JPWO2019073713A1 - 周期分極反転構造の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】隣り合う周期分極反転構造の間隔を小さくしつつ、同時に電極片部間の絶縁破壊を防止し、周期分極反転構造の生産性を向上させる。【解決手段】強誘電性結晶基板１の第一の主面１ａ上に、複数個の電極片部からなる第一の電極片部配列体２Ａを設ける。第一の電極片部配列体２Ａに対して電圧を印加することで第一の周期分極反転構造５Ａを形成する。隣り合う複数の第一の周期分極反転構造５Ａの間に、複数個の電極片部３からなる第二の電極片部配列体２Ｂを設ける。第二の電極片部配列体２Ｂに対して電圧を印加することで第二の周期分極反転構造５Ｂを形成する。【選択図】 図３
Description
本発明は、電圧印加法による周期分極反転構造の製造に関するものである。
強誘電体非線型光学材料に周期状の分極反転構造を形成する手法としては、いわゆる電圧印加法が知られている。この方法では、強誘電性結晶基板の一方の主面に櫛形電極を形成し、他方の主面に一様電極を形成し、両者の間にパルス電圧を印加する。
第２高調波発生デバイスにおいて高い変換効率を得るためには、強誘電性結晶内に深い分極反転構造を形成する必要がある。特許文献１では、櫛形電極および一様電極を形成したニオブ酸リチウム基板を、別体のニオブ酸リチウム基板と積層一体化し、絶縁油内に浸漬して電圧を印加することが記載されている。
また、特許文献２、３記載の方法では、ニオブ酸リチウムのＺカット基板の表面に絶縁膜を設け、絶縁膜にストライプ状の細長い隙間を設けた上で、絶縁膜および隙間を被覆するように導電膜を設けている。そして、この導電膜にパルス電圧を印加することによって、基板に周期分極反転構造を形成している。
周期分極反転構造を有する素子、例えば高調波発生素子を量産するためには、１枚のウエハーから取り出せる素子数を増加させることが必要である。素子数を増加させる方法として、素子の長さを短くする、素子の配置間隔を狭めるという２方法あるが、前者の素子の長さを短くすると、変換効率が著しく低下するため、所望とする光出力性能が得られず、簡単には変更できない。他方、後者の素子間隔を狭める方法というのも、分極反転構造を形成する工程に対して条件変更となり、安定した製造が可能か確認する必要が生じる。但し、前者に対しては光出力性能を犠牲にすることなく、量産性を上げられる方法のため、どこまで隣り合う周期分極反転構造の間隔を小さくすることができるか検討してみた。しかしながら、以下の理由から、周期分極反転構造の密度向上に限界があることを発見した。
この問題点について図面を参照しつつ述べる。
例えば、図１（ａ）に示すように、強誘電性結晶基板１の第一の主面１ａに、所定間隔Ｌを置いて複数列の電極片部配列体２を設ける。第二の主面１ｂには、対向する電極２２を設けることができる。図１（ｂ）（図１（ａ）の領域Ａに対応する）に示すように、各電極片部配列体２は、それぞれ多数の電極片部３と間隙部４とからなる。そして、隣り合う電極片部配列体２間にも間隙部８が設けられている。なお、Ｌは電極片配列体の周期であり、３０は浮き電極であり、３１は給電電極である。
例えば、図１（ａ）に示すように、強誘電性結晶基板１の第一の主面１ａに、所定間隔Ｌを置いて複数列の電極片部配列体２を設ける。第二の主面１ｂには、対向する電極２２を設けることができる。図１（ｂ）（図１（ａ）の領域Ａに対応する）に示すように、各電極片部配列体２は、それぞれ多数の電極片部３と間隙部４とからなる。そして、隣り合う電極片部配列体２間にも間隙部８が設けられている。なお、Ｌは電極片配列体の周期であり、３０は浮き電極であり、３１は給電電極である。
ここで、各電極片部３と対向電極２２との間に矢印Ｂのように電圧を印加すると、強誘電性結晶基板１内に周期分極反転構造が形成される。すなわち、電極片部３下には分極反転部が形成され、間隙部４の下には非分極反転部が形成される。この結果、図２に示すように、各電極片部配列体に対応する周期分極反転構造５が形成される。各周期分極反転構造５は、多数の分極反転部６と、それらの間の非分極反転部７とからなる。隣り合う周期分極反転構造５間には間隙部１８が設けられている。周期分極反転構造の密度を増大させるためには、周期分極反転構造の周期Ｌを小さくすることが必要である。
