JPH0473720A - 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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- JPH0473720A JPH0473720A JP18905590A JP18905590A JPH0473720A JP H0473720 A JPH0473720 A JP H0473720A JP 18905590 A JP18905590 A JP 18905590A JP 18905590 A JP18905590 A JP 18905590A JP H0473720 A JPH0473720 A JP H0473720A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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
なずECRプラズマ等を用いた非線形光学材料の製造方
法に関すも 従来の技術 従来の技術として(よ 例えばシ゛ヤーナル才74すゝ
オブディ力ル ソサエティ オフ゛ アメリカ第73巻
第647頁(Journal ofthe 0pt
ical 5ociety of Americ
a L3. 647(1983))に記載されている
CdSxSe+−xをホウケイ酸ガラスにドープしたカ
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CdSxSe
+−xとホウケイ酸ガラス材料を白金ルツボに入it、
1600℃程度の高温で溶融し作製している。
なずECRプラズマ等を用いた非線形光学材料の製造方
法に関すも 従来の技術 従来の技術として(よ 例えばシ゛ヤーナル才74すゝ
オブディ力ル ソサエティ オフ゛ アメリカ第73巻
第647頁(Journal ofthe 0pt
ical 5ociety of Americ
a L3. 647(1983))に記載されている
CdSxSe+−xをホウケイ酸ガラスにドープしたカ
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CdSxSe
+−xとホウケイ酸ガラス材料を白金ルツボに入it、
1600℃程度の高温で溶融し作製している。
また、 シゝt−ナル オフ゛ ア7°ライビ フィ
シゝ7クス 第63巻 第957頁(Journal
of Applied Physics fL3. 9
57(1988))に開示されているようなCdS微粒
子ドープ薄膜ガラスがあも この薄膜ガラスはターゲッ
トにコニング社製7059ガラスと、CdSとを用い高
周波マグネトロンスパッタリング法により、7059ガ
ラス中にCdSを2〜4重量%分散させたものである。
シゝ7クス 第63巻 第957頁(Journal
of Applied Physics fL3. 9
57(1988))に開示されているようなCdS微粒
子ドープ薄膜ガラスがあも この薄膜ガラスはターゲッ
トにコニング社製7059ガラスと、CdSとを用い高
周波マグネトロンスパッタリング法により、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
このような従来の非線形光学材料の製造方法では 次の
ような2つの課題があっμ イ)カットオフフィルタガラスの場合: ホウケイ酸ガ
ラスとCdSx Se+ −Xとを1600℃以上の高
温で溶融して作製するために 半導体微粒子の表面が酸
化されてしまう。このために半導体組成の制御が極めて
雛しいものとなる。さらにCdSxSe+−xをホウケ
イ酸ガラスに2〜4重量%以上均質に分散させることが
困難である。
ような2つの課題があっμ イ)カットオフフィルタガラスの場合: ホウケイ酸ガ
ラスとCdSx Se+ −Xとを1600℃以上の高
温で溶融して作製するために 半導体微粒子の表面が酸
化されてしまう。このために半導体組成の制御が極めて
雛しいものとなる。さらにCdSxSe+−xをホウケ
イ酸ガラスに2〜4重量%以上均質に分散させることが
困難である。
口)スパッタリング法を用いた場合: 酸化物であるガ
