DK160325B - Enkeltkrystal mangelagsstrukturer, hvori de enkelte lag skiftevis er fremstillet med eller uden dopningsmiddel, fremgangsmaade til fremstilling af strukturen og optisk filter, fremstillet ud fra strukturen - Google Patents

Enkeltkrystal mangelagsstrukturer, hvori de enkelte lag skiftevis er fremstillet med eller uden dopningsmiddel, fremgangsmaade til fremstilling af strukturen og optisk filter, fremstillet ud fra strukturen Download PDF

Info

Publication number
DK160325B
DK160325B DK609585A DK609585A DK160325B DK 160325 B DK160325 B DK 160325B DK 609585 A DK609585 A DK 609585A DK 609585 A DK609585 A DK 609585A DK 160325 B DK160325 B DK 160325B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
layer
electro
layers
solution
dopant
Prior art date
Application number
DK609585A
Other languages
English (en)
Other versions
DK609585A (da
DK609585D0 (da
Inventor
Sanat K Sashital
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hughes Aircraft Co filed Critical Hughes Aircraft Co
Publication of DK609585D0 publication Critical patent/DK609585D0/da
Publication of DK609585A publication Critical patent/DK609585A/da
Publication of DK160325B publication Critical patent/DK160325B/da

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/0009Materials therefor
    • G02F1/0018Electro-optical materials
    • 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
    • C30B19/00Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/02Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
    • 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
    • C30B29/46Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • 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
    • C30B9/00Single-crystal growth from melt solutions using molten solvents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

