JPH11322497A - ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法 - Google Patents
ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH11322497A JPH11322497A JP15199498A JP15199498A JPH11322497A JP H11322497 A JPH11322497 A JP H11322497A JP 15199498 A JP15199498 A JP 15199498A JP 15199498 A JP15199498 A JP 15199498A JP H11322497 A JPH11322497 A JP H11322497A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- crystal film
- lithium niobate
- film
- melt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高濃度の融液から比較的低温で膜厚が５０μ
ｍ以上の単結晶膜を製膜可能でしかも結晶性が優れてい
る、ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 本発明にかかるニオブ酸リチウム単結晶
膜は、Ｖ元素とＢ元素とを同時に含み、単結晶基板に融
液を接触させて形成される。融液中のＶ元素の濃度は１
０〜５０００重量ｐｐｍであり、Ｂ元素の濃度は１０〜
５０００重量ｐｐｍであることが好ましい。また、融液
成分をＬｉＮｂＯ3 −ＬｉＶＯ3 −ＬｉＢＯ2 の擬３元
系とみなした場合の擬３元系相図において、モル％で示
す組成比（ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＶＯ3 ，ＬｉＢＯ2 ）
が、Ａ（１０，８０，１０）、Ｂ（１０，１０，８
０）、Ｃ（５０，１０，４０）、Ｄ（５０，４０，１
０）の４点を頂点とした多角形で囲まれる組成範囲にあ
ることが好ましい。
ｍ以上の単結晶膜を製膜可能でしかも結晶性が優れてい
る、ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 本発明にかかるニオブ酸リチウム単結晶
膜は、Ｖ元素とＢ元素とを同時に含み、単結晶基板に融
液を接触させて形成される。融液中のＶ元素の濃度は１
０〜５０００重量ｐｐｍであり、Ｂ元素の濃度は１０〜
５０００重量ｐｐｍであることが好ましい。また、融液
成分をＬｉＮｂＯ3 −ＬｉＶＯ3 −ＬｉＢＯ2 の擬３元
系とみなした場合の擬３元系相図において、モル％で示
す組成比（ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＶＯ3 ，ＬｉＢＯ2 ）
が、Ａ（１０，８０，１０）、Ｂ（１０，１０，８
０）、Ｃ（５０，１０，４０）、Ｄ（５０，４０，１
０）の４点を頂点とした多角形で囲まれる組成範囲にあ
ることが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はニオブ酸リチウム単結晶
膜およびその製造方法に関し、特にたとえば、表面弾性
波フィルタ、光導波路などの電子デバイス、オプトエレ
クトロニクスデバイスなどに用いられるニオブ酸リチウ
ム単結晶膜およびその製造方法に関する。
膜およびその製造方法に関し、特にたとえば、表面弾性
波フィルタ、光導波路などの電子デバイス、オプトエレ
クトロニクスデバイスなどに用いられるニオブ酸リチウ
ム単結晶膜およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の引き上げ法で成長させたニオブ酸
リチウム（以下、ＬＮと省略して記す）は、ストイキオ
メトリック組成（Ｌｉ：Ｎｂ＝１：１）からややＮｂリ
ッチ側にずれ、さらに格子欠陥も高濃度で残存している
（たとえば化学式でＬｉ0.95Ｎｂ1.01Ｏ3 と表され
る）。一方、ＬＮの応用範囲は広いが、表面に発生する
電荷や弾性波を利用したものが多く、それ故、結晶表面
がデバイス性能を左右している場合がほとんどである。
そこで、ＬＮの表面をストイキオメトリック組成に近づ
け、あらかじめ存在する格子欠陥密度を低減させること
による表面改質による高品質化が検討されている。
リチウム（以下、ＬＮと省略して記す）は、ストイキオ
メトリック組成（Ｌｉ：Ｎｂ＝１：１）からややＮｂリ
ッチ側にずれ、さらに格子欠陥も高濃度で残存している
（たとえば化学式でＬｉ0.95Ｎｂ1.01Ｏ3 と表され
る）。一方、ＬＮの応用範囲は広いが、表面に発生する