ラス中に半導体微粒子を作製するので、上記イ)と同様
に半導体表面が酸化され易くなる。
ラス中に半導体微粒子を作製するので、上記イ)と同様
に半導体表面が酸化され易くなる。
また ガラス薄膜の形成に時間がかかり(特にスパッタ
リング速度の小さな5iOaガラスの形成の場合)、厚
膜を形成するのが困難である。
リング速度の小さな5iOaガラスの形成の場合)、厚
膜を形成するのが困難である。
本発明は上記課題を解決するもの六 半導体の微粒子を
非晶質薄膜中に高濃度かつ均一にドープさせた大きな非
線形光学特性を有する非線形光学材料を提供することを
目的としている。
非晶質薄膜中に高濃度かつ均一にドープさせた大きな非
線形光学特性を有する非線形光学材料を提供することを
目的としている。
課題を解決するための手段
本発明は上記目的を達成するため鳳 電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマを用いて、半導体の微粒子を非晶質薄膜
中に分散させた膜を基板上に形成する構成による。
ン共鳴プラズマを用いて、半導体の微粒子を非晶質薄膜
中に分散させた膜を基板上に形成する構成による。
作用
本発明は上記の構成により従来の作製法に比べて1〜2
桁も低圧で作製可能な電子サイクロトロン共鳴(ECR
)プラズマを用いたので、半導体微粒子を他の粒子と衝
突することなく基板上に輸送できる。このために 半導
体微粒子は酸化されることなく、非晶質薄膜中に分散で
きるので、半導体微粒子ドープ非晶質薄膜の非線形光学
材料を容易に得ることができる。
桁も低圧で作製可能な電子サイクロトロン共鳴(ECR
)プラズマを用いたので、半導体微粒子を他の粒子と衝
突することなく基板上に輸送できる。このために 半導
体微粒子は酸化されることなく、非晶質薄膜中に分散で
きるので、半導体微粒子ドープ非晶質薄膜の非線形光学
材料を容易に得ることができる。
またECRプラズマを用いた簿膜作製で(よ 基板へ入
射する電子等による基板温度の上昇を抑えることが可能
なので半導体微粒子の分解・再蒸発を抑えられも さらに半導体をスパッタ型電子サイクロトロン共鳴によ
って作製すると半導体が酸化されたり、半導体に不純物
が添加されたりすることが少くなる。
射する電子等による基板温度の上昇を抑えることが可能
なので半導体微粒子の分解・再蒸発を抑えられも さらに半導体をスパッタ型電子サイクロトロン共鳴によ
って作製すると半導体が酸化されたり、半導体に不純物
が添加されたりすることが少くなる。
実施例
本発明の非晶質薄膜中に分散させる半導体微粒子に11
CuC1等の金属塩化惧CdS、 CdSe、 C
dTe。
CuC1等の金属塩化惧CdS、 CdSe、 C
dTe。
Zn5e、 ZnO,ZnTe、 CdO,HgTe、
Cd5Se、 HgcdTe等のII−VI族化合物
半導体 GaAs、 GaN、 GaP、 Garb、
InAs、 InP、 InSb、 GaAlAs、
InAlAs等のlll−V族化合物半導体 またはS
i、 Ge等のIV族半導体が好ましく〜 以下本発明の一実施例について第1図 第2図および第
3図を参照して説明すも 本実施例で用いた第1の薄膜作製装置の基本概略図を第
1図に示す。
Cd5Se、 HgcdTe等のII−VI族化合物
半導体 GaAs、 GaN、 GaP、 Garb、
InAs、 InP、 InSb、 GaAlAs、
InAlAs等のlll−V族化合物半導体 またはS
i、 Ge等のIV族半導体が好ましく〜 以下本発明の一実施例について第1図 第2図および第
3図を参照して説明すも 本実施例で用いた第1の薄膜作製装置の基本概略図を第
1図に示す。
本薄膜作製装置冒よ 半導体のターゲット2゜基板3、
ターゲットに供給する高周波電源4.スパッタガスの供
給口5、ガラス等の非晶質薄膜を形成するためのガス供
給口6、7、ECRプラズマを発生するためのマイクロ
波源8と電磁石9、石英ガラス10.絶縁物11.
シールド板12等によって構成されている。
ターゲットに供給する高周波電源4.スパッタガスの供
給口5、ガラス等の非晶質薄膜を形成するためのガス供
給口6、7、ECRプラズマを発生するためのマイクロ
波源8と電磁石9、石英ガラス10.絶縁物11.