DK 160325 B
Opfindelsen angår krystallinsk materiale til brug i elektro-optiske anordninger og især materiale dannet ved epitaxiel vækst af lag af sølvthiogallatkrystaller fra en opløsning, der indeholder et dopningsmiddel, 5 hvorved lag med forskellig specifik modstand dannes.
Visse elektro-optiske regulerbare filtre, modula-torer, koblere, lukkere og resonatorer kan reguleres elektronisk. Når man skal fremstille en elektronisk regulerbar anordning, såsom et regulerbart optisk filter, 10 påfører man et rumligt varierende elektrisk jævnstrømsfelt til successive regioner af et dobbeltbrydende krystalmedium anbragt mellem et par passende orienterede polarisatorer langs lysvejen af det lys, der skal filtreres. Det elektriske jævnstrømsfelt kan være paral-15 lelt med eller vinkelret på lysvejen. Herved dannes elektro-optisk i det dobbeltbrydende medium en effektiv oscillation af mediets optiske akse omkring den første polarisators gennemgangsretning. Oscillationen ligger i et plan vinkelret på lysvejen og er en funktion af af-20 standen langs lysvejen med en forudbestemt rumlig variation, hvorved man kan erhverve den ønskede gennemgangskarakteristik for filtreret.
Den eventuelle brug af sølvthiogallat (AgGaS2) i regulerbare filtre og andre elektro-optiske anordnin-25 ger beskrives af Gopal C. Bhar & R.C. Smith i en artikel "Silver Thiogallate (AgGaS2) - Part II: Linear Optical Properties, IEEE Journal of Quantum Electronics,
Vol. QE-10, No. 7 (July 1974) pp.546-550. I denne artikel påpeges det, at de problemer, der endnu har for-30 hindret udnyttelse af AgGaS2 i infrarøde ikkelineære optiske anordninger, først og fremmest ligger i området udvikling af krystalvækstmetoder, som kunne tilvejebringe en krystal, der er fri for tvillingdefekter og restabsorption på grund af spredning fra indhold af 35 "falske" faser.
DK 160325B
2
Mange anordninger, hvor brug af AgGaS2-krystal ville være fordelagtig, kræver mange krystallag, hvor hvert lag varierer i sammensætning, så at hele strukturen kan reguleres elektronisk, så man opnår den ønskede 5 elektro-optiske karakteristik. Man har gjort det ved at anvende et antal enkeltlag af krystalplader holdt sammen i et bundt som beskrevet i U.S. Patent 4.197.008 "Elec-tro-Optic Tunable Optical Filter", U.S. Patent 4.229.073 "Iso-Index Coupled-Wave Electro-Optic Filters", U.S.Pa-10 tent 4.350.413 "Multi-Color Tunable Filter" og U.S.Patent 4.240.696 "Multilayer Electro-Optically Tunable Filter". Yderligere detailler om brug af halvleder krystaller i sådanne anordninger kan findes i J.P. Lau-renti et al, "Optical Filters Using Coupled Light Waves 15 in Mixed Crystals", Applied Physics Letters, Vol.28,
No. 4 (Feb. 15, 1976) pp. 212-213 og J.P. Laurenti et al, "Graded-Composition Semiconductors as Tunable Narrow Band Optical Filters", Journal of Applied Physics, Vol.
48, No. 1 (Jan. 1977) pp. 203-204.
20 Når en række enkeltlag skal bindes sammen, opstår der imidlertid problemer med behandling og samling, når man skal udskære tynde krystallag fra store krystaller, polere dem og binde dem sammen i en mangelagstruktur.
U.S. patent nr. 4.534.822 diskuterer anvendelsen 25 af sølvthiogallat som passende krystalmateriale til elektro-optiske anordninger, idet der her offentliggøres en fremgangsmåde, hvorved man syntetiserer et enkeltkrystallag af sølvthiogallat ved epitaxisk vækst fra en podekrystal fra en smeltet opløsning af sølvthiogallat 30 i enten antimonsulfid eller blysulfid. Alene er dette krystallag imidlertid ikke egnet til en elektro-optisk anordning af den diskuterede type.
U.S. patent nr. 4.540.461 offentliggør en forbedring af den ovennævnte fremgangsmåde. I U.S. patent nr.
35 4.540.461 offentliggøres benyttelsen af kaliumchlorid som opløsningsmiddel for sølvthiogallet i stedet for antimonsulfid eller blysulfid.
DK 160325 B
3
Ifølge dette patentskrift lader man et enkeltkrystallag af sølvthiogallat fremstille ved vækst på et podekrystalunderlag af fortrinsvis sølvthiogallat. Man fremstiller først en smeltet opløsning af 5 sølvthiogallat og kaliumchlorid og neddypper derefter po-dekrystalunderlaget heri og sænker opløsningens temperatur langsomt. Under temperatursænkningen dannes der på podekrystalunderlaget et lag af enkeltkrystalsølvthio-gallat. Der er imidlertid stadig et problem med at frem-10 stille et mangelagsmateriale, der består af enkeltkrystallag, der er bundet sammen, hvor et ledende lag med et dertil passende brydningsindeks er anbragt mellem nabolag, som ikke reducerer lyssignalet, der passerer gennem anordningen. Denne opfindelse løser dette problem.
15 Ifølge opfindelsen gives en fremgangsmåde til fremstilling af et mangelagskrystalmateriale, som tillader et lyssignal at passere uden synderlig svækkelse af signalet. Dette materiale består af mange nabostillede enkeltkrystallag, der i det væsentlige består af samme 20 elektro-optiske materiale med den undtagelse, at forskellige lag kan indeholde et dopningsmiddel eller dop-ningsmidler som i væsentlig grad ændrer den specifikke modstand af hvert lag. Mere detailleret for et elektro-optisk regulerbart filter består naboenkeltkrystallag af 25 i det væsentligste samme elektro-optiske materiale med den undtagelse, at lagene skiftevis kan indeholde et eller flere dopningsmidler, som i væsentlig grad sænker lagenes specifikke modstand.
Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen udnyttes 30 den kendsgerning, at en blanding af et opløst stof og et opløsningsmiddel indeholdende dopningsmiddel i ét temperaturområde vil udskille opløst stof fra opløsningen med spor af et eller flere dopningsmidler og i et andet temperaturområde udskille det opløste stof og dopningsmid-35 let som adskilte gensidigt uopløselige faser. Denne kendsgerning benævnes heri "temperatur/sammensætnings-afhængig faseudskillelse". Hvis man på korrekt vis ud-
DK 160325 B
4 vælger passende temperatur for en given blanding af opløsningsmidlet, opløst stof og dopningsmiddel, kan man fremstille mangelagsmateriale, som består af en række nabostillede enkeltkrystaller, hvor lagene skiftevis har 5 væsentligt forskellig specifik modstand. F.eks. kan ét lag have en specifik modstand i området ca. 1012-1014 ohm-cm, og dets nabolag kan besidde en specifik modstand i området ca. 10^-10^ ohm-cm. I én udførelsesform af opfindelsen benyttes et sølvthiogallat/kalium.chlorid/ger-10 maniumsystem med germanium som dopningsmiddel.
Ifølge U.S. patent nr. 4.540.461 dypper man først en podekrystal i den smeltede opløsning og afkøler derefter opløsningen langsomt. Ifølge denne opfindelse benytter man i det mindste to afkølingstrin og i det min-15 ste to forskellige temperaturområder. F.eks. kan man først danne et dopet krystallag ved epitaxisk vækst på podekrystallen over et første temperaturområde som beskrevet ovenfor. Derefter fjerner man underlaget med dopet krystallag på sig fra den smeltede opløsning. Op-20 løsningens temperatur ændres derefter til at ligge inden for et andet temperaturområde, i hvilket et lag dannet ved epitaxisk vækst vil være i det væsentligste fri for dopningsmidlet, og man neddypper derefter krystal/under-lag igen i opløsningen. Ved yderligere afkøling dannes 25 der på det første lag et andet lag, i det væsentligste fri for dopningsmiddel. Man kan gentage de to trin så ofte som nødvendigt og derved opbygge en ønsket struktur, hvor lag med høj specifik modstand skifter med lag med lav specifik modstand. Derefter fjerner man mange-30 lagskrystal/underlaget og vasker det. Dette mangelags-krystallinske materiale kan nu bearbejdes og tjene som grundelement i en elektro-optisk anordning såsom et regulerbart filter ifølge kendt teknik.
Der er mange fordele ved denne opfindelse. Først 35 og fremmest tilvejebringes et mangelagskrystallinsk materiale ved en meget simpel proces, hvorved der dannes nabostillede lag ud fra i det væsentligste samme materiale med den undtagelse, at ét lag er dopet, så det be-
DK 160325 B
5 sidder væsentligt lavere specifik modstand end dets nabolag. Dette opnås på simpel vis ved ændring af temperaturbetingelserne under epitaxisk vækst af et krystal-5 lag fra en smeltet opløsning. For det andet kan man anvende metoden til andet krystallinsk materiale, selvom den her beskrives specielt til sølvthiogallat. Benyttelsen af denne fremgangsmåde vil afhænge af krystalmaterialets specielle egenskaber og hvilke opløsnings-10 midler, man benytter. For det tredie vil materialet fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen have krystallag i tæt kontakt fast bundet til hinanden, siden de forskellige lag er af sammenligneligt materiale, da de i det væsentlige består af samme stof med eller uden 15 dopningsmiddel. For det fjerde, da man kun anvender materiale med elektro-optiske egenskaber, vil anordningen ifølge opfindelsen have forbedrede egenskaber, f.eks. vil tab på grund af lysabsorption blive reduceret. Derfor er sådanne mangelagsstrukturer især nyttige til brug 20 i anordninger såsom regulerbare elektro-optiske filtre.
Fig. 1 er et temperatursammensætning fasediagram for systemet germanium-sølvthiogallat (25 mol %)-kalium-chlorid.
Fig. 2 er en skematisk gengivelse af et elektro-25 optisk regulerbart filter af en type, i hvilken den dopede og udopede enkeltkrystal mangelagsstruktur kan anvendes .
Hvis man med held skal udnytte denne opfindelse, må man have en detailleret viden om, hvordan opløsnings-30 midlet, opløst stof og dopningsmidlet for et hvert givet system er opløselige i hinanden. Man kan opnå denne viden af konventionel vej, idet man samler tilstrækkeligt mange data til at fremstille et temperatursammensætnings fasediagram. Dette er blevet gjort med sølvthiogallat-35 kalium.chlorid - germanium-systemet, som neden for skal diskuteres mere detailleret. Man kan imidlertid benytte fremgangsmåden ifølge opfindelsen med mange forskellige systemer under den forudsætning, at i ét temperaturområde vil der udskilles opløst stof fra systemet med ind- 6
DK 160325 B
hold af spor af dopningsmiddel, og i et andet tempera-turområde vil det opløste stof og dopningsmidlet udskilles fra opløsningen som adskilte faser. Under disse betingelser vil det opløste stof ved udkrystallisationen 5 være i det væsentligste fri for et hvilken som helst dopningsmiddel. Dette fænomen (temperatur/sammensæt-ningsafhængig faseudskillelse) tillader, at man kan danne lag på podekrystalunderlaget med forskellig specifik modstand.
10 Man har fundet, at en del af systemet, der består af sølvthiogallat/germanium/kaliumchlorid som vist i . .
Fig. 1, udviser fire adskilte regioner betegnet med I-IV.
I dette system, vist i Fig.I, er sammensætningen sølv-thiogallat:germanium konstant 25% germanium i sølvthio-15 gallat, og opløsningsmidlet kaliumchlorid varieres i området 0-60 mol %. Diagrammet blev experimentelt bestemt ved hjælp af differentiel termisk analyse.