電荷や弾性波を利用したものが多く、それ故、結晶表面
がデバイス性能を左右している場合がほとんどである。
そこで、ＬＮの表面をストイキオメトリック組成に近づ
け、あらかじめ存在する格子欠陥密度を低減させること
による表面改質による高品質化が検討されている。
【０００３】また、タンタル酸リチウム（以下、ＬＴと
省略して記す）単結晶基板上にＬＮ単結晶膜を形成し、
これら基板と膜の屈折率差およびＬＮの非線型光学特性
を利用した光変調器、光導波路、第２高調波（ＳＨＧ）
発生素子などへの応用を目的とした研究も盛んに行われ
ている。この場合は、ＬＴ基板上に高品質のＬＮ単結晶
膜を形成する必要がある。
省略して記す）単結晶基板上にＬＮ単結晶膜を形成し、
これら基板と膜の屈折率差およびＬＮの非線型光学特性
を利用した光変調器、光導波路、第２高調波（ＳＨＧ）
発生素子などへの応用を目的とした研究も盛んに行われ
ている。この場合は、ＬＴ基板上に高品質のＬＮ単結晶
膜を形成する必要がある。
【０００４】これらの目的のために様々なＬＮ単結晶膜
形成法が試みられている。たとえば、ＭＯＣＶＤ法、Ｓ
ｏｌ−Ｇｅｌ法、スパッタリング法、レーザーアブレー
ション法、ＬＰＥ（液相エピタキシャル）法などが挙げ
られる。
形成法が試みられている。たとえば、ＭＯＣＶＤ法、Ｓ
ｏｌ−Ｇｅｌ法、スパッタリング法、レーザーアブレー
ション法、ＬＰＥ（液相エピタキシャル）法などが挙げ
られる。
【０００５】これらのうちＬＰＥ法は、準平衡状態にお
ける膜形成方法なので高品質の単結晶膜が期待できる。
特に、膜厚が１μｍを超えるようないわゆる厚膜の形成
には形成速度の速いＬＰＥ法が好んで用いられている。
ける膜形成方法なので高品質の単結晶膜が期待できる。
特に、膜厚が１μｍを超えるようないわゆる厚膜の形成
には形成速度の速いＬＰＥ法が好んで用いられている。
【０００６】ＬＰＥ法における重要なパラメータは、用
いる組成系とその組成比、そして、膜形成する温度であ
る。そこで、現在までＬｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 −Ｎｂ2 Ｏ5
系（Baudrantら、Journal of Crystal Growth ４３巻
（１９７８）１９７−２０３頁など）、Ｌｉ2 Ｏ−Ｂ2
Ｏ3 −Ｎｂ2 Ｏ5 系、Ｌｉ2 Ｏ−ＷＯ3 系、Ｌｉ2 Ｏ−
Ｋ2 ＷＯ4 系（いずれもBallman ら、Journal of Cryst
al Growth ２９巻（１９７５）２８９−２９５頁）、Ｐ
ｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＧｅＯ2 系（特開平６−３０５８９４
号）などが検討されてきている。
いる組成系とその組成比、そして、膜形成する温度であ
る。そこで、現在までＬｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 −Ｎｂ2 Ｏ5
系（Baudrantら、Journal of Crystal Growth ４３巻
（１９７８）１９７−２０３頁など）、Ｌｉ2 Ｏ−Ｂ2
Ｏ3 −Ｎｂ2 Ｏ5 系、Ｌｉ2 Ｏ−ＷＯ3 系、Ｌｉ2 Ｏ−
Ｋ2 ＷＯ4 系（いずれもBallman ら、Journal of Cryst
al Growth ２９巻（１９７５）２８９−２９５頁）、Ｐ
ｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＧｅＯ2 系（特開平６−３０５８９４
号）などが検討されてきている。
【０００７】膜形成温度に注目すると、Ｌｉ2 Ｏ−Ｖ2
Ｏ5 −Ｎｂ2 Ｏ5 系をＬＮ−ＬｉＶＯ3 （以降、ＬＶと
省略して記す）の疑似的な２元系相図とみなすと、図２
の様な液相線が書ける（Baudrantら、Journal of Cryst
al Growth ４３巻（１９７８）１９７−２０３頁）。ま
た、Ｌｉ2 Ｏ−Ｂ2 Ｏ3 −Ｎｂ2 Ｏ5 系についても同様
にＬＮ−ＬｉＢＯ2 （以降、ＬＢと省略して記す）の擬
２元系とみなして図３のような液相線が得られている
（Ballman ら、Journal of Crystal Growth ２９巻（１
９７５）２８９−２９５頁）。これらの２つの系におけ
る相図は何れも同じような傾向を示す。つまり、ＬＮ濃
度の５〜１０ｍｏｌ％に共晶点を持ち共晶点よりもＬＮ
組成が増加するに従い、液相温度も単調に増加する。そ
して最終的にはＬＮの融点（１２５３℃）に達するとい
うものである。
Ｏ5 −Ｎｂ2 Ｏ5 系をＬＮ−ＬｉＶＯ3 （以降、ＬＶと
省略して記す）の疑似的な２元系相図とみなすと、図２
の様な液相線が書ける（Baudrantら、Journal of Cryst