そこで、本発明者は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、隣り合う電極片部配列体２の周期Ｓを小さくすることを試みた。しかし、この場合には、電圧印加時に、隣り合う電極片部配列体と浮き電極３０の間で絶縁破壊が生じ、矢印Ｃのように電流漏れが発生することがわかった。こうなると、例えば図１１に示すように、電極片部からの電圧印加ができなくなり、周期分極反転構造が形成されないことが判明した。
本発明の課題は、強誘電性結晶基板の第一の主面上に、複数個の電極片部からなる電極片部配列体を設け、電極片部配列体に対して電圧を印加することで周期分極反転構造を形成するのに際して、隣り合う周期分極反転構造の周期を小さくしつつ、同時に電極片部配列体間の絶縁破壊を防止し、周期分極反転構造の生産性を向上させることである。
本発明は、第一の主面と第二の主面とを有する強誘電性結晶基板に周期分極反転構造を製造する方法であって、
前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面上に、複数個の電極片部からなる第一の電極片部配列体を設ける工程；
前記第一の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第一の周期分極反転構造を形成する工程；
隣り合う複数の前記第一の周期分極反転構造の間に、複数個の電極片部からなる第二の電極片部配列体を設ける工程；および
前記第二の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第二の周期分極反転構造を形成する工程
を有することを特徴とする。
前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面上に、複数個の電極片部からなる第一の電極片部配列体を設ける工程；
前記第一の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第一の周期分極反転構造を形成する工程；
隣り合う複数の前記第一の周期分極反転構造の間に、複数個の電極片部からなる第二の電極片部配列体を設ける工程；および
前記第二の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第二の周期分極反転構造を形成する工程
を有することを特徴とする。
本発明によれば、形成すべき周期分極反転構造を少なくとも第一および第二のグループに分け、第一のグループの周期分極反転構造と第二のグループの周期分極反転構造とを別々に電圧印加法によって形成している。これによって、電圧印加時において隣り合う電極片部配列体の周期を大きく維持しつつ、同時に周期分極反転構造の周期をより小さくすることができる。この結果、隣り合う周期分極反転構造の周期を小さくしつつ、同時に電極片部配列体間の絶縁破壊を防止し、周期分極反転構造の生産性を向上させることができる。
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、第一の主面１ａと第二の主面１ｂとを有する強誘電性結晶基板1を準備する。ただし、図面では、紙幅の限界のために強誘電性結晶基板１の一部分Ａのみを拡大して示しており、実際の強誘電性結晶基板１には多数の電極片部配列体が形成される。
まず、図４（ａ）に示すように、第一の主面１ａと第二の主面１ｂとを有する強誘電性結晶基板1を準備する。ただし、図面では、紙幅の限界のために強誘電性結晶基板１の一部分Ａのみを拡大して示しており、実際の強誘電性結晶基板１には多数の電極片部配列体が形成される。
強誘電性結晶基板１の第一の主面１ａ上に、複数個の電極片部３からなる第一の電極片部配列体２Ａを設ける。隣り合う電極片部３の間には間隙部４が設けられており、また隣り合う電極片部配列体２Ａの間にも間隙部８および浮き電極３０が設けられている。また、各電極片配列体は給電電極３１によって接続されている。隣り合う電極片部配列体の周期をＬとする。
次いで、第一の電極片部配列体に対して電圧を印加することで、図４（ｂ）、図５（ａ）に示すように第一の周期分極反転構造５Ａを形成する。ここで、各電極片部３下には分極反転部６が形成されており、各間隙部４の下には非分極反転部７が形成されており、分極反転部６と非分極反転部７によって周期分極反転構造５Ａが形成されている。第一の主面１ａ上では、隣り合う周期分極反転構造５Ａの周期はＬである。
