JPH042632A - 非線形光学材料の製造方法 - Google Patents
非線形光学材料の製造方法Info
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- JPH042632A JPH042632A JP2099707A JP9970790A JPH042632A JP H042632 A JPH042632 A JP H042632A JP 2099707 A JP2099707 A JP 2099707A JP 9970790 A JP9970790 A JP 9970790A JP H042632 A JPH042632 A JP H042632A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は非線形光学効果を利用した光デバイスの基礎を
なす半導体微粒子分散ガラス非線形光学材料の製造方法
に関するものである。
なす半導体微粒子分散ガラス非線形光学材料の製造方法
に関するものである。
従来の技術
従来の技術としては例えば、ジャーナル・オブ・オプテ
ィカル・ソサエティ・オプ・アメリカ第73巻第647
頁(J、Opt、Soc、Am、 Vol、73 P
。
ィカル・ソサエティ・オプ・アメリカ第73巻第647
頁(J、Opt、Soc、Am、 Vol、73 P
。
647 (1983))に記載されているCdS、 S
e、、をホウケイ酸ガラスに分散したカットオフフィル
タガラスを非線形光学材料に用いるものがある。このカ
ットオフフィルタガラスは、Cd5X5el−xとホウ
ケイ酸ガラス材料を白金ルツボに入れ、1600℃程度
の高温で溶融して作製している。
e、、をホウケイ酸ガラスに分散したカットオフフィル
タガラスを非線形光学材料に用いるものがある。このカ
ットオフフィルタガラスは、Cd5X5el−xとホウ
ケイ酸ガラス材料を白金ルツボに入れ、1600℃程度
の高温で溶融して作製している。
また、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス第
63巻第957頁(J、Appl、Phys、 Vo
l。
63巻第957頁(J、Appl、Phys、 Vo
l。
63 P、957 (1988))に開示されている
ようなCdS微粒子分散薄膜ガラスがある。この薄膜ガ
ラスは、ターゲットにコーニング社製7059ガラス上
に粉末のCdSを配置したものを用い、高周波マグネト
ロンスパッタリング法により、前記7059ガラス中に
CdSを2〜4重量%分散させたものである。
ようなCdS微粒子分散薄膜ガラスがある。この薄膜ガ
ラスは、ターゲットにコーニング社製7059ガラス上
に粉末のCdSを配置したものを用い、高周波マグネト
ロンスパッタリング法により、前記7059ガラス中に
CdSを2〜4重量%分散させたものである。
発明が解決しようとする課題
従来の半導体微粒子分散ガラスの製造方法においては、
次のような2つの課題があった。
次のような2つの課題があった。
■ カットオフフィルタガラスの場合:溶融法ではスパ
ッタリング法に較べて冷却速度が遅いため、Cd5XS
e+−xをホウケイ酸ガラスに1重量%以上均一に分散
させることが困難である。
ッタリング法に較べて冷却速度が遅いため、Cd5XS
e+−xをホウケイ酸ガラスに1重量%以上均一に分散
させることが困難である。
また1600″C以上の高温で溶融しなければ作製でき
ないため、半導体成分の揮発損失は大きく、その組成を
制御することは極めて難しく、またガラス組成自体の制
御も難しい。
ないため、半導体成分の揮発損失は大きく、その組成を
制御することは極めて難しく、またガラス組成自体の制
御も難しい。
■ スパッタリング法を用いた場合:従来のターゲット
のように、ガラスの上に半導体の粉末、ペレット、ある
いはチップを配置したものを用いると、半導体微粒子が
均一に分散したガラス薄膜を得ることは難しい。
のように、ガラスの上に半導体の粉末、ペレット、ある
いはチップを配置したものを用いると、半導体微粒子が
均一に分散したガラス薄膜を得ることは難しい。
本発明は、半導体微粒子を高密度で均質に分散させた非
線形光学材料の製造方法を提供することを目的とする。
線形光学材料の製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために本発明は、カドミウム源粉末