al Growth ４３巻（１９７８）１９７−２０３頁）。ま
た、Ｌｉ2 Ｏ−Ｂ2 Ｏ3 −Ｎｂ2 Ｏ5 系についても同様
にＬＮ−ＬｉＢＯ2 （以降、ＬＢと省略して記す）の擬
２元系とみなして図３のような液相線が得られている
（Ballman ら、Journal of Crystal Growth ２９巻（１
９７５）２８９−２９５頁）。これらの２つの系におけ
る相図は何れも同じような傾向を示す。つまり、ＬＮ濃
度の５〜１０ｍｏｌ％に共晶点を持ち共晶点よりもＬＮ
組成が増加するに従い、液相温度も単調に増加する。そ
して最終的にはＬＮの融点（１２５３℃）に達するとい
うものである。
【０００８】また、ＬＰＥ法では、過飽和状態の融液中
に単結晶基板を接触させることにより単結晶膜を析出さ
せるが、均質な単結晶膜を形成するためには、膜形成中
に溶質濃度が変動しないことが望ましい。そのため、で
きるだけ溶質濃度の高い融液組成を選択することにより
相対的に組成変動を減少させる事が好ましい。特に光導
波路としての応用を考える上では、５０μｍ以上の比較
的厚い膜厚が求められるため、このような厚い膜厚のも
のを形成する場合にも均質で良質なＬＮ単結晶膜を得る
ことのできる製造方法を提供する必要があった。
に単結晶基板を接触させることにより単結晶膜を析出さ
せるが、均質な単結晶膜を形成するためには、膜形成中
に溶質濃度が変動しないことが望ましい。そのため、で
きるだけ溶質濃度の高い融液組成を選択することにより
相対的に組成変動を減少させる事が好ましい。特に光導
波路としての応用を考える上では、５０μｍ以上の比較
的厚い膜厚が求められるため、このような厚い膜厚のも
のを形成する場合にも均質で良質なＬＮ単結晶膜を得る
ことのできる製造方法を提供する必要があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
組成系では、１０００℃以下の比較的低温で単結晶膜を
作成するためには溶質濃度を２０ｍｏｌ％以上にするこ
とが困難であった。しかし、このような低濃度でＬＮ単
結晶膜を製膜しようとする場合、過飽和状態がすぐに破
られてしまうため５０μｍ以上の厚い膜は得られない。
そこで、厚い膜を得るために、膜形成する時の温度を徐
々に低下させるという方法が提案されている（Kawaguch
i et al. Journal of Crystal Growth １５２巻（１９
９５）８７−９３頁）。しかし、この様な温度制御を行
うと坩堝（るつぼ）内の温度環境が変化するので、良質
な膜を製膜するのには適さない。それに対して、一定温
度下での膜形成の方が制御は遙かに再現性が高く、かつ
容易である。そこで、溶質であるＬＮの析出が生じても
その濃度の変化がほとんど生じないような高濃度の溶質
が溶解した組成系で、しかも実用的に低温で膜形成する
ことのできる組成系が要求される。
組成系では、１０００℃以下の比較的低温で単結晶膜を
作成するためには溶質濃度を２０ｍｏｌ％以上にするこ
とが困難であった。しかし、このような低濃度でＬＮ単
結晶膜を製膜しようとする場合、過飽和状態がすぐに破
られてしまうため５０μｍ以上の厚い膜は得られない。
そこで、厚い膜を得るために、膜形成する時の温度を徐
々に低下させるという方法が提案されている（Kawaguch
i et al. Journal of Crystal Growth １５２巻（１９
９５）８７−９３頁）。しかし、この様な温度制御を行
うと坩堝（るつぼ）内の温度環境が変化するので、良質
な膜を製膜するのには適さない。それに対して、一定温
度下での膜形成の方が制御は遙かに再現性が高く、かつ
容易である。そこで、溶質であるＬＮの析出が生じても
その濃度の変化がほとんど生じないような高濃度の溶質
が溶解した組成系で、しかも実用的に低温で膜形成する
ことのできる組成系が要求される。
【００１０】また、ＬＮ単結晶膜を光導波路などのオプ
ティカル材料として用いる場合はＬＮ単結晶膜中に不純
物として残存するＶイオンが光散乱中心となりフォトリ
フラクティブ損傷が増大することが問題となってきた。
そこで、ＬＮ−ＬＢ系の融液組成で膜形成することによ
り膜中へのＶの取り込みを無くそうと検討されている。
（特開平５−６６３１５号公報、特開平６−２５６０９
４号公報など）。しかしながら、これらの場合はＢがＶ
に代わってＬＮ単結晶膜中に残存することになりＬＮ単
結晶膜の結晶性を劣化させるという欠点があった。
ティカル材料として用いる場合はＬＮ単結晶膜中に不純
物として残存するＶイオンが光散乱中心となりフォトリ
フラクティブ損傷が増大することが問題となってきた。
そこで、ＬＮ−ＬＢ系の融液組成で膜形成することによ
り膜中へのＶの取り込みを無くそうと検討されている。