次いで、図４（ｂ）に示すように、隣り合う複数の第一の周期分極反転構造５Ａの間に、複数個の電極片部３からなる第二の電極片部配列体２Ｂを設ける。ここで、浮き電極３０は、対向する電極片配列体と給電電極３１との間に位置するようにする。典型的には、浮き電極３０は、周期分極反転構造５Ａの上に形成される。そして、第二の電極片部配列体２Ｂに対して電圧を印加することで、図４（ｃ）、図５（ｂ）に示すように、第二の周期分極反転構造５Ｂを形成する。ここで、各電極片部３下には分極反転部６が形成されており、各間隙部４の下には非分極反転部７が形成されており、分極反転部６と非分極反転部７によって周期分極反転構造５Ｂが形成されている。
この結果、第一の主面１ａ上では、隣り合う第一の周期分極反転構造５Ａの周期はＬであり、隣り合う第二の周期分極反転構造５Ｂの周期もＬである（図５（ａ））。しかし、隣り合う第一の周期分極反転構造５Ａと第二の周期分極反転構造５Ｂとの周期Ｓは、Ｌに比べて著しく小さくすることができる（図５（ｂ））。その上、図４（ａ）、（ｂ）に示す状態で各電極片部配列体に電圧を印加すると、隣り合う電極片部配列体の間隔はＬとなり、大きくできるので、電極片部配列体間の絶縁破壊に起因する分極反転不良を防止でき、周期分極反転構造を形成することができる。
ただし、上述の実施形態では以下の問題点が新たに発生する場合があることを見いだした。
すなわち、図６（ａ）に示すように、第一の周期分極反転構造５Ａを形成した後に第二の電極片部配列体２Ｂを設け、第二の電極片部配列体２Ｂに電圧を印加したものとする。この場合、矢印Ｄのように短絡が生じ、図６（ｂ）に示すように、第二の周期分極反転構造５Ｂに局所的にダメージ１２が発生する場合があった。
すなわち、図６（ａ）に示すように、第一の周期分極反転構造５Ａを形成した後に第二の電極片部配列体２Ｂを設け、第二の電極片部配列体２Ｂに電圧を印加したものとする。この場合、矢印Ｄのように短絡が生じ、図６（ｂ）に示すように、第二の周期分極反転構造５Ｂに局所的にダメージ１２が発生する場合があった。
本発明者は、このダメージ１２の原因について更に検討したところ、以下の知見を得た。すなわち、ダメージ１２は第二の周期分極反転構造の端部に集中していることが判明した。これは、第二の電極片部配列体の端部と第二の電極片部配列体の下部に形成された第一の周期分極反転構造の端部の間で絶縁破壊が起きたためと考えられた。
この想定に基づいて、第一の周期分極反転構造の端部と第二の電極片部配列体の端部とを、第二の電極片部配列体の長手方向に見て離すことを試みた結果、前述したダメージが抑制されることを見いだした。以下、この実施形態について例示する。
すなわち、図７に示すように、強誘電性結晶基板１の第一の主面１ａ上に、複数個の電極片部３からなる第一の電極片部配列体２Ａを設ける。隣り合う電極片部３の間には間隙部４が設けられており、また隣り合う電極片部配列体２Ａの間にも間隙部８が設けられている。隣り合う電極片部配列体の周期をＬとする。
次いで、第一の電極片部配列体に対して電圧を印加することで、図８に示すように第一の周期分極反転構造５Ａを形成する。第一の主面１ａ上では、隣り合う周期分極反転構造５Ａの周期はＬである。
次いで、隣り合う複数の第一の周期分極反転構造５Ａの間に、複数個の電極片部３からなる第二の電極片部配列体２Ｃを設ける。ここで、第一の周期分極反転構造５Ａの端部５ｅと第二の電極片部配列体２Ｃの端部２ａとを、第二の電極片部配列体２Ｃの長手方向Ｐに見て離している。この状態で、第二の電極片部配列体２Ｃに対して電圧を印加することで、図９に示すように、第二の周期分極反転構造５Ｃを形成する。
この結果、第一の主面１ａ上では、隣り合う第一の周期分極反転構造５Ａの周期はＬであり、隣り合う第二の周期分極反転構造５Ｃの周期もＬである。しかし、隣り合う第一の周期分極反転構造５Ａと第二の周期分極反転構造５Ｃとの周期Ｓは、Ｌに比べて著しく小さくすることができる。その上で、第一の周期分極反転構造５Ａの端部５ｅと第二の周期分極反転構造５Ｃの端部５ｆとは、第二の周期分極反転構造５Ｃの長手方向Ｐに見て離れている。この結果、第二の電極片部配列体の端部から第一の周期分極反転構造の端部へと向かう短絡に起因する周期分極反転構造のダメージ１２を防止することができる。
