JPH10330200A - ニオブ酸リチウム内の移動イオン分布をポーリングする方法 - Google Patents

ニオブ酸リチウム内の移動イオン分布をポーリングする方法

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JPH10330200A
JPH10330200A JP10117728A JP11772898A JPH10330200A JP H10330200 A JPH10330200 A JP H10330200A JP 10117728 A JP10117728 A JP 10117728A JP 11772898 A JP11772898 A JP 11772898A JP H10330200 A JPH10330200 A JP H10330200A
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JP
Japan
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electric field
crystal
crystal form
temperature
electrodes
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JP10117728A
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English (en)
Inventor
Christine E Geosling
イー.ジヨーズリング クリステイーン
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Northrop Grumman Guidance and Electronics Co Inc
Original Assignee
Litton Systems Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/30Niobates; Vanadates; Tantalates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 キユーリー温度より高い温度まで強誘電結晶
体(10)を加熱し、電極に対し第1の所定の電圧を印
加して結晶体(10)に対し第1の電界を与え、且つ、
第2の電界を印加して、結晶体(10)を横切るイオン
濃度の非均等性を低減する。 【解決手段】 ニオブ酸リチウム内の移動イオン分布を
ポーリングする方法は結晶体(10)の温度を結晶体
(10)のキユーリー温度より低い温度まで低下し、次
に第1の電界の極性と逆極性を有する第2の電界を結晶
体(10)に対し印加する構成をとる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電界の印加により整
合可能な強誘電分域を有する結晶体をポーリングする方
法、特にニオブ酸リチウム(LiNbO)結晶体をポ
ーリングし所定の電気光学的特性を得て導波管、位相変
調器、偏極器等の電気光学的装置を製造する方法に関す
る。更に詳細には本発明はLiNbO結晶体をポーリ
ング(殊にポストポーリング)して光フアイバ回転セン
サに適用可能な多機能光集積回路を形成する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ニオブ酸リチウムは周知の用途の単結晶
酸化材料である。ニオブ酸リチウムは融点より低い通常
約100℃のキユーリー転移温度の室温で、強誘電体で
ある。単結晶体はポーリングされる、即ち整合されて、
多数の不都合の多数の強誘電分域を除去する必要があ
る。
【0003】従来のポーリング技術では電界をLiNb
結晶体即ちブールに印加して強誘電分域を整合する
構成が配られている。この場合結晶体がLiNbO
キユーリー温度より高い温度にある間に電界が印加され
る。次いで結晶体はそのキユーリー転移をより冷却され
る。ポーリング動作は結晶体を成長させる工程あるいは
分離後成長処理工程のいずれかで実現される。
【0004】この場合不都合な副作用として、このポー
リング処理により、LiNbO結晶体の格子内に存在
するリチウムイオン、または他の可動イオンが誘導され
た電界の通路に沿つて移動される。これにより結晶体を
横切る方向のイオン濃度が不均一となり、この結果x−
カツトあるいはy−カツトウエハ内の一のウエハ内を横
切る断面に表われるが、例えば結晶成長軸、切断軸によ
り(例えばz−カツトウエハの)ブールに沿つたウエハ
からウエハへの特性が不均一となる。これらの不均一に
は拡散速度の差、特に陽子の拡散速度の差、局在応力並
びに歪みが含まれる。これらの特性は導波管構造の形成
および性能に関して重要な事項である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来の
ポーリング技術の問題点を解決する結晶体のポーリング