と、硫黄源粉末、セレン源粉末、テルル源粉末の3者の
内の少なくとも1つと、低融点ガラス粉末とを混合、焼
結して複合ガラスを作製し、この複合ガラスをターゲッ
トとし、スパッタリング法を用いて、化学量論性にすぐ
れた半導体微粒子がガラス中に均一かつ多量に分散した
構造を有する薄膜状の半導体微粒子分散ガラスを製造す
ることを特徴とする。
と、硫黄源粉末、セレン源粉末、テルル源粉末の3者の
内の少なくとも1つと、低融点ガラス粉末とを混合、焼
結して複合ガラスを作製し、この複合ガラスをターゲッ
トとし、スパッタリング法を用いて、化学量論性にすぐ
れた半導体微粒子がガラス中に均一かつ多量に分散した
構造を有する薄膜状の半導体微粒子分散ガラスを製造す
ることを特徴とする。
作用
本発明の非線形光学材料の製造方法では、溶融温度の低
いマトリックスガラスを用いるため、ターゲットを作製
する際の焼結温度を低くすることができ、半導体成分の
揮発損失を小さく抑えられる。また、ガラス中に半導体
微粒子としてCdS、 CdSeあるいはCdTeを分
散させる場合、原材料としてCdS、 CdSeあるい
はCdTeを用いるよりも、CdOなどのカドミウム源
粉末とZnS、Zn5e、 ZnTeなどの硫黄源粉末
、セレン源粉末、テルル源粉末の3者の内の少なくとも
1つを用いるほうが揮発損失は抑えられる。これらの理
由により、ガラス中に分散した半導体微粒子の化学量論
性がすぐれており、その組成制御も容易となる。
いマトリックスガラスを用いるため、ターゲットを作製
する際の焼結温度を低くすることができ、半導体成分の
揮発損失を小さく抑えられる。また、ガラス中に半導体
微粒子としてCdS、 CdSeあるいはCdTeを分
散させる場合、原材料としてCdS、 CdSeあるい
はCdTeを用いるよりも、CdOなどのカドミウム源
粉末とZnS、Zn5e、 ZnTeなどの硫黄源粉末
、セレン源粉末、テルル源粉末の3者の内の少なくとも
1つを用いるほうが揮発損失は抑えられる。これらの理
由により、ガラス中に分散した半導体微粒子の化学量論
性がすぐれており、その組成制御も容易となる。
また半導体成分がマトリックスガラス中に分散した均質
な複合ガラスをターゲットとして用いスパッタリングを
行うので、半導体微粒子が高濃度で均質に分散した薄膜
状の半導体微粒子分散ガラスを製造できる。
な複合ガラスをターゲットとして用いスパッタリングを
行うので、半導体微粒子が高濃度で均質に分散した薄膜
状の半導体微粒子分散ガラスを製造できる。
実施例
以下本発明の実施例について説明する。
実施例1
第1表Aに示す組成を有する低融点ガラス原材料を白金
ルツボに入れ、900°Cで溶融してガラスを作製した
。これを粉砕した後、このガラスに対して40重量%の
CdS含有量となるようCdO粉末とZnS粉末を混合
し、白金ルツボに入れ550″Cで焼結して複合ガラス
(直径100IlllIl、厚さ6mm)を作製した。
ルツボに入れ、900°Cで溶融してガラスを作製した
。これを粉砕した後、このガラスに対して40重量%の
CdS含有量となるようCdO粉末とZnS粉末を混合
し、白金ルツボに入れ550″Cで焼結して複合ガラス
(直径100IlllIl、厚さ6mm)を作製した。
このガラス板をターゲットに使用して、高周波マグネト
ロンスパンタリング装置により、ガラスの薄膜化を行な
った。スパッタリングはアルゴンガス雰囲気下で行なっ
た。膜厚200μmの薄膜ガラスを石英ガラス基板(厚
さ0.3+nm)上に形成した後、300″Cの電気炉
中で30分間加熱し、CdSの結晶を成長させた。薄膜
ガラス中のCdS分散量は34重量%で、CdとSの化
学量論比は0.97であり、粒径は10〜50人であっ
た。CdS分散ガラスの光吸収スペクトルから得られた
バンドギャップはバルクのCdSに比べ0.9eVブル
ーシフトしていることから、CdSが量子ドツトになっ
ていることがわかった。
ロンスパンタリング装置により、ガラスの薄膜化を行な
った。スパッタリングはアルゴンガス雰囲気下で行なっ
た。膜厚200μmの薄膜ガラスを石英ガラス基板(厚
さ0.3+nm)上に形成した後、300″Cの電気炉
中で30分間加熱し、CdSの結晶を成長させた。薄膜
ガラス中のCdS分散量は34重量%で、CdとSの化
学量論比は0.97であり、粒径は10〜50人であっ
た。CdS分散ガラスの光吸収スペクトルから得られた
バンドギャップはバルクのCdSに比べ0.9eVブル
ーシフトしていることから、CdSが量子ドツトになっ