なお、これら第二の電極片部配列体２Ｃに、図８に描かれていない左側端部から給電電極が接続されている場合、当該左側端部では局所的な電界集中が発生しないため、ダメージは発生しない。したがって、左側端部においては第一の電極片部配列体２Ａの左側端部と第二の電極片部配列体２Ｃの左側端部は長手方向にずらす必要はない。
なお、これら第二の電極片部配列体２Ｃに、図８に描かれていない左側端部から給電電極が接続されている場合、当該左側端部では局所的な電界集中が発生しないため、ダメージは発生しない。したがって、左側端部においては第一の電極片部配列体２Ａの左側端部と第二の電極片部配列体２Ｃの左側端部は長手方向にずらす必要はない。
電極片部の形態は特に限定されず、通常の櫛形電極であってよい。好適な実施形態においては、強誘電性結晶基板の第一の主面において、電極片部間にそれぞれ絶縁膜を形成し、強誘電性結晶基板の第二の主面に一様電極を設け、電極片部と前記一様電極との間に電圧を印加する。図１０はこの実施形態に係るものである。
まず、強誘電性結晶基板１の第一の主面１ａに一様な導電膜を形成し、次いで導電膜をパターニングすることで、図１０に示すように、多数列の細長い導電膜４１を形成する。次いで、導電膜４１を被覆するように絶縁膜４２を設ける。
この結果、複数列の細長い導電膜４１からなる電極片部が多数配列されると共に、隣接する電極片部間には絶縁膜４２が介在することになる。各電極片部には、共通の給電電極３１から電圧を印加する。
基板１の第二の主面１ｂ上には、全面にわたって導電膜４０を形成する。
周期分極反転構造を形成するべき基板を構成する強誘電性結晶の種類は、限定されない。しかし、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、Ｋ３Ｌｉ２Ｎｂ５Ｏ１５、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４を例示できる。強誘電性結晶は単結晶であることが特に好ましい。
強誘電性結晶基板としては、Ｘカット基板、オフカットＸカット基板、Ｙカット基板、オフカットＹカット基板が好ましい。これらのオフカット角度は、１０°以下が好ましく、５°以下が更に好ましい。
絶縁膜の材質は限定されないが、酸化珪素（ＳｉＯ２）や五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のような酸化物、窒化珪素のような窒化物であってよい。また、分極反転後に薬液でエッチング除去しやすい酸化珪素が更に好ましい。
パターニングされた絶縁膜の厚さは、特に限定されないが、５００オングストローム以上、４０００オングストローム以下が好ましい。絶縁膜の厚さが小さい場合は、絶縁性が低くなり、分極反転が形成されにくい。絶縁膜が厚すぎる場合は、パターニング精度が悪くなる。
電極片部、対向電極の材質は限定されないが、Al、Au、Ag、Cr、Cu、Ni、Ni-Cr 、Pd、Ta 、Mo、W、Ta、AuCrの積層膜などが好ましい。
電極片部、対向電極の形成方法は特に限定されず、蒸着法でもよく、スパッタリング法でもよい。電極の膜厚は、例えば５００〜３０００オングストロームとすることができる。
電極片部、対向電極の形成方法は特に限定されず、蒸着法でもよく、スパッタリング法でもよい。電極の膜厚は、例えば５００〜３０００オングストロームとすることができる。
次いで、電圧印加法によって電極片部と対向電極との間に電圧を印加し、基板に周期分極反転構造を形成する。
電圧印加時における強誘電性結晶基板の温度は、分極反転構造の形成促進という観点からは、15°Ｃ以上が好ましく、25°Ｃ以上がさらに好ましい。また、電圧印加時における強誘電性結晶基板の温度は、強誘電性結晶基板の割れや焦電防止という観点からは、60°Ｃ以下が好ましく、40°Ｃ以下がさらに好ましい。
電圧印加時における強誘電性結晶基板の温度は、分極反転構造の形成促進という観点からは、15°Ｃ以上が好ましく、25°Ｃ以上がさらに好ましい。また、電圧印加時における強誘電性結晶基板の温度は、強誘電性結晶基板の割れや焦電防止という観点からは、60°Ｃ以下が好ましく、40°Ｃ以下がさらに好ましい。
強誘電性結晶基板は、雰囲気中に設置することができるが、絶縁性液体中に浸漬することが好ましい。この絶縁性液体としては、絶縁オイル（例えばシリコンオイル）、フッ素系不活性液体を例示できる。
