ軸から４０±３度で切断した方位の種結晶。 （３）ｃ軸から６６±３度で切断した方位の種結晶。 （４）ｃ軸から７４±３度で切断した方位の種結晶。 夫々ＹＡＧレ−ザの（１）第２次高調波、（２）第３次
高調波、（３）第４次高調波、（４）第５次高調波用の
四ほう酸リチウム単結晶素子が、歩留まり良く作製出来
る。また、＜１１０＞±３度の種結晶を利用することに
より、弾性表面波の音速の温度特性の良好で、数百ＭＨ
ｚ帯の通信機用フィルタ−として優れた特性を有した四
ほう酸リチウム単結晶の弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ
−用素子が得られる。本発明の水熱合成法によれば、ま
ず原料を化学量論組成に混合し、この原料と、上記せる
適当な水熱合成用溶剤を一緒に、高圧容器に入れ、その
上に上記せる適当な方位の種結晶をセットし、所定の温
度勾配を付け、所定圧力を印加し、所定温度で数日間水
熱処理することにより、所望の四ほう酸リチウム単結晶
を得ることが出来る。
て説明する。水は高圧下では、高温でも液体として存在
し、特に水の臨界温度３７４℃（圧力：数百〜１０００
気圧）では、多くの酸化物が溶解し特異な反応が起こ
る。この水熱合成方法で水晶やルビ−などが合成されて
いる。四ほう酸リチウムは、水の他にもＣＨ3ＣＯＯ
Ｈ，ＨＮＯ3，ＨＣｌ，ＨＣＯＯＨの様な酸、ＫＯＨ，
Ｃａ（ＯＨ）2等のアルカリにも溶け、これら水熱合成
用溶剤を用いての水熱合成法により、 四ほう酸リチウ
ムを育成出来る。この際種結晶を使うことにより、良質
の大型単結晶が得られる。更に種結晶の方位を各用途に
適した方位、例えばレ−ザ−の波長変換素子用の方位で
切断したものを用いることにより、歩留まり良く素子が
作製出来る。図２は、四ほう酸リチウム単結晶に入射す
るレ−ザの波長とその位相整合角度の関係を示してい
る。例えば、ＹＡＧレ−ザを光源とした場合、ＹＡＧレ
−ザの波長は、１．０６μｍ（１０６４ｎｍ）なので、
位相整合角度は３２度であることがわかる。他の光源を
使用した場合でも同じように求められる。代表的なレ−
ザであるＹＡＧレ−ザの第二高調波、第三高調波、第四
高調波、第五高調波の位相整合角度は、それぞれ３２
度、４０度、６６度、７４度である。ただし第三高調
波、第五高調波は和周波（ＳＦＧ）により得られる。し
たがって、Ｎｄ：ＹＡＧレ−ザの波長変換素子の場合、
下記の方位の種結晶を利用することにより、 （１）ｃ軸から３２±３度で切断した方位の種結晶。 （２）ｃ軸から４０±３度で切断した方位の種結晶。 （３）ｃ軸から６６±３度で切断した方位の種結晶。 （４）ｃ軸から７４±３度で切断した方位の種結晶。 夫々ＹＡＧレ−ザの（１）第２次高調波、（２）第３次
高調波、（３）第４次高調波、（４）第５次高調波用の
四ほう酸リチウム単結晶素子が、歩留まり良く作製出来
る。また、＜１１０＞±３度の種結晶を利用することに
より、弾性表面波の音速の温度特性の良好で、数百ＭＨ
ｚ帯の通信機用フィルタ−として優れた特性を有した四
ほう酸リチウム単結晶の弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ
−用素子が得られる。本発明の水熱合成法によれば、ま
ず原料を化学量論組成に混合し、この原料と、上記せる
適当な水熱合成用溶剤を一緒に、高圧容器に入れ、その
上に上記せる適当な方位の種結晶をセットし、所定の温
度勾配を付け、所定圧力を印加し、所定温度で数日間水
熱処理することにより、所望の四ほう酸リチウム単結晶
を得ることが出来る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例について、具体的に説
明する。 ［実施例１］化学量論組成比の純度９９．９９％のＬｉ
2Ｂ4Ｏ7多結晶粉末を出発原料として、この原料と水熱
合成用溶剤であるＨＣｌ水溶液を耐食性に優れたハステ
ロイ製の高温高圧用オ−トクレ−ブに装填した。オ−ト
クレ−ブ内の上部には四ほう酸リチウムのｃ軸から３２
度で切断した方位の種結晶を設置した。炉の上下に温度
勾配を付け、炉内に対流を起こすと同時に溶解度差をつ
ける。１３０気圧、３００℃で保持した後、徐々に冷却
することによって、種結晶上に３週間で２５ｍｍの単結