法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は(a)キユーリー温度より高い温度で結晶体(1
0)を加熱する工程と、(b)一対の電極(12、1
4)間に結晶体(10)を配置する工程と、(c)電極
(12、14)に対し第1の所定電圧を印加して第1の
所定の大きさおよび極性の第1の電界を結晶体(10)
に対し印加する工程と、(d)結晶体(10)のキユー
リー温度より低い温度まで結晶体(10)の温度を低下
させる工程と、(e)第1の電界と逆極性を有する第2
の電界を結晶体(10)に対し印加する工程とを包有し
てなる、所定の強誘電特性を示す強誘電分域を有する結
晶体(10)をポーリング処理する方法を提供すること
により達成される。
【0007】第2の電界を印加すると、結晶体を横切る
方向のイオン濃度の非均等性が減少される。第2の電界
の大きさは好ましくは第1の電界の大きさに等しくされ
得る。また第2の電界の大きさはまた第1の電界の大き
さより大きくあるいは小さくし得る。
【0008】本発明は、添付図面に示す好ましい実施例
に沿ツた以下の説明から、更に本発明の目的、構造およ
び動作構成をより完全に理解されよう。
【0009】
【作用】しかして本発明によれば結晶体を横切る方向の
イオンン濃度の非均等性が、顕著に低減される。
【0010】
【発明の実施の形態】ポーリング動作中のイオン移動を
防止することは困難であるが、可能な範囲での本発明に
よるポーリング処理には、不都合なイオン移動がなく所
定特性を得る2つの工程が含まれる。第1の工程はキユ
ーリー温度Tcより高い温度で周知の方法で最適化し、
LiNbO結晶体10をポーリングして分域を整合す
ることである。適合成長したLiNbOのキユーリー
温度は1142℃にされる。
【0011】図1を参照するに、LiNbO結晶体1
0は一対の電極12、14間に接触して配置される。電
極12、14に対し電圧を印加し、電極12が電極14
に対し正にされる。代表的なLiNbO結晶体をポー
リングする場合、電極間の電圧は極軸に沿つて通常0.
5V/cmである。
【0012】次いで第2の工程ではキユーリー温度より
低く且つ約800℃より高い温度で実行され、この80
0℃ではリチウムイオンが移動可能な温度範囲内にあ
る。この範囲内の温度では、結晶体10は第1の工程で
のポーリング処理で採用した場合と同じ大きさ、且つ逆
極性の電界を受ける。逆極性の電界の印加は、ポーリン
グの場合と同じ電極の極性を逆にし、電極14を図2の
ように正にすることにより実現される。
【0013】逆極性の電界を加えることにより、LiN
bO結晶体内のイオンが来た方向と逆向きに移動す
る。一方LiNbO結晶体はキユーリー温度より低い
ので、強誘電体分域の構造はそのままに維持される。T
cより低い温度で逆極性の電界を印加すると、結晶体の
ポーリング軸を横切る移動イオン成分の勾配が低減され
得る。
【0014】イオンの移動量は第2の工程中の温度およ
び電圧、並びにその処理時間により左右される。逆移動
工程の温度は最初のポーリング工程の温度より低いの
で、同じ電圧の場合、逆移動に必要な時間は第1の工程
の処理時間より長い。イオン移動速度は1/ρ(ここに
ρはΩ−cmの単位でのLiNbO結晶体の抵抗率)
に比例する。抵抗率は温度の関数である。
【0015】特定の温度および特定の付勢エネルギでの
少なくとも1つの抵抗率が判明している場合、アレニウ
ス図(Arrhenius plot)が得られる。抵
抗率と温度の関係から正しい逆移動時間の計算に基いて
ポーリングによる前方移動を補償する。正しい逆移動時
間はそれぞれの温度での抵抗率と同じ比率でポーリング
時間と関連付けられる。
【0016】複数の移動イオンがLiNbO結晶体内
に存在する場合、同じ種類の次の処理工程は一層低い温
度で実行され、濃度勾配が変更される。例えばHイオ
ンは約800℃より低い温度で移動できるが、Li
オンは移動できない。相対処理時間を決めるには、特定
の抵抗率および特定の付勢エネルギを判明させる必要が
ある。
【0017】逆移動を短時間にするには、逆電界の大き
さないしは印加電圧を高めることにより増加できる。一
方時間調整には電界の関数として実際の移動速度を知得
るか、経験に基づき調整する必要がある。このとき高い
電圧でのポーリング処理されたLiNbO結晶体の分
域構造に悪影響を与えないよう留意する要がある。
【0018】ここに開示する構成は本発明の基本的構造
を開示するに過ぎず、本発明の精神および本質から離れ
る事なく各種の具体的な変更が可能である。上述した実
施例は本発明を限定するものではなく一例を例示するも
のである。従つて本発明の技術的範囲は添付の特許請求
の範囲により定義される。特許請求の範囲に含まれる図
示の実施例に対する全ての変更物は本発明の技術的範囲
である。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、(a)キユーリー温度