（特開平５−６６３１５号公報、特開平６−２５６０９
４号公報など）。しかしながら、これらの場合はＢがＶ
に代わってＬＮ単結晶膜中に残存することになりＬＮ単
結晶膜の結晶性を劣化させるという欠点があった。
【００１１】さらに、比較的膜厚を必要としない表面改
質の場合には、現状での膜形成には９００℃以上の高温
が必要である。しかし、基板としてのＬＮ、ＬＴへのダ
メージ、形成した膜中へのＰｔ、Ｖなどの不純物の取り
込みの制御、また、坩堝、炉へのダメージなどを考慮す
るとできるだけ低温（具体的には８００℃以下）で膜形
成することが好ましい。しかし、図２および図３に示し
た系をはじめ、他のどの系でもこの様な低温での製膜は
不可能とされてきた。
質の場合には、現状での膜形成には９００℃以上の高温
が必要である。しかし、基板としてのＬＮ、ＬＴへのダ
メージ、形成した膜中へのＰｔ、Ｖなどの不純物の取り
込みの制御、また、坩堝、炉へのダメージなどを考慮す
るとできるだけ低温（具体的には８００℃以下）で膜形
成することが好ましい。しかし、図２および図３に示し
た系をはじめ、他のどの系でもこの様な低温での製膜は
不可能とされてきた。
【００１２】それゆえに、本発明の主たる目的は、高濃
度の融液から比較的低温で膜厚が５０μｍ以上の単結晶
膜を製膜可能でしかも結晶性が優れている、ニオブ酸リ
チウム単結晶膜およびその製造方法を提供することであ
る。
度の融液から比較的低温で膜厚が５０μｍ以上の単結晶
膜を製膜可能でしかも結晶性が優れている、ニオブ酸リ
チウム単結晶膜およびその製造方法を提供することであ
る。
【００１３】
【問題点を解決するための手段】本発明にかかるニオブ
酸リチウム単結晶膜は、Ｖ元素とＢ元素とを同時に含
む、ニオブ酸リチウム単結晶膜である。また、本発明に
かかるニオブ酸リチウム単結晶膜は、単結晶基板に融液
を接触させて形成されたものである。さらに、本発明に
かかるニオブ酸リチウム単結晶膜は、Ｖ元素の濃度が１
０〜５０００重量ｐｐｍであり、かつ、Ｂ元素の濃度が
１０〜５０００重量ｐｐｍであることが好ましい。ま
た、本発明にかかるニオブ酸リチウム単結晶膜の製造方
法は、単結晶基板に融液を接触させてニオブ酸リチウム
単結晶膜を製造する方法であって、融液がＬｉ2 Ｏ、Ｎ
ｂ2 Ｏ5 、Ｖ2 Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 の４成分を同時に含む、
ニオブ酸リチウム単結晶膜の製造方法である。この場合
において、融液成分をＬｉＮｂＯ3 −ＬｉＶＯ3 −Ｌｉ
ＢＯ2 の擬３元系とみなした場合の擬３元系相図におい
て、モル％で示す組成比（ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＶＯ3 ，
ＬｉＢＯ2 ）が、Ａ（１０，８０，１０）、Ｂ（１０，
１０，８０）、Ｃ（５０，１０，４０）、Ｄ（５０，４
０，１０）の４点を頂点とした多角形で囲まれる組成範
囲にあることが好ましい。また、本発明にかかるニオブ
酸リチウム単結晶膜の製造方法においては、ニオブ酸リ
チウムまたはタンタル酸リチウムの単結晶基板を用いる
ことが好ましい。
酸リチウム単結晶膜は、Ｖ元素とＢ元素とを同時に含
む、ニオブ酸リチウム単結晶膜である。また、本発明に
かかるニオブ酸リチウム単結晶膜は、単結晶基板に融液
を接触させて形成されたものである。さらに、本発明に
かかるニオブ酸リチウム単結晶膜は、Ｖ元素の濃度が１
０〜５０００重量ｐｐｍであり、かつ、Ｂ元素の濃度が
１０〜５０００重量ｐｐｍであることが好ましい。ま
た、本発明にかかるニオブ酸リチウム単結晶膜の製造方
法は、単結晶基板に融液を接触させてニオブ酸リチウム
単結晶膜を製造する方法であって、融液がＬｉ2 Ｏ、Ｎ
ｂ2 Ｏ5 、Ｖ2 Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 の４成分を同時に含む、
ニオブ酸リチウム単結晶膜の製造方法である。この場合
において、融液成分をＬｉＮｂＯ3 −ＬｉＶＯ3 −Ｌｉ
ＢＯ2 の擬３元系とみなした場合の擬３元系相図におい
て、モル％で示す組成比（ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＶＯ3 ，
ＬｉＢＯ2 ）が、Ａ（１０，８０，１０）、Ｂ（１０，
１０，８０）、Ｃ（５０，１０，４０）、Ｄ（５０，４
０，１０）の４点を頂点とした多角形で囲まれる組成範
囲にあることが好ましい。また、本発明にかかるニオブ
酸リチウム単結晶膜の製造方法においては、ニオブ酸リ
チウムまたはタンタル酸リチウムの単結晶基板を用いる
ことが好ましい。
【００１４】ここで数値限定の理由を説明する。図１