I region I er alt materiale på fast form, d.v.s. at germanium er fast, kaliumchlorid er fast og sølvthio-20 gallat er fast. I region II er sølvthiogallat og germanium fast og kaliumchlorid på væskeform. Region III består af væske, der indeholder fast sølvthiogallat. I region IV er alt på væskeform. Linien med konstant temperatur, der adskiller regionerne I og II, ligger ved om-25 trent 654°C, det eutektiske smeltepunkt.
Hvis man neddypper et podekrystalunderlag i opløsningen ved en temperatur i region III, vil sølvthiogallat udkrystallisere på overfladen af underlaget og vil indeholde germanium-atomer i spormængder. Modsat, 30 hvis podekrystalunderlaget med eller uden et tidligere anbragt lag neddyppes i region II og afkøles langsomt med et temperaturfald på omkring 20°C, men stadig inden for region II, vil der på underlaget dannes et lag af sølvthiogallat, der i det væsentligste er fri for germa-35 nium. Dette skyldes, at germanium her har tendens til at udskilles som en adskilt fast fase.
Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen foretrækker
DK 160325 B
7 man først at danne et germaniumdopet lag af sølvthiogal-lat på podekrystalunderlaget. Derefter fjernes underlaget med det germaniumdopede lag af sølvthiogallat fra opløsningen, som afkøles til en temperatur i region II.
5 Derefter neddyppes underlaget med påført lag af germa-niumdopet sølvthiogallat igen i den afkølede opløsning i region II, og man afkøler opløsningen yderligere. Som følge heraf dannes et andet lag af i det væsentlige rent sølvthiogallat på det dopede lag. Dette lag af 10 rent sølvthiogallat vil være bundet fast til det germaniumdopede lag, og dets specifikke modstand vil være væsentligt højere end den specifikke modstand af det germaniumdopede lag. Man kan gentage disse trin og herved danne et mangelagskrystallinsk materiale. Som fore-15 slået ovenfor kan man også først danne et lag af i det væsentlige rent sølvthiagallat på podekrystallen ved at begynde i region II-temperaturområdet, og efter dannelsen af dette rene sølvthiogallatlag bringe underlaget ned i den smeltede opløsning i en temperatur i region III 20 og afkøle langsomt under dannelse af et lag, der indeholder dopningsmidlet. Da podekrystallen allerede kan have et lag på sig, benyttes udtrykket "podekrystalun-derlag" til at betegne en podekrystal enten med eller uden et tidligere dannet dopet eller ikke-dopet lag.
25 I alle tilfælde fjerner man podekrystalunderlaget fra opløsningen og neddypper det derefter igen i et andet temperaturområde.
I den foregående beskrivelse har man benyttet et specielt germanium:sølvthiogallat-forhold på 1:4, men 30 andre forhold af germanium til sølvthiogallat, hvor der er tegn på temperatur/sammensætningsafhængig faseudskillelse, kan også anvendes. Germanium er opløselig i sølvthiogallat op til omkring 45 mol % Ge. Følgelig kan sådanne Ge:AgGaS2_opløsninger også anvendes ifølge 35 opfindelsen.
Mangelagsenkeltkrystalstrukturer, der består af sølvthiogallat med skiftevis lag med høj og lav specifik modstand fremstillet ifølge opfindelsen, er særligt nyt- 8
DK 160325 B
tige til brug som dobbeltbrydende medium i regulerbare elektro-optiske filtre. Fig. 2 viser skematisk et typisk regulerbart elektro-optisk filter, hvori lag med lav specifik modstand 2 skifter med lag med høj specifik 5 modstand 1, så strøm med ønskede spændinger V-^, V2, V3 osv. kan sendes gennem lag med lav specifik modstand, så man kan ændre filtertransmissionkarakteristikken.
En lysstråle fra en lyskilde 3 passeres gennem en pola-risator 4, som sørger for den ønskede lineære polarise-10 ring af lyset. Derefter passerer lyset gennem det regulerbare dobbeltbrydende medium (mangelagsstrukturen 5) og en slutpolarisator eller analysator 6, som lader lys passere, som er polariseret i en retning, hvis vinkelforhold til polariseringsretningen af lyset fra polari-15 satoren 4 er valgt på forhånd. Sådanne anordninger beskrives mere detailleret i U.S. Patent 4.197.008. Man kan udnytte sin viden til at fremstille lag af AgGaS2/ der lag for lag har veldefineret specifik modstand, med fordel til at fremstille en række elektro-optiske anord-20 ninger såsom regulerbare filtre, modulatorer, koblere, lukkere, resonatorer og lignende.
I det følgende gives et specielt eksempel på fremstilling af et mangelagskrystallinsk materiale ifølge opfindelsen.
25
Eksempel 1
Man fremstillede sølvthiogallatopløsningen til brug for epitaxisk krystalvækst på følgende måde. Næsten 250 g sølvthiogallat, kaliumchlorid og germanium af 30 høj renhed blev anbragt i en kvartsdigel. Sammensætningen af blandingen var således, at sølvthiogallat og germanium tilsammen udgjorde 37,5 mol % af blandingen, og KC1 de resterende 62,5 mol %. Mol-forholdet germanium til sølvthiogallat var 1:4.
35 Man fremstillede podekrystallen af sølvthiogallat, som blev anvendt som underlag til vækst af lag, ved at lade sølvgallium-legeringer reagere med svovldampe. Før reaktionen bragte man den smeltede sølvgallium-legering
DK 160325 B
9 i ligevægt ved 745°C under en hydrogenstrøm i i det mindste 8 timer, så eventuelle overfladeoxider kunne bortreduceres. Den færdigreagerede sølvgalliumsulfid poly-krystallinske forbindelse blev derefter zone-smeltet 4 5 gange, så eventuelle små mængder anden-fase Ag^GaSg eller Ag^a^gS.^ kunne fjernes. Man benyttede Bridgman-Stockbarger-metoden til at danne en krystal ud fra dette materiale. Denne krystal blev derefter skåret i stykker,, bearbejdet og forberedt til brug som underlag/podekry-10 stal.