シールド板12等によって構成されている。
半導体は金属塩化物のCuC1またはTI−VI半導体
のCd5XSe+−(X=0.1)、基板3は石英ガラ
スを用いた 半導体をスパッタするためのスパッタガス
としてアルゴンを用し\ 分圧を1xlO−”Paにし
た 半導体のターゲット2に供給した高周波電力は20Wで
あった 5i02のガラス非晶質薄膜をS i H4と02によ
って形成し?=SiH4と02の分圧をそれぞれIX
10−’ 2X 10−2Paにしたマイクロ波のパ
ワーは200Wにし 磁場強度はECR条件を満たす0
.0875T(テスラー)にした 膜厚2μmの半導体ドープ非晶質薄膜を基板3(0,5
mm厚)上に形成した後、 300℃の電気炉中で1時
間加熱1.、 CuC1またはCdSxSe+−xの
結晶を成長させん 薄膜中のCuC1のドープ量は20重量%であり、粒子
径は4〜6nmであツf−0またCdSxSe+ −X
のドープ量は18重量%であり、粒子径は5〜9nmで
あっに 上記の半導体をドープしない場合のガラス薄膜の吸収ス
ペクトルから薄膜の光学的禁制帯幅は5eVであった
上記2種の半導体だけの場合、光学的禁制帯幅はそれぞ
れ3. 2. 2. 46eVとなり、これらの値はバ
ルクの値とほぼ同じ値になりへ 上記2種の半導体をドープしたガラス薄膜の吸収スペク
トルから得られた光学的禁制帯幅はそれぞれバルクの値
に比べ 0. 5. 0. 4eVブルーシフトしてい
ることから半導体が量子ド・ントとなっていることがわ
かった 本実施例で用いた第2の薄膜作製−装置の基本概略図を
第2図に示す。
のCd5XSe+−(X=0.1)、基板3は石英ガラ
スを用いた 半導体をスパッタするためのスパッタガス
としてアルゴンを用し\ 分圧を1xlO−”Paにし
た 半導体のターゲット2に供給した高周波電力は20Wで
あった 5i02のガラス非晶質薄膜をS i H4と02によ
って形成し?=SiH4と02の分圧をそれぞれIX
10−’ 2X 10−2Paにしたマイクロ波のパ
ワーは200Wにし 磁場強度はECR条件を満たす0
.0875T(テスラー)にした 膜厚2μmの半導体ドープ非晶質薄膜を基板3(0,5
mm厚)上に形成した後、 300℃の電気炉中で1時
間加熱1.、 CuC1またはCdSxSe+−xの
結晶を成長させん 薄膜中のCuC1のドープ量は20重量%であり、粒子
径は4〜6nmであツf−0またCdSxSe+ −X
のドープ量は18重量%であり、粒子径は5〜9nmで
あっに 上記の半導体をドープしない場合のガラス薄膜の吸収ス
ペクトルから薄膜の光学的禁制帯幅は5eVであった
上記2種の半導体だけの場合、光学的禁制帯幅はそれぞ
れ3. 2. 2. 46eVとなり、これらの値はバ
ルクの値とほぼ同じ値になりへ 上記2種の半導体をドープしたガラス薄膜の吸収スペク
トルから得られた光学的禁制帯幅はそれぞれバルクの値
に比べ 0. 5. 0. 4eVブルーシフトしてい
ることから半導体が量子ド・ントとなっていることがわ
かった 本実施例で用いた第2の薄膜作製−装置の基本概略図を
第2図に示す。
第1図と同一部分については同一番号を付し説明を省略
す黴 すなわち第2図の薄膜作成装置13の特徴(表
半導体のターゲット2.ガラスのターゲット14.そ
のターゲット14に供給する高周波電源 15が加えら
れたことであもECRプラズマを発生させる手段ζよ
第1図で示したものと同様である。
す黴 すなわち第2図の薄膜作成装置13の特徴(表