より高い温度で結晶体(10)を加熱する工程と、
(b)一対の電極(12、14)間に結晶体(10)を
配置する工程と、(c)電極(12、14)に対し第1
の所定電圧を印加して第1の所定の大きさおよび極性の
第1の電界を結晶体(10)に対し印加する工程と、
(d)結晶体(10)のキユーリー温度より低い温度ま
で結晶体(10)の温度を低下させる工程と、(e)第
1の電界と逆極性を有する第2の電界を結晶体(10)
に対し印加する工程とを包有してなる、所定の強誘電特
性を示す強誘電分域を有する結晶体(10)をポーリン
グ処理する方法により、結晶体を横切る方向のイオン濃
度の非均等性が顕著に低減されるから、光フアイバ回路
センサに有効に適用可能な多機能光集積回路の形成を実
現できる等の効果を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明により、LiNbO結晶体の両
側に配置される一対の電極に対し電位差を与えて結晶体
をポーリングする本発明の処理法の説明図である。
【図2】図2は本発明により、LiNbO結晶体がキ
ユーリー温度より低い温度にある間に電極を極性を逆に
する本発明の別の処理法の説明図である。
【符号の説明】
10 結晶体 12、14 電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)キユーリー温度より高い温度で結
    晶体(10)を加熱する工程と、(b)一対の電極(1
    2、14)間に結晶体(10)を配置する工程と、
    (c)電極(12、14)に対し第1の所定電圧を印加
    して第1の所定の大きさおよび極性の第1の電界を結晶
    体(10)に対し印加する工程と、(d)結晶体(1
    0)のキユーリー温度より低い温度まで結晶体(10)
    の温度を低下させる工程と、(e)第1の電界と逆極性
    を有する第2の電界を結晶体(10)に対し印加する工
    程とを包有してなる、所定の強誘電特性を示す強誘電分
    域を有する結晶体(10)をポーリング処理する方法。
  2. 【請求項2】 結晶体(10)が一対の電極(12、1
    4)と接触されてなる請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 第2の電界の大きさが第1の電界の大き
    さと等しくされてなる請求項1の方法。
  4. 【請求項4】 第2の電界の大きさが第1の電界の大き
    さより小さくされてなる請求項1の方法。
  5. 【請求項5】 第1の電界の大きさが第1の電界の大き
    さより大きくされてななる請求項1の方法。
JP10117728A 1997-03-28 1998-03-25 ニオブ酸リチウム内の移動イオン分布をポーリングする方法 Pending JPH10330200A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/828,333 1997-03-28
US08/828,333 US5766340A (en) 1997-03-28 1997-03-28 Method for post-poling mobile ion redistribution in lithium niobate
CA002240507A CA2240507A1 (en) 1997-03-28 1998-06-12 Method for post-poling mobile ion redistribution in lithium niobate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10330200A true JPH10330200A (ja) 1998-12-15

Family

ID=31496505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10117728A Pending JPH10330200A (ja) 1997-03-28 1998-03-25 ニオブ酸リチウム内の移動イオン分布をポーリングする方法

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US (1) US5766340A (ja)
EP (1) EP0867539A3 (ja)
JP (1) JPH10330200A (ja)
CA (1) CA2240507A1 (ja)

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EP0867539A3 (en) 2000-05-17
US5766340A (en) 1998-06-16
CA2240507A1 (en) 1999-12-12
EP0867539A2 (en) 1998-09-30

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