ていることがわかった。
なお上記のCdS原材料以外に、CdOとAlzSs、
CdOとGa2S3、CdOとCaS、CdOとSrS
、CdOとpbsあるいはCdOとZrS、を用いても
、CdS微粒子を10〜40重量%含有したガラス薄膜
を作製することができた。またマトリックスガラスに第
1表B−Dに示す組成を有するガラス原材料を用いても
、本実施例と同様なCdS分散ガラスを得ることができ
た。
CdOとGa2S3、CdOとCaS、CdOとSrS
、CdOとpbsあるいはCdOとZrS、を用いても
、CdS微粒子を10〜40重量%含有したガラス薄膜
を作製することができた。またマトリックスガラスに第
1表B−Dに示す組成を有するガラス原材料を用いても
、本実施例と同様なCdS分散ガラスを得ることができ
た。
第1表 (単位は重量%)
実施例2
第1表りに示す組成を有する低融点ガラス原材料を白金
ルツボに入れ、800°Cで溶融してガラスを作製した
。これを粉砕した後、このガラスに対して40重量%の
CdSe含有量となるようCdO粉末とZn5e粉末を
混合し、白金ルツボに入れ500℃で焼結して複合ガラ
ス(直径10抛m、厚さ6m+ll)を作製した。また
同じマトリックスガラスに40重量%のCdTe含有量
となるようCdOとZnTeを混合した複合ガラスも作
製した。これらのガラス板を夫々ターゲットに使用して
、高周波マグネトロンスパッタリング装置により、ガラ
スの薄膜化を行なった。スパッタリングはアルゴンガス
雰囲気下で行なった。膜厚200μmの薄膜ガラスを石
英ガラス基板(厚さ0.3mm)上に形成した後、30
0℃の電気炉中で30分間加熱し、CdSeあるいはC
dTeの結晶を成長させた。ガラス中のCdSe分散量
は37重量%で、CdとSeの化学量論比は0.96で
あり、粒径は30〜60人であった。またCdTe分散
量は33重量%で、CdとTeの化学量論比は0.97
であり、粒径は20〜60人であった。上記2種の半導
体を分散させたガラスの吸収スペクトルから得られたバ
ンドギャップはそれぞれバルクの半導体に比べ0.8e
V、0.9eVブルーシフトしていることから、半導体
が量子ドツトになっていることがわかった。
ルツボに入れ、800°Cで溶融してガラスを作製した
。これを粉砕した後、このガラスに対して40重量%の
CdSe含有量となるようCdO粉末とZn5e粉末を
混合し、白金ルツボに入れ500℃で焼結して複合ガラ
ス(直径10抛m、厚さ6m+ll)を作製した。また
同じマトリックスガラスに40重量%のCdTe含有量
となるようCdOとZnTeを混合した複合ガラスも作
製した。これらのガラス板を夫々ターゲットに使用して
、高周波マグネトロンスパッタリング装置により、ガラ
スの薄膜化を行なった。スパッタリングはアルゴンガス
雰囲気下で行なった。膜厚200μmの薄膜ガラスを石
英ガラス基板(厚さ0.3mm)上に形成した後、30
0℃の電気炉中で30分間加熱し、CdSeあるいはC
dTeの結晶を成長させた。ガラス中のCdSe分散量
は37重量%で、CdとSeの化学量論比は0.96で
あり、粒径は30〜60人であった。またCdTe分散
量は33重量%で、CdとTeの化学量論比は0.97
であり、粒径は20〜60人であった。上記2種の半導
体を分散させたガラスの吸収スペクトルから得られたバ
ンドギャップはそれぞれバルクの半導体に比べ0.8e
V、0.9eVブルーシフトしていることから、半導体
が量子ドツトになっていることがわかった。
なお上記の半導体原材料以外に、CdOとAhSe3、
CdOl!:Gazse3、CdOとPbSe、 Cd
OとA1.Te。
CdOl!:Gazse3、CdOとPbSe、 Cd
OとA1.Te。
あるいはCdOとPbTeを用いても、CdSe微粒子
あるいはCdTe微粒子を10〜40重量%含有したガ
ラス薄膜を作製することができた。またマトリックスガ
ラスに第1表A−Cに示す組成を有するガラス原材料を
用いても、本実施例と同様な半導体分散ガラスを得るこ
とができた。
あるいはCdTe微粒子を10〜40重量%含有したガ
ラス薄膜を作製することができた。またマトリックスガ
ラスに第1表A−Cに示す組成を有するガラス原材料を
用いても、本実施例と同様な半導体分散ガラスを得るこ
とができた。
実施例3
第1表Cに示す組成を有する低融点ガラス原材料を白金
ルツボに入れ、800°Cで溶融してガラスを作製した