電圧印加方法は特に限定されない。例えば不活性雰囲気中に基板を設置して電圧を印加してもよく、絶縁体液体中に基板を設置して電圧を印加してもよい。電圧を印加する際、電圧印加プローブピンを用いる場合、ピンの電極に対する接触位置は、真ん中である方が望ましい。
電圧はパルス電圧であることが好ましく、直流バイアス電圧を更に印加してもよい。パルス電圧の好ましい条件は以下のとおりである。
パルス電圧：2.0kV〜8.0kV(/mm)
パルス幅：0.1ms〜10ms
直流バイアス電圧：1.0kV〜5.0kV(/mm)
パルス電圧：2.0kV〜8.0kV(/mm)
パルス幅：0.1ms〜10ms
直流バイアス電圧：1.0kV〜5.0kV(/mm)
本発明においては、第二の電極片部配列体を形成して第二の周期分極反転構造を形成した後に、更に第一の周期分極反転構造と第二の周期分極反転構造との間に別に第三の電極片部配列体を形成し、第三の電極片部配列体に電圧印加して第三の周期分極反転構造を形成することもできる。この場合には、電圧印加回数は増えるが、その代わりに周期分極反転構造の密度を更に向上させることが可能になる。また、電極片部配列体の形成と電圧印加とをそれぞれ４回以上実施してもよい。
電圧印加時に隣り合う電極片部配列体の周期Ｌは、材質に合わせて選択することができるが、例えば１．４ｍｍ以下とすることが好ましく、１．２ｍｍ以下とすることが更に好ましい。また、電圧印加時に隣り合う電極片部配列体の周期Ｌを小さく過ぎると短絡の影響が生じてくることから、０．４ｍｍ以上とすることが好ましく、０．６μｍ以上とすることが更に好ましく、０．７ｍｍ以上とすることが一層好ましい。
好適な実施形態においては、隣り合う第一の周期分極反転構造の端部と第二の電極片部配列体の端部とが、第二の電極片部配列体の長手方向に見て離れている。この場合には、前記長手方向に見たときの第一の周期分極反転構造の端部と第二の電極片部配列体の端部との間隔ｔ（図８参照）を１ｍｍ以上とすることが好ましく、3ｍｍ以上とすることが更に好ましい。ただし、この間隔を大きくし過ぎても特に効果は増大しないことから、前記間隔ｔは５ｍｍ以下とすることが好ましい。
本発明の素子は、第二高調波発生素子等の高調波発生素子に適用できる。第二高調波発生素子として使用した場合には、高調波の波長は３３０−１７００ｎｍが好ましい。
（比較例１）
図３および図１０に示すようにして、強誘電性結晶基板１に周期分極反転構造５を形成した。
具体的には、基板１としては、ＭｇＯ添加のＬｉＮｂＯ3のオフカットＹカット基板を使用した。オフカット角は５°である。基板１の第一の主面１ａに、導電膜としてモリブデン膜を成膜した。また、これと同様にして、基板１の第二の主面１ｂ上に導電膜４０としてモリブデン膜を成膜した。各導電膜の膜厚は約1000オングストロームとした。
図３および図１０に示すようにして、強誘電性結晶基板１に周期分極反転構造５を形成した。
具体的には、基板１としては、ＭｇＯ添加のＬｉＮｂＯ3のオフカットＹカット基板を使用した。オフカット角は５°である。基板１の第一の主面１ａに、導電膜としてモリブデン膜を成膜した。また、これと同様にして、基板１の第二の主面１ｂ上に導電膜４０としてモリブデン膜を成膜した。各導電膜の膜厚は約1000オングストロームとした。
次いで、表面１ａ上の導電膜にフォトレジストをスピンコーティングし、マスク露光、現像を経て、周期約６．５μｍのレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクにしてウェットエッチング処理を行うことで、図１０に示すようなパターニングされた導電膜４１を形成した。
続いて、スパッタリング法によって、絶縁膜４２を成膜した。この膜厚は２０００オングストロームとし、材質は酸化珪素とした。ただし、図３に示すように、主面１ａ上における隣り合う電極片部配列体２の周期Ｓは０．４ｍｍとした。
このように作製した基板１を絶縁オイル内に浸漬し、25℃でパルス電圧を印加した。電圧印加条件としては、約２．８ｋＶ／ｍｍに設定し、１ｍｓｅｃ幅の矩形パルスを印加した。