Digelen (med indhold af sølvthiogallat, kalium-chlorid og germanium) blev anbragt i et vækstkammer af kvarts, og der blev udpumpet til omkring 10 ^ Torr ved stuetemperatur, hvorefter man påfyldte argon til tryk 15 af 0,35 atmosfære. Kammeret med digel blev ophedet til 880°C og holdt ved denne temperatur i 12 timer. Herved kunne den smeltede opløsning komme i ligevægt og blive homogen. Man afkølede derefter den smeltede opløsning langsomt til 835°C med en hastighed på 1°C pr. minut.
20 Ved 835°C anbragte man en ren enkeltkrystal af sølvthiogallat fremstillet ifølge fremgangsmåden i Sashital I-ansøgningen og beskrevet ovenfor i den smeltede opløsning. Krystallen blev bragt til at rotere ved 5 o/min. i opløsningen. Mens krystallen roterede, afkølede man 25 den smeltede opløsning yderligere til 820°C med en hastighed på 0,05°C/min. Under denne afkøling dannedes et enkeltkrystallag af sølvthiogallat med en tykkelse på omkring 16 ym på podekrystallen. I dette lag var der mindre end 1% germanium. Ved denne temperatur fjernede 30 man podekrystallen med det påførte germaniumdopede lag fra opløsningen. Man fjernede den også fra vækstkammeret, efter at dette var langsomt afkølet til stuetemperatur, og vaskede underlaget med varmt vand, så eventuelt kaliumchlorid, der fæstede til overfladen, kunne 35 fjernes.
Man dannede derefter ved epitaxisk vægt et nyt lag på podekrystallen med det germaniumdopede lag på sig. Det andet lag indeholdt ikke germanium, men var et
DK 160325 B
10 i det væsentlige rent sølvthiogallatlag. For at danne andet lag ophedede man omkring 250 g af en 7,5 mol % sølvthiogallat og 92,5 mol % kaliumklorid blanding til 890°C i en kvartsdigel under en argonatmosfære på 0,07 5 atmosfære. Den smeltede opløsning blev holdt ved denne temperatur i 16 timer, så ingredienserne kunne komme i ligevægt. Man afkølede derefter opløsningen langsomt med en hastighed på 0,5°C pr. min. til 782°C. Ved denne temperatur neddyppede man podekrystallen med sit ger-10 maniumdopede lag i den smeltede opløsning. Derefter fortsatte man afkølingen med en hastighed på 0,056°C/min. indtil temperaturen af opløsningen nåede 773°C. Samtidig lod man podekrystallen rotere med en hastighed på 5 o/min. Ved 773°c fjernede man podekrystallen med sine 15 to lag dannet ved epitaxisk vækst fra opløsningen. Man lod krystalunderlaget med sine to lag afkøle langsomt og vaskede det med varmt vand (80°C) i 5 minutter. Der var nu dannet et andet lag med en tykkelse på næsten 18 ym.
Et tredie lag, omkring 16 ym tykt, blev så dannet 20 ved epitaxisk vækst på den ovenfor beskrevne to-lagsstruktur med samme fremgangsmåde som beskrevet i første trin af eksemplet.
Ved mangetrinsfremgangsmåden beskrevet i dette eksempel danner man en struktur, hvor forskellige lag 25 udviser forskellig specifik modstand. Tre-lagsstrukturen dannet i eksemplet var en lav specifik modstand/høj specifik modstand/lav specifik modstand struktur, hvor lagene med lav specifik modstand udviste en specifik modstand på omkring 6 x 10 ohm-cm, og lagene med høj 30 specifik modstand udviste en specifik modstand på om-12 knng 1 x 10 ohm-cm.
Eksempel 2
Man kan også vækstfremstille både "høje" (rene) 35 og "lave" (germaniumdopede) lag af sølvthiogallat ud fra samme opløsning.
I faseligevægtsdiagrammet Fig. 1 er region III
DK 160325 B
11
AgGaS2 (s) plus Ge og KCl likvid, hvorimod region II over det eutektiske punkt er AgGaS2 (s) plus Ge (s) plus KCl likvid. Det følger deraf, at når en opløsning i region III bliver afkølet, begynder AgGaS2 at udfælde som 5 fast stof. Under denne proces er Ge i opløsningen stadig flydende og vil fordeles på atomar eller molekylær form i den flydende opløsning. I denne region inkorpe-reres Ge som dopningsmiddel i det voksende krystallag af AgGaS2. Imidlertid vil i region II både AgGaS2 og Ge 10 udskilles hver for sig som rene faste stoffer. I region II vil AgGaS2 udskilles på krystallaget, men Ge, der udskilles som faste krystaller, inkorpereres ikke i det voksende AgGaS2-lag.
Fremgangsmåden i dette eksempel udnytter vækst af 15 det Ge-dopede lag af AgGaS2 med lav specifik modstand i region III og vækst af det rene lag af AgGaS2 med høj specifik modstand i region II.
Man fylder sølvthiogallat, kaliumchlorid og germanium af høj renhed i en kvartsdigel. Sammensætningen af 20 blandingen er således, at sølvthiogallat og germanium tilsammen udgør 37,5 mol % af blandingen og kalium.chlo-rid de resterende 62,5 mol %. Mol-forholdet af germanium til sølvthiogallat er 1:4. Det første lag, der består af dopet sølvthiogallat, dannes ved vækst under 25 samme betingelser som beskrevet i eksempel 1 ovenfor.
Det andet lag ren sølvthiogallat kan man lade vokse frem uden at fjerne podekrystallen med det germaniumdopede lag fra reaktionskammeret. Man løfter simpelt hen den oven for nævnte struktur op i damprummet over vækstopløs-30 ningen, og hele kammeret afkøles med en hastighed på l-2°C/min., indtil temperaturen af den smeltede opløsning ligger inden for region II. For en 37,5 mol %-blanding af germanium og sølvthiogallat er denne tempe-·-ratur omkring 770°C. Ved denne temperatur neddyppes po-35 dekrystallen med det germaniumdopede sølvthiogallatlag igen i den smeltede opløsning, som derefter afkøles med en hastighed på 0,05°C/min. Et lag af i det væsentlige ren sølvthiogallat gror frem på det germaniumdopede lag.