は、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｖ2 Ｏ5、Ｂ2 Ｏ3 の４成
分を同時に含む融液成分をＬｉＮｂＯ3 −ＬｉＶＯ3 −
ＬｉＢＯ2 の擬３元系とみなした場合の擬３元系相図で
ある。この擬３元系相図において、直線ＡＤおよび直線
ＢＣよりも外側であれば、急激に液相温度が上昇し、先
に記述したような低温での膜形成を達成することは不可
能となる。また、直線ＡＢよりも外側の組成範囲では、
ＬＮ濃度が低くなるので膜厚の厚い膜形成には不適当と
なる。さらに直線ＣＤよりも外側では厚い膜厚のＬＮ単
結晶膜は得られるのであるが、液相温度が高温になる。
したがって、融液成分は、点ＡＢＣＤを頂点とした多角
形で囲まれた範囲内にあることが好ましい。
は、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｖ2 Ｏ5、Ｂ2 Ｏ3 の４成
分を同時に含む融液成分をＬｉＮｂＯ3 −ＬｉＶＯ3 −
ＬｉＢＯ2 の擬３元系とみなした場合の擬３元系相図で
ある。この擬３元系相図において、直線ＡＤおよび直線
ＢＣよりも外側であれば、急激に液相温度が上昇し、先
に記述したような低温での膜形成を達成することは不可
能となる。また、直線ＡＢよりも外側の組成範囲では、
ＬＮ濃度が低くなるので膜厚の厚い膜形成には不適当と
なる。さらに直線ＣＤよりも外側では厚い膜厚のＬＮ単
結晶膜は得られるのであるが、液相温度が高温になる。
したがって、融液成分は、点ＡＢＣＤを頂点とした多角
形で囲まれた範囲内にあることが好ましい。
【００１５】本発明にかかる製造方法に用いられる融液
は、たとえば、４成分が最終的に所望の組成比となるよ
うに素原料であるＬｉ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂのそれぞれの酸化
物、炭酸化合物、あるいはこれらの元素からなる複合化
合物を正確に秤量し、その後１２００℃以上の温度で１
２時間以上保持することにより得られる。１２００℃以
上の温度で１２時間以上保持する理由は、原料を完全に
溶解させて核となりうる物質を完全に消滅させるためで
ある。
は、たとえば、４成分が最終的に所望の組成比となるよ
うに素原料であるＬｉ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂのそれぞれの酸化
物、炭酸化合物、あるいはこれらの元素からなる複合化
合物を正確に秤量し、その後１２００℃以上の温度で１
２時間以上保持することにより得られる。１２００℃以
上の温度で１２時間以上保持する理由は、原料を完全に
溶解させて核となりうる物質を完全に消滅させるためで
ある。
【００１６】本発明に用いられる単結晶基板はＬＮ、Ｌ
Ｔのうちから選ばれるが、あらかじめＭｇ、Ｎａ、Ｔｉ
をドープしたＬＮ、ＬＴ基板を用いてもよい。また、基
板の方位は（００１）であるＺ板はもとより（０１０）
であるＹ板、さらにはＸ軸周りにＹ軸を回転させた回転
Ｙ板を用いても問題はない。
Ｔのうちから選ばれるが、あらかじめＭｇ、Ｎａ、Ｔｉ
をドープしたＬＮ、ＬＴ基板を用いてもよい。また、基
板の方位は（００１）であるＺ板はもとより（０１０）
であるＹ板、さらにはＸ軸周りにＹ軸を回転させた回転
Ｙ板を用いても問題はない。
【００１７】本発明の上述の目的、その他の目的、特徴
および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細
な説明から一層明らかとなろう。
および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細
な説明から一層明らかとなろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】（実験例１）表１に本発明にかか
る実施例１〜５および比較のための従来例１，２を示
す。まず、各実施例および従来例について、ＬＮ，Ｌ
Ｖ，およびＬＢが表１に示した組成比になるように４ナ
イン（純度９９．９９％）グレードのＬｉ2 ＣＯ3 、Ｖ
2 Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 をそれぞれ秤量し、テフ
ロン製ポットで３時間混合した。この実験例では、各実
施例および各従来例のＬＮ濃度を２０モル％に固定し
た。そして、得られた混合物をＰｔ−Ｒｈ坩堝中に充填
し、１２５０℃で２４時間、大気中で溶融した。こうし
て得られた各実施例および従来例の融液について、両面
研磨を施したＳＡＷグレードＬＴ（Ｚ板）基板を垂直に
吊下げた状態でディップし、製膜を行った。こうして各
組成について種々の温度（７００℃〜９７０℃）で製膜