電圧印加後、分極反転が形成されているかを確認するため、５０％フッ酸でウェットエッチングした。この結果、図１１に示すように、周期分極反転構造が形成されていなかった。これは、電極片部配列体２の周期Ｓが狭いので、小さな電圧でも電極間で短絡が生じ、分極反転部が形成されていないものである。
（比較例２）
比較例１と同様にして強誘電性結晶基板に周期分極反転構造を形成することを試みた。ただし、隣接する電極片部配列体２の周期Ｓを０．６ｍｍまで大きくすることで、電極片部配列体の密度を若干低下させた。
比較例１と同様にして強誘電性結晶基板に周期分極反転構造を形成することを試みた。ただし、隣接する電極片部配列体２の周期Ｓを０．６ｍｍまで大きくすることで、電極片部配列体の密度を若干低下させた。
この結果、図１２に示すように、周期分極反転構造が形成されていたが、しかし周期分極反転構造の長さが約３０μｍであり、短くなっていた（矢印の長さは３０μｍである）。これは、隣接する電極片部配列体間での短絡を防止するためには、高電圧を印加できないためである。
（実施例１）
比較例１と同様にして周期分極反転構造を形成した。ただし、本例においては、図４、図５に示すように、第一の電極片部配列体２Ａと第二の電極片部配列体２Ｂとを別個に設けることで、第一の周期分極反転構造５Ａと第二の周期分極反転構造５Ｂとを別々に形成した。第一の電極片部配列体２Ａの周期Ｌは０．８ｍｍとし、第一の周期分極反転構造と第二の電極片部配列体との周期Ｓは０．４ｍｍとした。その他は比較例１と同様にした。
比較例１と同様にして周期分極反転構造を形成した。ただし、本例においては、図４、図５に示すように、第一の電極片部配列体２Ａと第二の電極片部配列体２Ｂとを別個に設けることで、第一の周期分極反転構造５Ａと第二の周期分極反転構造５Ｂとを別々に形成した。第一の電極片部配列体２Ａの周期Ｌは０．８ｍｍとし、第一の周期分極反転構造と第二の電極片部配列体との周期Ｓは０．４ｍｍとした。その他は比較例１と同様にした。
この結果、図１３に示すように、長さ約６０μｍの良好な周期分極反転構造を狭い間隔で形成することに成功した（矢印の長さは６０μｍである）。ただし、図１４に示すように、第二の電極片部配列体に対して電圧を印加するときに、一部の電極片部配列体の端部と第一の周期分極反転構造の端部との間での電界集中によって、ダメージ１２（図６（ｂ）参照）が観察されることがあった。
（実施例２）
実施例１と同様にして周期分極反転構造を形成した。ただし、本例では、第一の電極片部配列体の周期Ｌは１．２ｍｍとし、第一の周期分極反転構造と第二の電極片部配列体との周期Ｓは０．６ｍｍとした。これによって、周期分極反転構造の密度を若干低下させた。
実施例１と同様にして周期分極反転構造を形成した。ただし、本例では、第一の電極片部配列体の周期Ｌは１．２ｍｍとし、第一の周期分極反転構造と第二の電極片部配列体との周期Ｓは０．６ｍｍとした。これによって、周期分極反転構造の密度を若干低下させた。
この結果、長さ約５０μｍの良好な第一の周期分極反転構造および第二の周期分極反転構造を形成することができた。また、狭い間隔で形成することに成功した。ただし、図１５に示すように、第二の電極片部配列体に対して電圧を印加するときに、一部の電極片部配列体の端部と第一の周期分極反転構造の端部との間での電界集中によって、ダメージ１２（図６（ｂ）参照）が観察されることがあった。ただし、このダメージの度合いは、実施例１におけるダメージ（図１４参照）よりも低かった。
（実施例３）
実施例１と同様にして電極片部配列体を形成し、周期分極反転構造の形成を試みた。ただし、本例では、図８に示すように、第一の電極片部配列体２Ｃの長手方向Ｐに見て、第一の周期分極反転構造５Ａの端部５ｅと第二の電極片部配列体２Ｃの端部２ａとが２ｍｍ（ｔ）離れるようにした。
実施例１と同様にして電極片部配列体を形成し、周期分極反転構造の形成を試みた。ただし、本例では、図８に示すように、第一の電極片部配列体２Ｃの長手方向Ｐに見て、第一の周期分極反転構造５Ａの端部５ｅと第二の電極片部配列体２Ｃの端部２ａとが２ｍｍ（ｔ）離れるようにした。
この結果、図１６に示すように、長さ約６０μｍの良好な周期分極反転構造を狭い間隔で形成することに成功した（矢印の長さは６０μｍである）。また、図１７に示すように、第二の電極片部配列体に対して電圧を印加するときに、一部の電極片部配列体の端部と第一の周期分極反転構造の端部との間での電界集中によるダメージ１２が見られなかった。