Claims (24)

1. Mangelags elektro-optisk krystallinsk materia le bestående af et antal nabostillede enkeltkrystallag med varierende elektro-optiske egenskaber kendetegnet ved, at nævnte lag er dannet ved epitaxisk vækst fra en smeltet opløsning, der indeholder nævnte 30 elektro-optiske krystallinske materiale og i det mindste ét dopningsmiddel, og at nævnte nabostillede lag varierer i sammensætning fra det i det væsentlige rene nævnte elektro-optiske krystallinske materiale til nævnte elektro-optiske krystallinske materiale med indhold af væ-35 sentlige mængder af nævnte mindst ene dopningsmiddel.
2. Materiale ifølge krav 1 kendetegnet ved, at nævnte lag besidder en specifik modstand i områ-5 14 det ca. 10 - 10 ohm-cm. DK 160325B
3. Materiale ifølge krav 2kendetegnet ved, at lag med høj specifik modstand består af sølvthio-gallat, og lag med den lavere specifikke modstand består af sølvthiogallat med indhold af et dopningsmiddel, der 5. det væsentlige udgøres af germanium.
4. Materiale ifølge krav lkendetegnet ved, at nævnte nabostillede lag veksler mellem lag med 12 14 en høj specifik modstand i området ca. 10 -10 ohm-cm 5 og lag med en lav specifik modstand i området ca. 10 -10 10^ ohm-cm.
5. Materiale ifølge krav 4kendetegnet ved, at lag med høj specifik modstand består af sølvthiogallat, og lag med den lavere specifikke modstand består af sølvthiogallat med indhold af et dopningsmid- 15 del, der i det væsentlige udgøres af germanium.
6. Materiale ifølge krav lkendetegnet ved, at lagene i rækkefølge er dannet ved epitaxisk vækst på et underlag fra en smeltet opløsning af sølvthiogallat i et opløsningsmiddel, der indeholder nævnte 20. det mindste ene dopningsmiddel, og hvor underlaget afkøles gennem i det mindste to forskellige temperaturområder, idet der i det ene temperaturområde dannes et lag af i det væsentlige ren sølvthiogallat, og i det andet temperaturområde et lag af sølvthiogallat med ind-25 hold af nævnte mindst ene dopningsmiddel.
7. Materiale ifølge krav 6kendetegnet ved, at laget bestående af i det væsentlige rene sølvthiogallat besidder en specifik modstand i området ca. 12 14 10 -10 ohm-cm, og laget bestående af sølvthiogallat 30 med indhold af dopningsmiddel besidder en specifik mod- 5 9 stand i området ca. 10 -10 ohm-cm.
8. Materiale ifølge krav 7kendetegnet ved, at nævnte lag med indhold af dopningsmiddel indeholder germanium.
9. Fremgangsmåde til fremstilling af et elektro- optisk materiale med et antal nabostillede enkeltkrystallag med varierende elektro-optiske egenskaber kendetegnet ved at bestå af: DK 160325B (a) tilvejebringelse af en smeltet opløsning af elek-tro-optisk materiale i et opløsningsmiddel, der indeholder i det mindste et dopningsmiddel, nævnte opløsning vil ved afkøling gennem et før- 5 ste temperaturinterval afsætte det elektro-opti- ske materiale som en enkeltkrystal i det væsentlige fri for nævnte i det mindste ene dopningsmiddel og ved afkøling gennem i det mindste ét yderligere temperaturinterval afsætte det elektro-op- 1. tiske materiale som en enkeltkrystal med indhold af nævnte i det mindste ene dopningsmiddel. (b) anbringelse af et podekrystalunderlag i nævnte smeltede opløsning ved en temperatur inden for ét temperaturområde og afkøling af nævnte opløsning, 15 idet temperaturen af denne opretholdes inden for nævnte ene temperaturområde, hvorved der på pode-krystalunderlaget dannes et første lag af nævnte enkeltkrystal elektro-optiske materiale, og (c) ændring af temperaturen af nævnte opløsning, så 20 den nu befinder sig inden for et andet tempera turområde, og neddypning af nævnte podekrystalunderlag med nævnte første lag herpå i opløsningen, fulgt af langsom afkøling af nævnte opløsning inden for det andet temperaturområde under 25 dannelse af et andet lag enkeltkrystalmateriale med afvigende elektro-optiske egenskaber.
10. Fremgangsmåde ifølge krav Okendetegnet ved, at podekrystalunderlaget med første lag herpå først fjernes fra opløsningen, hvorefter opløsningen 30 afkøles til det andet temperaturområde, og podekrystalunderlaget med første lag herpå igen neddyppes i opløsningen.
11. Fremgangsmåde ifølge krav 10 k e ndeteg-n e t ved, at opløsningen består af en blanding af 35 sølvthiogallat, kaliumchlorid og dopningsmiddel.
12. Fremgangsmåde ifølge krav 11 kendetegnet ved, at dopningsmidlet i det væsentlige består af germanium. DK 160325 B
13. Fremgangsmåde ifølge krav 12 kendetegnet ved, at nævnte lag besidder specifik modstand i o 5 14 omradet ca. 10-10 ohm-cm.
14. Fremgangsmåde ifølge krav 13 kendeteg- 5 net ved, at nævnte nabostillede lag skiftevis udgøres 12 af et lag med høj specifik modstand i området ca. 10 14 10 ohm-cm og et lag med lav specifik modstand i områ-5 9 det ca. 10 -10 ohm-cm.
15. Fremgangsmåde ifølge krav 9kendeteg-10 net ved, at nævnte podekrystalunderlag holdes i langsom rotation under dannelsen af laget.
16. Fremgangsmåde ifølge krav 9kendeteg-n e t ved, at trin (b) og (c) gentages, hvorved yderligere lag med skiftende specifik modstand dannes.
17. Fremgangsmåde til fremstilling af et elektro- optisk materiale med et antal nabostillede enkeltkrystallag med varierende elektro-optiske egenskaber kendetegnet ved at bestå af: (a) tilvejebringelse af en smeltet opløsning af elek-20 tro-optisk materiale i et opløsningsmiddel, der indeholder i det mindste et dopningsmiddel, nævnte opløsning vil ved afkøling gennem et første temperaturinterval afsætte det elektro-optiske materiale som en enkeltkrystal i det væsent-25 lige fri for nævnte i det mindste ene dopningsmid del og ved afkøling gennem i det mindste ét yderligere temperaturinterval afsætte det elektro-optiske materiale som en enkeltkrystal med indhold af nævnte i det mindste ene dopningsmiddel. 30 (b) anbringelse af et podekrystalunderlag i nævnte smeltede opløsning og køling af nævnte opløsning under dannelse på nævnte podekrystalunderlag af et enkeltkrystallag bestående af elektro-optisk materiale med indhold af nævnte i det mindste ene 35 dopningsmiddel, (c) efter dannelse af nævnte enkeltkrystallag en påfølgende fjernelse af eventuelle rester af materiale fra opløsningen ved vask af nævnte podekry- DK 160325 B stal med lag af elektro-optisk materiale dannet ved epitaxisk vækst herpå, med et opløsningsmiddel, der er i stand til at opløse nævnte materiale fra opløsningen, 5 (d) efter fjernelse af nævnte materiale fra opløsnin gen, tilvejebringelse af en anden opløsning af elektro-optisk materiale i et opløsningsmiddel, der indeholder nævnte mindst ene dopningsmiddel, nævnte opløsning vil ved afkøling gennem et nærme-10 re specificeret temperaturinterval afsætte det elektro-optiske materiale som enkeltkrystal, der efter frit valg kan indeholde nævnte i det mindste ene dopningsmiddel. (e) anbringelse af nævnte podekrystalunderlag med i 15 det mindste et lag dannet ved epitaxisk vækst herpå, i nævnte smeltede opløsning, hvorved der på nævnte epitaxisk voksede lag dannes et følgende lag af enkeltkrystalmateriale med afvigende elektro-optiske egenskaber fra det forrige lag, 20 (f) efter dannelse af nævnte enkeltkrystallag en på følgende fjernelse af eventuelle rester af materiale fra opløsningen ved vask af nævnte podekrystal· med lag af elektro-optisk materiale dannet ved epitaxisk vækst herpå, med et opløsningsmid-25 del, der er i stand til at opløse nævnte materia le fra opløsningen, (g) gentagelse det nødvendige antal gange af trin (d) til (f), så et elektro-optisk lagdelt materiale med de ønskede elektro-optiske egenskaber kan til-30 vejebringes.
18. Fremgangsmåde ifølge krav 17 kendeteg ne t ved, at nævnte smeltede opløsning består af sølv-thiogallat, kaliumchlorid og efter frit valg eventuelt i det mindste ét dopningsmiddel.
19. Fremgangsmåde ifølge krav 18 kendetegnet ved, at nævnte dopningsmiddel i det væsentlige består af germanium.
20. Fremgangsmåde ifølge krav 19 kendeteg- DK 160325 B net ved, at nævnte lag besidder specifik modstand i 5 14 området ca. 10 -10 ohm-cm.
21. Fremgangsmåde ifølge krav 20 kendeteg- 5 net ved, at nævnte nabostillede lag skiftevis udgøres 12 af et lag med høj specifik modstand i området ca. 10 - 14 10 ohm-cm, og et lag med lav specifik modstand i områ-5 9 det ca. 10 -10 ohm-cm.
22. Fremgangsmåde ifølge krav 17 kendeteg-10 net ved, at nævnte podekrystalunderlag og følgende underlag bestående af podekrystallen, og i det mindste ét lag holdes i langsom rotation under dannelse af det første og af de følgende lag.
23. Optisk filter bestående af en første og en 15 anden polarisator anbragt med en vis afstand langs en given lysvej og med deres gennemgangsretninger for polariseret lys orienteret i et givet vinkelforhold til hinanden ; dobbeltbrydende krystalmedium anbragt i nævnte lysvej 20 mellem nævnte første og anden polarisator og med sin optiske akse vinkelret på anordninger, hvormed en lysstråle bestående af mange bølgelængder kan dirigeres gennem nævnte første polarisator og nævnte medium langs nævnte lysvej; 25 anordninger, hvorved man til successive områder af nævnte medium langs lysvejen påfører et elektrisk jævnstrømsfelt, som varierer rumligt langs lysvejen, hvorved der elektro-optisk i nævnte medium genereres en effektiv variation af den optiske akse heri om gennemgangsretnin-30 gen for nævnte første polarisator i et plan vinkelret på lysvejen som funktion af afstanden langs lysvejen, med en forud bestemt rumlig variation, således at i det mindste én af bølgelængderne i nævnte lysstråle kan passere nævnte anden polarisator, og i det mindste én anden af 35 bølgelængderne afvises af anden polarisator, kendetegnet ved, at nævnte dobbeltbrydende krystalmedium udgøres af en mangelagsstruktur af lag af sølvthiogallat dannet ved epi- DK 160325 B taxisk vækst, og hvori sådanne lag skiftevis besidder høj specifik modstand og lav specifik modstand afhængig af indhold af dopningsmiddel.
24. Filter ifølge krav 23, kendetegnet 5 ved, at i lagene med høj specifik modstand er denne i „ 12 14 omradet ca. 10 -10 ohm-cm, og i lagene med lav spe- 5 9 cifik modstand er denne i området ca. 10-10 ohm-cm.
DK609585A 1984-05-01 1985-12-30 Enkeltkrystal mangelagsstrukturer, hvori de enkelte lag skiftevis er fremstillet med eller uden dopningsmiddel, fremgangsmaade til fremstilling af strukturen og optisk filter, fremstillet ud fra strukturen DK160325B (da)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/605,736 US4589737A (en) 1984-05-01 1984-05-01 Doped and undoped single crystal multilayered structures
US60573684 1984-05-01
US8500623 1985-04-10
PCT/US1985/000623 WO1985005134A1 (en) 1984-05-01 1985-04-10 Doped and undoped single crystal multilayered structures