実験を行い、膜厚と製膜温度の関係から液相温度を求め
た。製膜された基板を水中で２時間煮沸して付着物を取
り除いた後、以下の評価を行った。
る実施例１〜５および比較のための従来例１，２を示
す。まず、各実施例および従来例について、ＬＮ，Ｌ
Ｖ，およびＬＢが表１に示した組成比になるように４ナ
イン（純度９９．９９％）グレードのＬｉ2 ＣＯ3 、Ｖ
2 Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 をそれぞれ秤量し、テフ
ロン製ポットで３時間混合した。この実験例では、各実
施例および各従来例のＬＮ濃度を２０モル％に固定し
た。そして、得られた混合物をＰｔ−Ｒｈ坩堝中に充填
し、１２５０℃で２４時間、大気中で溶融した。こうし
て得られた各実施例および従来例の融液について、両面
研磨を施したＳＡＷグレードＬＴ（Ｚ板）基板を垂直に
吊下げた状態でディップし、製膜を行った。こうして各
組成について種々の温度（７００℃〜９７０℃）で製膜
実験を行い、膜厚と製膜温度の関係から液相温度を求め
た。製膜された基板を水中で２時間煮沸して付着物を取
り除いた後、以下の評価を行った。
【００１９】ＬＮ単結晶膜の膜厚の評価は、段差計によ
り基板面からの高さを測定することにより行った。ま
た、結晶学的な評価は、極点図形を測定することによ
り、エピタキシャル性の評価を行った。また、（０ ０
１２）反射を用いた５結晶ロッキングカーブ測定によ
るＬＮ単結晶膜の結晶性の評価を行った。さらに、各実
施例および従来例により得られたほぼ同一膜厚（２０μ
ｍ）のＬＮ単結晶膜について、得られた膜のみをフッ酸
−硝酸の混酸で溶解し、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラ
ズマ原子発光分光法）によって膜中のＢ濃度とＶ濃度を
測定した。これらの結果を表１に併せて示す。
り基板面からの高さを測定することにより行った。ま
た、結晶学的な評価は、極点図形を測定することによ
り、エピタキシャル性の評価を行った。また、（０ ０
１２）反射を用いた５結晶ロッキングカーブ測定によ
るＬＮ単結晶膜の結晶性の評価を行った。さらに、各実
施例および従来例により得られたほぼ同一膜厚（２０μ
ｍ）のＬＮ単結晶膜について、得られた膜のみをフッ酸
−硝酸の混酸で溶解し、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラ
ズマ原子発光分光法）によって膜中のＢ濃度とＶ濃度を
測定した。これらの結果を表１に併せて示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】得られたＬＮ単結晶膜は、全て基板と方位
が一致しているエピタキシャル膜であった。また、実施
例１〜５の液相温度は、従来例に比べ、最大２４０℃低
下しており、大幅に低温化できることが判明した。さら
に、その低温膜形成の結果、不純物であるＶの膜中への
取り込み量も大幅に減少し、代わってＢが取り込まれる
ことが判明した。また、実施例１〜５では、基板のロッ
キングカーブ半値幅（２２ｓｅｃ）よりも良好な結晶性
を示すＬＮ単結晶膜を得ることができた。
が一致しているエピタキシャル膜であった。また、実施
例１〜５の液相温度は、従来例に比べ、最大２４０℃低
下しており、大幅に低温化できることが判明した。さら
に、その低温膜形成の結果、不純物であるＶの膜中への
取り込み量も大幅に減少し、代わってＢが取り込まれる
ことが判明した。また、実施例１〜５では、基板のロッ
キングカーブ半値幅（２２ｓｅｃ）よりも良好な結晶性
を示すＬＮ単結晶膜を得ることができた。
【００２２】（実験例２）表２に本発明にかかる実施例
６〜８および比較のための従来例３〜５を示す。この実
験例２では、まず、各実施例および従来例について、上
述の実験例１と同様に融液を準備した。そして、一定温
度に保った各融液にＬＮ基板（Ｙカット板）を垂直に吊
下げた状態でディップしてＬＮ単結晶膜の製膜を行っ
た。ただし、融液の総重量は何れも２００ｇで一定とし
た。そして、あらかじめ求めた液相温度よりも５０℃低
い温度で膜形成を行い、ディップ時間を１０、３０、６
０、１２０、１８０、３００ｍｉｎと変化させ、それぞ
れについて得られたＬＮ単結晶膜の膜厚を測定した。ま
た、エピタキシャル性を示す上限の膜厚を限界膜厚と定
義した。これらの結果を表２に併せて示す。
６〜８および比較のための従来例３〜５を示す。この実
験例２では、まず、各実施例および従来例について、上
述の実験例１と同様に融液を準備した。そして、一定温
度に保った各融液にＬＮ基板（Ｙカット板）を垂直に吊
下げた状態でディップしてＬＮ単結晶膜の製膜を行っ
