JPS595560B2 - ＬｉＮｂ↓１−ｘＴａｘｏ↓３単結晶膜の製造方法 - Google Patents
ＬｉＮｂ↓１−ｘＴａｘｏ↓３単結晶膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS595560B2 JPS595560B2 JP4571776A JP4571776A JPS595560B2 JP S595560 B2 JPS595560 B2 JP S595560B2 JP 4571776 A JP4571776 A JP 4571776A JP 4571776 A JP4571776 A JP 4571776A JP S595560 B2 JPS595560 B2 JP S595560B2
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Landscapes
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＬｉＮｂ１−ｘＴａｘＯ３（但し、０≦Ｘ≦１
）の単結晶薄膜を作成する方法に関する。
）の単結晶薄膜を作成する方法に関する。
ＬｉＮｂ１−ｘＴａｘＯ３は高いキューリー点を有する
強誘電体であり、電気機械結合係数、電気光学効果、非
線型光学効果などにおいて非常に優れた性質を有してお
り、広範な応用分野に対して、最も興味のある誘電材料
である。
強誘電体であり、電気機械結合係数、電気光学効果、非
線型光学効果などにおいて非常に優れた性質を有してお
り、広範な応用分野に対して、最も興味のある誘電材料
である。
近年、各種の材料を薄膜化することによつて、新しい素
子の開発が注目され誘電体材料についても、弾性表面波
素子あるいは各種の機能を持つ光学薄膜素子としての利
用が期待されている。ＬｉＮｂ１−ｘＴａｘＯ３は、そ
の優れた特性のために、誘電体薄膜素子としても、最も
注目される材料であり、薄膜作成の努力がなされている
。
子の開発が注目され誘電体材料についても、弾性表面波
素子あるいは各種の機能を持つ光学薄膜素子としての利
用が期待されている。ＬｉＮｂ１−ｘＴａｘＯ３は、そ
の優れた特性のために、誘電体薄膜素子としても、最も
注目される材料であり、薄膜作成の努力がなされている
。
特に、最近ではＬ１Ｎｂ０−ｘＴａｘＯ３は光集積回路
の重要な中心材料の一つと見なされており、ＬｉＮｂ１
−ｘＴａｘＯ３を用いた光導波路は、モード変換器、光
スイッチ、光変調器、光高調波発生素子などの多様な機
能素子が期待されている。
の重要な中心材料の一つと見なされており、ＬｉＮｂ１
−ｘＴａｘＯ３を用いた光導波路は、モード変換器、光
スイッチ、光変調器、光高調波発生素子などの多様な機
能素子が期待されている。
従つて、ＬｉＮｂ７−ｘＴａｘＯ３の膜厚が数百オング
ストロームから数十ミクロン程度の薄膜を精度よく形成
する技術は非常に重要である。Ｌ１Ｎｂ１−ＸＴａＸＯ
３の各種の物理特性を有効に利用するためには、単結晶
、あるいは強く配向性を持つた薄膜として作成する必要
があるが、ＬｉＮｂ１−ｘＴａｘＯ３は結晶学的にその
点群がＲ３Ｃで記述される異方性の構造を持つた酸化物
であり、ヘテロエピタキシャル成長させることは、基板
材料の選定および膜製造方法の点で容易ではない。
ストロームから数十ミクロン程度の薄膜を精度よく形成
する技術は非常に重要である。Ｌ１Ｎｂ１−ＸＴａＸＯ
３の各種の物理特性を有効に利用するためには、単結晶
、あるいは強く配向性を持つた薄膜として作成する必要
があるが、ＬｉＮｂ１−ｘＴａｘＯ３は結晶学的にその
点群がＲ３Ｃで記述される異方性の構造を持つた酸化物
であり、ヘテロエピタキシャル成長させることは、基板
材料の選定および膜製造方法の点で容易ではない。
従来ＬｉＮｂＯ３膜の作成方法およびその際の基板材料
について次のような例が報告されている。
について次のような例が報告されている。
サファイアＺ面、水晶Ｚ面、ＬｉＴａＯ３単結晶等を基
板としてスパッタ法、液相成長（ＬＰＥ）法等によつて
双晶状のＬｉＮｂＯ３膜の成長例がある。これらの基板
には一長一短があり、例えばサファイアＺ面、水晶Ｚ面
は価格的に入手し易くとも成長膜との格子定数の不整合
が大きく良質なＬｉＮｂＯ３膜が得られな、かつたり、
得られたとしても圧電特性が必ずしも最良とは言えない
Ｚ面成長である。
板としてスパッタ法、液相成長（ＬＰＥ）法等によつて
双晶状のＬｉＮｂＯ３膜の成長例がある。これらの基板
には一長一短があり、例えばサファイアＺ面、水晶Ｚ面
は価格的に入手し易くとも成長膜との格子定数の不整合
が大きく良質なＬｉＮｂＯ３膜が得られな、かつたり、