晶が得られた。高調波特性を評価するために、単結晶の
入出射面を光学研磨し、Ｎｄ：ＹＡＧレ−ザから、波長
１０６４ｎｍのレ−ザ光を、上記の様にして得られた四
ほう酸リチウム単結晶に照射し、Ｎｄ：ＹＡＧレ−ザの
第２次高調波である波長５３２ｎｍのレ−ザ光を確認し
た。
明する。 ［実施例１］化学量論組成比の純度９９．９９％のＬｉ
2Ｂ4Ｏ7多結晶粉末を出発原料として、この原料と水熱
合成用溶剤であるＨＣｌ水溶液を耐食性に優れたハステ
ロイ製の高温高圧用オ−トクレ−ブに装填した。オ−ト
クレ−ブ内の上部には四ほう酸リチウムのｃ軸から３２
度で切断した方位の種結晶を設置した。炉の上下に温度
勾配を付け、炉内に対流を起こすと同時に溶解度差をつ
ける。１３０気圧、３００℃で保持した後、徐々に冷却
することによって、種結晶上に３週間で２５ｍｍの単結
晶が得られた。高調波特性を評価するために、単結晶の
入出射面を光学研磨し、Ｎｄ：ＹＡＧレ−ザから、波長
１０６４ｎｍのレ−ザ光を、上記の様にして得られた四
ほう酸リチウム単結晶に照射し、Ｎｄ：ＹＡＧレ−ザの
第２次高調波である波長５３２ｎｍのレ−ザ光を確認し
た。
【０００８】（比較例１）種結晶を用いない以外、実施
例１と全く同じ条件で、結晶成長を試みたが、ランダム
に核生成するため、多数の核が生じ小さい結晶しか得ら
れず、方位も様々であり、高調波特性を評価すること
は、不可能であった。
例１と全く同じ条件で、結晶成長を試みたが、ランダム
に核生成するため、多数の核が生じ小さい結晶しか得ら
れず、方位も様々であり、高調波特性を評価すること
は、不可能であった。
【０００９】［実施例２］化学量論組成比の純度９９．
９９％のＬｉ2Ｂ4Ｏ7多結晶粉末を出発原料として、こ
の原料と水熱合成用溶剤であるＫＯＨ水溶液を耐食性に
優れたハステロイ製の高温高圧用オ−トクレ−ブに装填
した。オ−トクレ−ブ内の上部には、＜１１０＞の方位
の四ほう酸リチウムの種結晶を設置した。炉の上下に温
度勾配を付け、炉内に対流を起こすと同時に溶解度差を
つける。１１０気圧、２８０℃で保持した後、徐々に冷
却することによって、種結晶上に３週間で２０ｍｍの単
結晶が得られた。得られた結晶の高周波特性を評価する
ために、単結晶の表面を鏡面研磨加工した四ほう酸リチ
ウム単結晶基板上にリフトオフ法を使かったフォトリソ
グラフプロセスによりＡｌの電極を形成し、３８０ＭＨ
ｚ帯ＳＡＷフィルタ−を作製した。作製したＳＡＷフィ
ルタ−の周波数応答スペクトルを測定したところ、ほぼ
設計どうりの特性が得られ、結晶内での中心周波数のバ
ラツキはデバイスの製造誤差以内であった。
９９％のＬｉ2Ｂ4Ｏ7多結晶粉末を出発原料として、こ
の原料と水熱合成用溶剤であるＫＯＨ水溶液を耐食性に
優れたハステロイ製の高温高圧用オ−トクレ−ブに装填
した。オ−トクレ−ブ内の上部には、＜１１０＞の方位
の四ほう酸リチウムの種結晶を設置した。炉の上下に温
度勾配を付け、炉内に対流を起こすと同時に溶解度差を
つける。１１０気圧、２８０℃で保持した後、徐々に冷
却することによって、種結晶上に３週間で２０ｍｍの単
結晶が得られた。得られた結晶の高周波特性を評価する
ために、単結晶の表面を鏡面研磨加工した四ほう酸リチ
ウム単結晶基板上にリフトオフ法を使かったフォトリソ
グラフプロセスによりＡｌの電極を形成し、３８０ＭＨ
ｚ帯ＳＡＷフィルタ−を作製した。作製したＳＡＷフィ
ルタ−の周波数応答スペクトルを測定したところ、ほぼ
設計どうりの特性が得られ、結晶内での中心周波数のバ
ラツキはデバイスの製造誤差以内であった。
【００１０】（比較例２）種結晶を用いない以外、実施
例２と全く同じ条件で、結晶成長を試みたが、ランダム
に核生成するため、多数の核が生じ小さい結晶しか得ら
れず、方位も様々であり、結晶の高周波特性を評価する
ことは、不可能であった。
例２と全く同じ条件で、結晶成長を試みたが、ランダム
に核生成するため、多数の核が生じ小さい結晶しか得ら
れず、方位も様々であり、結晶の高周波特性を評価する
ことは、不可能であった。
【００１１】
【発明の効果】実施例１，２で判る様に、比較例１，２
と異なり、必要に応じて特定の方位を有する種結晶を利
用することにより、用途に応じた所定の方位をもった良