半導体のターゲット2.ガラスのターゲット14.そ
のターゲット14に供給する高周波電源 15が加えら
れたことであもECRプラズマを発生させる手段ζよ
第1図で示したものと同様である。
スパッタガスとしてはアルゴンを用1.) 0. 2
Paにしk 半導体のターゲット2は金属塩化物のCu
C1またはII−VI半導体のCdSxSe+ +g
(X = O。
Paにしk 半導体のターゲット2は金属塩化物のCu
C1またはII−VI半導体のCdSxSe+ +g
(X = O。
l)にしに
ターゲット2、14に供給した高周波電力はそれぞれ4
0,100Wであった マイクロ波パワーは300Wで
あった 膜厚4μmの半導体ドープガラス薄膜を基板3(Q、
5mm厚)上に形成した後、 300℃の電気炉中で
1時間加熱り、、 CuC1またはCdSxSe+−
xの結晶を成長させた 薄膜中のCuC1のドープ量は20重量%であり、粒子
径は4〜6nmであった またCdSxSe+−xのド
ープ量は18重量%であり、粒子径は5〜9nmであっ
た 上記の半導体をドープしない場合のガラス薄膜の吸収ス
ペクトルから薄膜の光学的禁制帯幅は5eVであっk
上記2種の半導体だけの光学的禁制帯幅は3. 2.
2. 5eVとなり、これらの値はバルクの値とほぼ同
じ値になった 上記2種の半導体をドープしたガラス薄膜の吸収スペク
トルから得られた光学的禁制帯幅はそれぞれバルクの値
に比べ 0. 4. 0. 35eVブルーシフトして
いることから半導体が量子ドツトとなっていることがわ
かった な耘 本実施例では半導体ドープガラス非晶質薄膜であ
った力(ガラス非晶質薄膜以外の窒化珪泰 窒化はう素
窒化アルミニウム 窒化チタンの非晶質薄膜に半導体
をドープしてもブルーシフトを観察でき九 また本実施例では ガラス非晶質薄膜を作製する場合に
ガラスのターゲットを用いた力(ターゲットとして珪素
、板を用t、% スパッタガスとしてアルゴンと酸素
の混合ガスを用いて半導体ドープガラス薄膜を作製して
もブルーシフトを観測でき九以上の方法により作製した
CuClドープまたはCdSxSe+−X (X−0,
1)ドープガラス薄膜を用1.X、光双安定素子を作製
し通 この素子の石英ガラス基板側から波長530nmのレー
ザ光(N2光励起色素レーザ光)をスポット径5μmで
入射しム 次に入射光の強度と出射光の強度の関係を室温(25℃
)にて測定したとこへ 第3図に示したような双安定特
性を示し通 発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれζ工 電
子ザイクロトロン共鳴プラズマを用いて、半導体の微粒
子を非晶質薄膜中に分散させた膜を基板上に形成する構
成によるの六 半導体微粒子を非晶質薄膜中に高濃度か
つ均一にドープさせた大きな非線形光学特性を有する非
線形光学材料を提供できも
0,100Wであった マイクロ波パワーは300Wで
あった 膜厚4μmの半導体ドープガラス薄膜を基板3(Q、
5mm厚)上に形成した後、 300℃の電気炉中で
1時間加熱り、、 CuC1またはCdSxSe+−
xの結晶を成長させた 薄膜中のCuC1のドープ量は20重量%であり、粒子
径は4〜6nmであった またCdSxSe+−xのド
ープ量は18重量%であり、粒子径は5〜9nmであっ
た 上記の半導体をドープしない場合のガラス薄膜の吸収ス
ペクトルから薄膜の光学的禁制帯幅は5eVであっk
上記2種の半導体だけの光学的禁制帯幅は3. 2.