得られたとしても圧電特性が必ずしも最良とは言えない
Ｚ面成長である。
またＬｉＴａＯ３基板は結晶学的には非常に適合し、圧
電特性の良好なＬｉＮｂＯ３の面成長を可能にするが、
高価なために価格面で実用性に乏しい。本発明は従来の
上記の欠点を大きく緩和するものである。
電特性の良好なＬｉＮｂＯ３の面成長を可能にするが、
高価なために価格面で実用性に乏しい。本発明は従来の
上記の欠点を大きく緩和するものである。
即ち入手容易なサファイアの（１０Ｖ２）面（通称Ｒ面
）内での酸素イオンの周期性がＬｉＮｂ１−ｘＴａｘＯ
３（但し０≦Ｘ≦１）の（１０１０）面（通称Ｙ面）内
での酸素イオンの周期性と非常によく適合することに注
目して、本発明ではＺ面より圧電特性が非常に良好で有
用性に富むＬｉＮｂ，−ＸＴａｘＯ３のＹ面がサフアイ
アのＲ面にエピタキシャル成長する可能性を見出したも
のである。以下実施例の一つとしてスパツタ法による作
成法について述べる。スパツタ装置は通常の二極高周波
スパツタ装置を用いた。
）内での酸素イオンの周期性がＬｉＮｂ１−ｘＴａｘＯ
３（但し０≦Ｘ≦１）の（１０１０）面（通称Ｙ面）内
での酸素イオンの周期性と非常によく適合することに注
目して、本発明ではＺ面より圧電特性が非常に良好で有
用性に富むＬｉＮｂ，−ＸＴａｘＯ３のＹ面がサフアイ
アのＲ面にエピタキシャル成長する可能性を見出したも
のである。以下実施例の一つとしてスパツタ法による作
成法について述べる。スパツタ装置は通常の二極高周波
スパツタ装置を用いた。
ターゲツトとしてＬｉ，Ｏ（５Ｎｂ，０，を５．５：４
．５の割合で混合し１４０ぐ×５に加圧成型した後、焼
結したものを用いた。スパツタ中の雰囲気としてアルゴ
ン６０％、酸素４０％の混合ガスをガス圧２×１０−２
ｍｍＨＪとして用いた。基板温度は室温〜８００゜Ｃ，
膜成長速度は１００入、時間〜２０００入／時間の範囲
で実、験を行なつた，その結果、基板温度３００゜Ｃ以
上で双晶状のＬｉＮｂＯ，のＹ面がサフアイアのＲ面上
に成長することが電子線回折により確認された。ここで
の双晶とはＩ，ｉＮｂＯ３のＺ軸を中心にして６０度回
転した位置関係にあるものである。
．５の割合で混合し１４０ぐ×５に加圧成型した後、焼
結したものを用いた。スパツタ中の雰囲気としてアルゴ
ン６０％、酸素４０％の混合ガスをガス圧２×１０−２
ｍｍＨＪとして用いた。基板温度は室温〜８００゜Ｃ，
膜成長速度は１００入、時間〜２０００入／時間の範囲
で実、験を行なつた，その結果、基板温度３００゜Ｃ以
上で双晶状のＬｉＮｂＯ，のＹ面がサフアイアのＲ面上
に成長することが電子線回折により確認された。ここで
の双晶とはＩ，ｉＮｂＯ３のＺ軸を中心にして６０度回
転した位置関係にあるものである。
また背面ラウエ写真から、ＬｉＮｂＯ，のＹ面とサフア
イアのＲ面、ＬｉＮｂＯ，のく０００１〉（Ｚ軸）方向
とサフアイアの〈１０丁丁〉方向がそれぞれ平行関係（
こあることが分つた。成長膜は高電界中でのスパツタ法
による成膜であるため強誘電体であるＬｌＮｂＯ，膜は
分極されていた。又、膜の良さを示す膜内での光の伝搬
損失がＨｅ−Ｎｅレーザ（波長６３２８入）で５〜８ｄ
Ｂ１漂と小さく、しかも圧電定数Ｄ３３も約１００ｄ−
ｙとバルク結晶のＤ，３（＝１０７ｄＫ１ｒｐ）に近く
良好なＬｉＮｂＯ３の膜であることが分つた。成長膜の
結晶性は基板温度が高いほど、成長速度が遅いほど一般
には良好であり、またスパツタ中の雰囲気ガスの酸素量
が多いほど結晶性はよくなる傾向にあつた。即ち、スパ
ツタ雰囲気としてはアルゴンと酸素と混合系で酸素濃度
が２５％〜９０％がエピタキシヤル成長に適しているが
、特に４０％〜８０％が望ましい。又、基板温度として
は３００８Ｃ〜１０００′Ｃでエピタキシヤル成長膜が
得られるが、特に５００ｔ〜８００吃が望ましい。上記
の実施例におけるＬｌＮｂＯ３焼結体の代りにＬｉＮｂ
，，ｘＴａｘＯ，（０＄Ｘｌｌ）の混晶を、一般にはＬ
ｉ，Ｏ（７）Ｅヒ率を多くして、スパツタターゲツトに
使用した場合においてもＬｉＮｂｌ−ＸＴａｘＯ，の良
好な単結晶膜が得られることが分つた。
イアのＲ面、ＬｉＮｂＯ，のく０００１〉（Ｚ軸）方向
とサフアイアの〈１０丁丁〉方向がそれぞれ平行関係（
こあることが分つた。成長膜は高電界中でのスパツタ法
による成膜であるため強誘電体であるＬｌＮｂＯ，膜は
分極されていた。又、膜の良さを示す膜内での光の伝搬
損失がＨｅ−Ｎｅレーザ（波長６３２８入）で５〜８ｄ
Ｂ１漂と小さく、しかも圧電定数Ｄ３３も約１００ｄ−
ｙとバルク結晶のＤ，３（＝１０７ｄＫ１ｒｐ）に近く
良好なＬｉＮｂＯ３の膜であることが分つた。成長膜の
結晶性は基板温度が高いほど、成長速度が遅いほど一般