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK609585D0 DK609585D0 (da) 1985-12-30
DK609585A DK609585A (da) 1986-01-14
DK160325B true DK160325B (da) 1991-02-25

Family

ID=24424998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK609585A DK160325B (da) 1984-05-01 1985-12-30 Enkeltkrystal mangelagsstrukturer, hvori de enkelte lag skiftevis er fremstillet med eller uden dopningsmiddel, fremgangsmaade til fremstilling af strukturen og optisk filter, fremstillet ud fra strukturen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4589737A (da)
EP (2) EP0316021A3 (da)
JP (1) JPS61501980A (da)
DE (1) DE3575581D1 (da)
DK (1) DK160325B (da)
IL (2) IL74938A (da)
WO (1) WO1985005134A1 (da)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2607628B1 (fr) * 1986-11-27 1989-03-17 Centre Nat Rech Scient Modulateur optique a superreseau
US5212585A (en) * 1990-04-03 1993-05-18 American Optical Corporation Laser protective device
DE4401626A1 (de) * 1994-01-20 1995-07-27 Max Planck Gesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung kristalliner Schichten
US6795605B1 (en) * 2000-08-01 2004-09-21 Cheetah Omni, Llc Micromechanical optical switch
US7145704B1 (en) 2003-11-25 2006-12-05 Cheetah Omni, Llc Optical logic gate based optical router
US6888661B1 (en) 2002-06-13 2005-05-03 Cheetah Omni, Llc Square filter function tunable optical devices