た。ただし、融液の総重量は何れも２００ｇで一定とし
た。そして、あらかじめ求めた液相温度よりも５０℃低
い温度で膜形成を行い、ディップ時間を１０、３０、６
０、１２０、１８０、３００ｍｉｎと変化させ、それぞ
れについて得られたＬＮ単結晶膜の膜厚を測定した。ま
た、エピタキシャル性を示す上限の膜厚を限界膜厚と定
義した。これらの結果を表２に併せて示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】表２に示すように、限界膜厚は融液中のＬ
Ｎの濃度と共に増大した。また、実施例８では、５０μ
ｍ以上の膜厚のＬＮ単結晶膜を１０００℃よりも低温の
膜形成温度で得ることができた。一方、従来の組成系
（従来例３〜５）では限界膜厚を増大させるためにはよ
り高温が必要であり、しかも、１０００℃以下では５０
μｍの膜厚を得ることはできなかった。
Ｎの濃度と共に増大した。また、実施例８では、５０μ
ｍ以上の膜厚のＬＮ単結晶膜を１０００℃よりも低温の
膜形成温度で得ることができた。一方、従来の組成系
（従来例３〜５）では限界膜厚を増大させるためにはよ
り高温が必要であり、しかも、１０００℃以下では５０
μｍの膜厚を得ることはできなかった。
【００２５】
【発明の効果】本発明における融液組成は、単に融液粘
性改変を目的としてＢ2 Ｏ3 をＬＮ−ＬＶ系に添加した
ようなものではない。本発明では、融液の組成系として
ＬＮ−ＬＶ−ＬＢの擬３元系を積極的に取り入れること
により、得られるＬＮ単結晶膜中にＶ元素とＢ元素を同
時に含むことができ、それが故に結晶性に優れたＬＮ単
結晶膜を得ることができる。また、本発明にかかる製造
方法によれば、膜形成温度が従来と同じであるにもかか
わらず、より高濃度の溶質濃度を用いてＬＰＥ法でＬＮ
単結晶膜形成を行うことができ、溶質濃度が従来と同じ
であればより低い温度で単結晶膜の形成を行うことがで
きる。
性改変を目的としてＢ2 Ｏ3 をＬＮ−ＬＶ系に添加した
ようなものではない。本発明では、融液の組成系として
ＬＮ−ＬＶ−ＬＢの擬３元系を積極的に取り入れること
により、得られるＬＮ単結晶膜中にＶ元素とＢ元素を同
時に含むことができ、それが故に結晶性に優れたＬＮ単
結晶膜を得ることができる。また、本発明にかかる製造
方法によれば、膜形成温度が従来と同じであるにもかか
わらず、より高濃度の溶質濃度を用いてＬＰＥ法でＬＮ
単結晶膜形成を行うことができ、溶質濃度が従来と同じ
であればより低い温度で単結晶膜の形成を行うことがで
きる。
【図１】ＬＮ−ＬＶ−ＬＢの擬３元系相図である。
【図２】ＬＮ−ＬＶの擬２元系相図である。
【図３】ＬＮ−ＬＢの擬２元系相図である。
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｖ元素とＢ元素とを同時に含む、ニオブ
酸リチウム単結晶膜。 - 【請求項２】 単結晶基板に融液を接触させて形成され
た、請求項１に記載のニオブ酸リチウム単結晶膜。 - 【請求項３】 Ｖ元素の濃度が１０〜５０００重量ｐｐ
ｍであり、かつ、Ｂ元素の濃度が１０〜５０００重量ｐ
ｐｍである、請求項１または請求項２に記載のニオブ酸
リチウム単結晶膜。 - 【請求項４】 単結晶基板に融液を接触させてニオブ酸
リチウム単結晶膜を製造する方法であって、前記融液が
Ｌｉ2 Ｏ、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｖ2 Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3の４成分を
同時に含む、ニオブ酸リチウム単結晶膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記融液成分をＬｉＮｂＯ3 −ＬｉＶＯ
3 −ＬｉＢＯ2 の擬３元系とみなした場合の擬３元系相
図において、モル％で示す組成比（ＬｉＮｂＯ3 ，Ｌｉ
ＶＯ3 ，ＬｉＢＯ2 ）が、Ａ（１０，８０，１０）、Ｂ
（１０，１０，８０）、Ｃ（５０，１０，４０）、Ｄ
（５０，４０，１０）の４点を頂点とした多角形で囲ま
れる組成範囲にある、請求項４に記載のニオブ酸リチウ
ム単結晶膜の製造方法。 - 【請求項６】 前記単結晶基板がニオブ酸リチウムであ
る、請求項４または請求項５に記載のニオブ酸リチウム
単結晶膜の製造方法。 - 【請求項７】 前記単結晶基板がタンタル酸リチウムで
ある、請求項４または請求項５に記載のニオブ酸リチウ