には良好であり、またスパツタ中の雰囲気ガスの酸素量
が多いほど結晶性はよくなる傾向にあつた。即ち、スパ
ツタ雰囲気としてはアルゴンと酸素と混合系で酸素濃度
が２５％〜９０％がエピタキシヤル成長に適しているが
、特に４０％〜８０％が望ましい。又、基板温度として
は３００８Ｃ〜１０００′Ｃでエピタキシヤル成長膜が
得られるが、特に５００ｔ〜８００吃が望ましい。上記
の実施例におけるＬｌＮｂＯ３焼結体の代りにＬｉＮｂ
，，ｘＴａｘＯ，（０＄Ｘｌｌ）の混晶を、一般にはＬ
ｉ，Ｏ（７）Ｅヒ率を多くして、スパツタターゲツトに
使用した場合においてもＬｉＮｂｌ−ＸＴａｘＯ，の良
好な単結晶膜が得られることが分つた。
また上記の実施例のスパツタ法に限らず、作成法として
一般にはＬＰＥ法、気相成長法、熔融固化法等の通常の
方法によつてサフアイア単結晶のＲ面を基板にＬｉＮｂ
ｌ−ＸＴａｘＯ，の単結晶膜をエピタキシヤル成長させ
ることが可能であることは勿論である。しかし、これら
の作成法では成膜後に非常に難しい分極操作を行なわな
ければならないし、光の伝搬損失も１０〜３０ｄＢ／Ｃ
ｍと必ずしもよくない。
一般にはＬＰＥ法、気相成長法、熔融固化法等の通常の
方法によつてサフアイア単結晶のＲ面を基板にＬｉＮｂ
ｌ−ＸＴａｘＯ，の単結晶膜をエピタキシヤル成長させ
ることが可能であることは勿論である。しかし、これら
の作成法では成膜後に非常に難しい分極操作を行なわな
ければならないし、光の伝搬損失も１０〜３０ｄＢ／Ｃ
ｍと必ずしもよくない。
以上のように本発明によると入手容易で、安価なサフア
イア単結晶基板が使用でき、誘導体材料として優れた良
好なＬｉＮｂ，−ＸＴａｘＯ，単結晶膜が安価に容易に
得られる。
イア単結晶基板が使用でき、誘導体材料として優れた良
好なＬｉＮｂ，−ＸＴａｘＯ，単結晶膜が安価に容易に
得られる。
Claims (1)
- １ サファイア単結晶ａ−Ａｌ＿２Ｏ＿３の｛１０１２
｝面上にＬｉＮｂ＿１＿−＿ＸＴａ＿ＸＯ＿３の｛１０
１０｝面をスパッタ法でエピタキシャル成長させる方法
であつて、基板温度が５００℃〜８００℃、スパッタ雰
囲気中の酸素濃度が４０％〜８０％であることを特徴と
するＬｉＮｂ＿１＿−＿ＸＴａ＿ＸＯ＿３単結晶膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4571776A JPS595560B2 (ja) | 1976-04-20 | 1976-04-20 | ＬｉＮｂ↓１−ｘＴａｘｏ↓３単結晶膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4571776A JPS595560B2 (ja) | 1976-04-20 | 1976-04-20 | ＬｉＮｂ↓１−ｘＴａｘｏ↓３単結晶膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52127500A JPS52127500A (en) | 1977-10-26 |
| JPS595560B2 true JPS595560B2 (ja) | 1984-02-06 |
Family
ID=12727092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4571776A Expired JPS595560B2 (ja) | 1976-04-20 | 1976-04-20 | ＬｉＮｂ↓１−ｘＴａｘｏ↓３単結晶膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595560B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58172234A (ja) * | 1982-04-05 | 1983-10-11 | Hitachi Ltd | 非晶質リチウムタンタレ−ト・リチウムニオベイト薄膜およびその製造方法 |
| GB2399304B (en) * | 2003-03-13 | 2006-09-20 | Acoustical Tech Sg Pte Ltd | Method of preparing a LiNb 1-x Ta x O3 film |
-
1976
- 1976-04-20 JP JP4571776A patent/JPS595560B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52127500A (en) | 1977-10-26 |
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