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3345141A (en) * 1963-11-07 1967-10-03 Perkin Elmer Corp Growth of calcite crystals from a molten flux by slow cooling
US4001076A (en) * 1974-12-11 1977-01-04 Gte Laboratories Incorporated Method for growing thin epitaxial layers of a non-linear, optically active material
JPS5228867A (en) * 1975-08-29 1977-03-04 Sanyo Electric Co Ltd Process for formation of pn junction
JPS5437098A (en) * 1977-08-30 1979-03-19 Toshiba Corp Method of producing gallium phosphide greenish luminous element
US4197008A (en) 1977-12-27 1980-04-08 Hughes Aircraft Company Electro-optic tunable optical filter
US4229073A (en) * 1979-08-10 1980-10-21 Hughes Aircraft Company Iso-index coupled-wave electro-optic filters
US4247166A (en) * 1979-08-15 1981-01-27 Rockwell International Corporation Single plate birefringent optical filter
US4240696A (en) 1979-11-13 1980-12-23 Rockwell International Corporation Multilayer electro-optically tunable filter
US4350413A (en) 1980-04-14 1982-09-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Multi-color tunable filter
US4500178A (en) * 1981-10-13 1985-02-19 Rockwell International Corporation Iso-index birefringent filters
US4540461A (en) 1984-04-30 1985-09-10 Hughes Aircraft Company Silver thiogallate single crystal layers epitaxially grown from potassium chloride-silver thiogallate solution
US4534822A (en) 1984-04-30 1985-08-13 Hughes Aircraft Company Method of synthesizing thin, single crystal layers of silver thiogallate (AgGaS2)

Also Published As

Publication number Publication date
IL74938A (en) 1988-12-30
EP0179852B1 (en) 1990-01-24
IL74938A0 (en) 1985-08-30
JPS61501980A (ja) 1986-09-11
DK609585A (da) 1986-01-14
EP0316021A2 (en) 1989-05-17
WO1985005134A1 (en) 1985-11-21
EP0316021A3 (en) 1989-12-13
EP0179852A1 (en) 1986-05-07
DK609585D0 (da) 1985-12-30
JPH0542400B2 (da) 1993-06-28
US4589737A (en) 1986-05-20
DE3575581D1 (de) 1990-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Scheel et al. Crystal growth of strontium titanate SrTiO3
DK160325B (da) Enkeltkrystal mangelagsstrukturer, hvori de enkelte lag skiftevis er fremstillet med eller uden dopningsmiddel, fremgangsmaade til fremstilling af strukturen og optisk filter, fremstillet ud fra strukturen
US4073675A (en) Waveguiding epitaxial LiNbO3 films
EP0311038B1 (en) Process for making single-crystal mercury cadmium telluride layers
EP0179851B1 (en) A method of synthesizing thin, single crystal layers of silver thiogallate (aggas2)
Rivera et al. Growth of coprus chloride single crystals for optical modulators
US4870027A (en) Sensitization pretreatment of Pb-salt epitaxial films for Schottky diodes by sulfur vapor exposure
Sarker Optical Properties of Al‐and Zr‐Doped Rutile Single Crystals Grown by Tilting‐Mirror‐Type Floating Zone Method and Study of Structure‐Property Relationships by First Principle Calculations
Azoulay et al. The growth of a cubic, single phase, Cd0. 6Mn0. 4Te single crystal by the vertical gradient freeze method
Nistor et al. Characterization of cubic ZnS crystals grown from flux
Munster CRYSTAL GROWTH OF STRONTIUM TITANATE SrTi03
JPH0348431A (ja) 液相エピタキシャル結晶成長装置
EP0179907B1 (en) Silver thiogallate single crystal layers epitaxially grown from potassium chloride-silver thiogallate solution
JPH11322497A (ja) ニオブ酸リチウム単結晶膜およびその製造方法
RU2193439C2 (ru) Способ получения анизотропной кристаллической пленки (варианты), устройство для осуществления способа (варианты) и анизотропная кристаллическая пленка
JPH0352241A (ja) 液相エピタキシャル結晶成長方法
JPH02279596A (ja) 単結晶薄膜の育成方法
Davis et al. Lamellar Eutectic InSb+ sb Films as Infrared Polarizers
JPH0850312A (ja) 有機非線形光学結晶の製造方法
JPH0478596B2 (da)
Pandey Growth of Device Quality Bulk Single Crystal of Pb-K-Niobate (PKN) for SAW (Surface Acoustic Wave)-Devices and Electro-Optical Applications.
Paorici et al. Solid‐phase growth of CuGaS2 crystals
JPH07234427A (ja) 非線型光学材料の製造方法
DeLucas et al. Combescure, C., see Figuera~ Coriell, SR, see Murray Crosio, M.-P., see Jullien
JPS6048746B2 (ja) 多層膜光変調素子およびその製造法

Legal Events

Date Code Title Description
PHB Application deemed withdrawn due to non-payment or other reasons