。これを粉砕した後、このガラスに対して40重量%の
Cd5g5el−x(χ=0.9)含有量となるようC
dO粉末とZnS粉末とZn5e粉末を混合し、白金ル
ツボに入れ、500°Cで焼結して複合ガラス(直径1
00mm、厚さ6IIII11)を作製した。このガラ
ス板をターゲットに使用して、高周波マグネトロンスパ
ッタリング装置により、ガラスの薄膜化を行なった。ス
パッタリングはアルゴンガス雰囲気下で行なった。膜厚
200μmの薄膜ガラスを石英ガラス基板(厚さ0.3
mm)上に形成した後、300℃の電気炉中で30分間
加熱し、CdS、、 、Se、、、の混晶を成長させた
。ガラス中の分散量は35重量%で、CdとSとSeの
化学量論比は1 :0.88:0.09であり、粒径は
20〜50人であった。Cd5o、 qseo、 +分
散ガラスの吸収スペクトルから得られたバンドギャップ
はバルクのCd5o、 *Seo、 l に比べ0.9
eVブルーシフトしていることから、Cd5o、 *S
eo、 rが量子ドツトになっていることがわかった。
ルツボに入れ、800°Cで溶融してガラスを作製した
。これを粉砕した後、このガラスに対して40重量%の
Cd5g5el−x(χ=0.9)含有量となるようC
dO粉末とZnS粉末とZn5e粉末を混合し、白金ル
ツボに入れ、500°Cで焼結して複合ガラス(直径1
00mm、厚さ6IIII11)を作製した。このガラ
ス板をターゲットに使用して、高周波マグネトロンスパ
ッタリング装置により、ガラスの薄膜化を行なった。ス
パッタリングはアルゴンガス雰囲気下で行なった。膜厚
200μmの薄膜ガラスを石英ガラス基板(厚さ0.3
mm)上に形成した後、300℃の電気炉中で30分間
加熱し、CdS、、 、Se、、、の混晶を成長させた
。ガラス中の分散量は35重量%で、CdとSとSeの
化学量論比は1 :0.88:0.09であり、粒径は
20〜50人であった。Cd5o、 qseo、 +分
散ガラスの吸収スペクトルから得られたバンドギャップ
はバルクのCd5o、 *Seo、 l に比べ0.9
eVブルーシフトしていることから、Cd5o、 *S
eo、 rが量子ドツトになっていることがわかった。
なお、実施例1〜3では、半導体のカドミウム源にCd
Oを用いたが、これ以外にCd(OH)、、CdCO5
、CdC2O4、あるいはCd51O:+を用いても、
同様な半導体微粒子分散ガラス薄膜が得られた。また硫
黄源粉末、セレン源粉末、テルル源粉末の3者のうちの
上記とは異なる2者の組合せ、あるいは3者の組合せの
ものを用いることも可能である。
Oを用いたが、これ以外にCd(OH)、、CdCO5
、CdC2O4、あるいはCd51O:+を用いても、
同様な半導体微粒子分散ガラス薄膜が得られた。また硫
黄源粉末、セレン源粉末、テルル源粉末の3者のうちの
上記とは異なる2者の組合せ、あるいは3者の組合せの
ものを用いることも可能である。
実施例4
実施例1に示した方法により作製したCdS分散ガラス
薄膜、あるいは実施例2に示した方法により作製したC
dSe分散ガラス薄膜を用い、光双安定素子を作製した
。
薄膜、あるいは実施例2に示した方法により作製したC
dSe分散ガラス薄膜を用い、光双安定素子を作製した
。
この素子の石英ガラス基板側から波長380nmあるい
は500nmのレーザ光(NZ光励起色素レザ光)をス
ポット径5μmで入射した。
は500nmのレーザ光(NZ光励起色素レザ光)をス
ポット径5μmで入射した。
次に入射光の強度と出射光の強度の関係を室温(25°
C)にて測定したところ、それぞれ第1図あるいは第2
図に示したような双安定特性を示した。
C)にて測定したところ、それぞれ第1図あるいは第2
図に示したような双安定特性を示した。
発明の効果
本発明によれば、ガラス組成、半導体組成の制御が容易
で、化学量論性にすぐれた半導体微粒子が低融点ガラス
マトリックスに高濃度に均一に分散した薄膜状の半導体
微粒子分散ガラスを製造できる。このガラス薄膜は大き
な非線形光学特性を有し、その応用として光双安定素子
等を作製することができる。
で、化学量論性にすぐれた半導体微粒子が低融点ガラス
マトリックスに高濃度に均一に分散した薄膜状の半導体
微粒子分散ガラスを製造できる。このガラス薄膜は大き
な非線形光学特性を有し、その応用として光双安定素子
等を作製することができる。
第1図及び第2図はそれぞれ本発明の半導体微粒子分散
ガラスを用いた双安定素子の光双安定特性を示す図であ