2. 5eVとなり、これらの値はバルクの値とほぼ同
じ値になった 上記2種の半導体をドープしたガラス薄膜の吸収スペク
トルから得られた光学的禁制帯幅はそれぞれバルクの値
に比べ 0. 4. 0. 35eVブルーシフトして
いることから半導体が量子ドツトとなっていることがわ
かった な耘 本実施例では半導体ドープガラス非晶質薄膜であ
った力(ガラス非晶質薄膜以外の窒化珪泰 窒化はう素
窒化アルミニウム 窒化チタンの非晶質薄膜に半導体
をドープしてもブルーシフトを観察でき九 また本実施例では ガラス非晶質薄膜を作製する場合に
ガラスのターゲットを用いた力(ターゲットとして珪素
、板を用t、% スパッタガスとしてアルゴンと酸素
の混合ガスを用いて半導体ドープガラス薄膜を作製して
もブルーシフトを観測でき九以上の方法により作製した
CuClドープまたはCdSxSe+−X (X−0,
1)ドープガラス薄膜を用1.X、光双安定素子を作製
し通 この素子の石英ガラス基板側から波長530nmのレー
ザ光(N2光励起色素レーザ光)をスポット径5μmで
入射しム 次に入射光の強度と出射光の強度の関係を室温(25℃
)にて測定したとこへ 第3図に示したような双安定特
性を示し通 発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれζ工 電
子ザイクロトロン共鳴プラズマを用いて、半導体の微粒
子を非晶質薄膜中に分散させた膜を基板上に形成する構
成によるの六 半導体微粒子を非晶質薄膜中に高濃度か
つ均一にドープさせた大きな非線形光学特性を有する非
線形光学材料を提供できも
第1図および第2図は本発明の一実施例の非線形光学材
料の第1および第2の製造方法を実施するために使用す
る装置の断面犬 第3図は本発明による製造方法で作ら
れた非線形光学材料を用いた光双安定素子の光双安定特
性を示す図であ42・・・半導体のターゲット(半導体
の微粒子)、3・・・基枇
料の第1および第2の製造方法を実施するために使用す
る装置の断面犬 第3図は本発明による製造方法で作ら
れた非線形光学材料を用いた光双安定素子の光双安定特
性を示す図であ42・・・半導体のターゲット(半導体
の微粒子)、3・・・基枇
Claims (4)
- (1)電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマを用
いて、半導体の微粒子を非晶質薄膜中に分散させた膜を
基板上に形成することを特徴とする非線形光学材料の製
造方法。 - (2)非晶質薄膜中に半導体の微粒子を分散させる手段
として、半導体のターゲットを用いたスパッタ型電子サ
イクロトロン共鳴プラズマ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)非晶質薄膜を製造する手段として、CVD法を用
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)非晶質薄膜を製造する手段として、半導体のター
ゲットおよび非晶質材料のターゲットを設けてスパッタ
型電子サイクロトロン共鳴プラズマ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 |
---|---|---|---|
JP18905590A JPH0473720A (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 非線形光学材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18905590A JPH0473720A (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 非線形光学材料の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0473720A true JPH0473720A (ja) | 1992-03-09 |
Family
ID=16234535
Family Applications (1)
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JP18905590A Pending JPH0473720A (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 非線形光学材料の製造方法 |
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JP (1) | JPH0473720A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08148800A (ja) * | 1994-11-16 | 1996-06-07 | Nec Corp | 回路部品の実装構造 |
JP2008118008A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | シリコン化合物薄膜の形成方法 |
JP2009179826A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Shimadzu Corp | Ecrスパッタ装置 |
-
1990
- 1990-07-16 JP JP18905590A patent/JPH0473720A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08148800A (ja) * | 1994-11-16 | 1996-06-07 | Nec Corp | 回路部品の実装構造 |
JP2008118008A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | シリコン化合物薄膜の形成方法 |
JP4616237B2 (ja) * | 2006-11-07 | 2011-01-19 | 日本電信電話株式会社 | シリコン化合物薄膜の形成方法 |
JP2009179826A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Shimadzu Corp | Ecrスパッタ装置 |
JP4650698B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2011-03-16 | 株式会社島津製作所 | Ecrスパッタ装置 |
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