ム単結晶膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15199498A JPH11322497A (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15199498A JPH11322497A (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11322497A true JPH11322497A (ja) | 1999-11-24 |
Family
ID=15530748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15199498A Pending JPH11322497A (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11322497A (ja) |
-
1998
- 1998-05-14 JP JP15199498A patent/JPH11322497A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0444209B1 (en) | Thin film of lithium niobate single crystal and production thereof | |
| JPH04204525A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜 | |
| JP2003267798A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶、およびその光素子、およびその製造方法 | |
| JPH11322497A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法 | |
| EP0179852B1 (en) | Doped and undoped single crystal multilayered structures | |
| US4955699A (en) | Precious metal doped crystals for hardening of the crystals | |
| JP4067845B2 (ja) | マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶およびその製造方法 | |
| JP3479111B2 (ja) | 電気光学品 | |
| JP3340856B2 (ja) | 電気光学品及びその製造方法 | |
| JP2860800B2 (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法 | |
| JP2001287999A (ja) | タンタル酸リチウム単結晶、およびその光素子、およびその製造方法 | |
| JPH05313033A (ja) | 光導波路、製造方法、および光素子 | |
| JPH07234427A (ja) | 非線型光学材料の製造方法 | |
| JPH11343199A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法 | |
| JP2546131B2 (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶厚膜及びその製造方法 | |
| JP3121361B2 (ja) | Ｔｉ含有ニオブ酸リチウム薄膜及びその製造方法 | |
| JP2838803B2 (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法 | |
| JPH06345594A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JPH05310499A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶およびその製造方法および光素子 | |
| JP3348129B2 (ja) | 電気光学品の製造方法 | |
| JPH0412095A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法 | |
| JPH06281829A (ja) | シングルモード光導波路 | |
| JPH0664996A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法 | |
| JPH05310500A (ja) | タンタル酸リチウム単結晶、その製造方法および光素子 | |
| JPH07126096A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶膜の製法 |