る。
ガラスを用いた双安定素子の光双安定特性を示す図であ
る。
Claims (5)
- (1)カドミウム源粉末と、硫黄源粉末、セレン源粉末
、テルル源粉末の3者の内の少なくとも1つと、低融点
ガラス粉末とを混合、焼結して複合ガラスを作製し、こ
の複合ガラスをターゲットとし、スパッタリング法を用
いて薄膜状の半導体微粒子分散ガラスを製造することを
特徴とする非線形光学材料の製造方法。 - (2)カドミウム源にはCdO、Cd(OH)_2、C
dCO_3、CdC_2O_4あるいはCdSiO_3
を用いることを特徴とする請求項1記載の非線形光学材
料の製造方法。 - (3)硫黄源にはZnS、Al_2S_3、Ga_2S
_3、CaS、SrS、PbSあるいはZrS_2を用
いることを特徴とする請求項1記載の非線形光学材料の
製造方法。 - (4)セレン源にはZnSe、Al_2Se_3、Ga
_2Se_3あるいはPbSeを用いることを特徴とす
る請求項1記載の非線形光学材料の製造方法。 - (5)テルル源にはZnTe、Al_2Te_3あるい
はPbTeを用いることを特徴とする請求項1記載の非
線形光学材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099707A JPH042632A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 非線形光学材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099707A JPH042632A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 非線形光学材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042632A true JPH042632A (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14254540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099707A Pending JPH042632A (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 非線形光学材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH042632A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS504796A (ja) * | 1973-05-17 | 1975-01-18 | ||
| US5955528A (en) * | 1996-07-04 | 1999-09-21 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Polymeric composite material and process for manufacturing the same |
| JP2007015307A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | スキージヘッドおよび掻取部材 |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP2099707A patent/JPH042632A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS504796A (ja) * | 1973-05-17 | 1975-01-18 | ||
| US5955528A (en) * | 1996-07-04 | 1999-09-21 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Polymeric composite material and process for manufacturing the same |
| JP2007015307A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | スキージヘッドおよび掻取部材 |
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