本発明は、第一の主面と第二の主面とを有する強誘電性結晶基板に周期分極反転構造を製造する方法であって、
前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面上に、複数個の電極片部からなる第一の電極片部配列体を設ける工程；
前記第一の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第一の周期分極反転構造を形成する工程；
隣り合う複数の前記第一の周期分極反転構造の間に、複数個の電極片部からなる第二の電極片部配列体を設ける工程；および
前記第二の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第二の周期分極反転構造を形成する工程
を有しており、前記第一の周期分極反転構造の端部と前記第二の電極片部配列体の端部とが、前記第二の電極片部配列体の長手方向に見て１ｍｍ以上、５ｍｍ以下離れているすることを特徴とする。
前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面上に、複数個の電極片部からなる第一の電極片部配列体を設ける工程；
前記第一の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第一の周期分極反転構造を形成する工程；
隣り合う複数の前記第一の周期分極反転構造の間に、複数個の電極片部からなる第二の電極片部配列体を設ける工程；および
前記第二の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第二の周期分極反転構造を形成する工程
を有しており、前記第一の周期分極反転構造の端部と前記第二の電極片部配列体の端部とが、前記第二の電極片部配列体の長手方向に見て１ｍｍ以上、５ｍｍ以下離れているすることを特徴とする。
本発明においては、隣り合う第一の周期分極反転構造の端部と第二の電極片部配列体の端部とが、第二の電極片部配列体の長手方向に見て離れている。すなわち、前記長手方向に見たときの第一の周期分極反転構造の端部と第二の電極片部配列体の端部との間隔ｔ（図８参照）を１ｍｍ以上とするが、3ｍｍ以上とすることが更に好ましい。ただし、この間隔を大きくし過ぎても特に効果は増大しないことから、前記間隔ｔは５ｍｍ以下とする。
電圧印加時に隣り合う電極片部配列体の周期Ｌは、材質に合わせて選択することができるが、例えば１．４ｍｍ以下とすることが好ましく、１．２ｍｍ以下とすることが更に好ましい。また、電圧印加時に隣り合う電極片部配列体の周期Ｌを小さく過ぎると短絡の影響が生じてくることから、０．４ｍｍ以上とすることが好ましく、０．６ｍｍ以上とすることが更に好ましく、０．７ｍｍ以上とすることが一層好ましい。
Claims (3)
- 第一の主面と第二の主面とを有する強誘電性結晶基板に周期分極反転構造を製造する方法であって、
前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面上に、複数個の電極片部からなる第一の電極片部配列体を設ける工程；
前記第一の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第一の周期分極反転構造を形成する工程；
隣り合う複数の前記第一の周期分極反転構造の間に、複数個の電極片部からなる第二の電極片部配列体を設ける工程；および
前記第二の電極片部配列体に対して電圧を印加することで第二の周期分極反転構造を形成する工程
を有することを特徴とする、周期分極反転構造の製造方法。 - 前記第一の周期分極反転構造の端部と前記第二の電極片部配列体の端部とが、前記第二の電極片部配列体の長手方向に見て離れていることを特徴とする、請求項１記載の方法。
- 前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面において、前記電極片部間にそれぞれ絶縁膜を形成し、前記強誘電性結晶基板の前記第二の主面に一様電極を設け、前記電極片部と前記一様電極との間に前記電圧を印加することを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
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