質の大型単結晶を歩留まり良く、大量に得ることが出来
る。 これにより、例えば優れたレ−ザ用の波長変換素
子や表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスが歩留まり良く得ら
れ、関連分野で大いに貢献するものである。
と異なり、必要に応じて特定の方位を有する種結晶を利
用することにより、用途に応じた所定の方位をもった良
質の大型単結晶を歩留まり良く、大量に得ることが出来
る。 これにより、例えば優れたレ−ザ用の波長変換素
子や表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスが歩留まり良く得ら
れ、関連分野で大いに貢献するものである。
【図１】 一般的に使用されている水熱合成用の装置。
【図２】 四ほう酸リチウム単結晶へのレ−ザの入射波
長と位相整合角度との関係を示すグラフ。
長と位相整合角度との関係を示すグラフ。
Claims (3)
- 【請求項１】 特定の角度で切り出した種結晶を使い、
水熱合成法を用いて合成することを特徴とする四ほう酸
リチウム単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 レ−ザ−用の波長変換素子として使用す
る場合、特定波長の位相整合角度（Ｑｍ）の方位の種結
晶を使い、結晶を引き上げることを特徴とする請求項１
記載の四ほう酸リチウム単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 ＳAＷ（表面弾性波）デバイスとして使用
する場合、１１０方位で引き上げることを特徴とする請
求項１記載の四ほう酸リチウム単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6419697A JPH10259097A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 四ほう酸リチウム単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6419697A JPH10259097A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 四ほう酸リチウム単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10259097A true JPH10259097A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13251085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6419697A Withdrawn JPH10259097A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 四ほう酸リチウム単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10259097A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2260142B (en) * | 1991-10-04 | 1995-08-09 | Nsk Ltd | Grease composition for bearings |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP6419697A patent/JPH10259097A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2260142B (en) * | 1991-10-04 | 1995-08-09 | Nsk Ltd | Grease composition for bearings |
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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: 20040601 |