JPH0618947A - 非線形光学薄膜 - Google Patents
非線形光学薄膜Info
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- JPH0618947A JPH0618947A JP17791792A JP17791792A JPH0618947A JP H0618947 A JPH0618947 A JP H0618947A JP 17791792 A JP17791792 A JP 17791792A JP 17791792 A JP17791792 A JP 17791792A JP H0618947 A JPH0618947 A JP H0618947A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガラス中に粒径の揃った半導体微粒子を高濃
度で均一に分散した３次の非線形光学感受率が大きい非
線形光学薄膜を提供する。 【構成】 基板13上に、半導体微粒子12とガラス11とを
交互に堆積させることによって得られる非線形光学薄膜
において、１周期14当りの半導体微粒子の高さａと、１
周期当りのガラスの高さｂとが、０．５ｎｍ≦ａ≦１０
ｎｍ、ｂ／２≦ａ≦４ｂの関係を満たす。例えば、ａ＝
２ｎｍ、ｂ＝２ｎｍでＣｄＳｅ微粒子と石英ガラスとを
交互にスパッタリングする操作を５００回繰り返し、４
００℃、１０分の熱処理により、χ(3) ＝６×１０-7es
u 非線形光学薄膜を得た。
度で均一に分散した３次の非線形光学感受率が大きい非
線形光学薄膜を提供する。 【構成】 基板13上に、半導体微粒子12とガラス11とを
交互に堆積させることによって得られる非線形光学薄膜
において、１周期14当りの半導体微粒子の高さａと、１
周期当りのガラスの高さｂとが、０．５ｎｍ≦ａ≦１０
ｎｍ、ｂ／２≦ａ≦４ｂの関係を満たす。例えば、ａ＝
２ｎｍ、ｂ＝２ｎｍでＣｄＳｅ微粒子と石英ガラスとを
交互にスパッタリングする操作を５００回繰り返し、４
００℃、１０分の熱処理により、χ(3) ＝６×１０-7es
u 非線形光学薄膜を得た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非線形光学効果を利用し
た光デバイスに用いられる非線形光学薄膜に関するもの
である。
た光デバイスに用いられる非線形光学薄膜に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の技術としては、例えばジ
ャーナル オブ オプティカル ソサエティ オブ ア
メリカ第73巻第647 頁(Journal of Optical Society of
America 73, 647(1983)) に記載されているＣｄＳx Ｓ
ｅ1-x をホウケイ酸ガラスに分散したフィルタガラスが
ある。このフィルタガラスは粒径1 〜10nmのＣｄＳx Ｓ
ｅ1-x 微粒子をホウケイ酸ガラス材料に２重量％程度分
散させたものである。
ャーナル オブ オプティカル ソサエティ オブ ア
メリカ第73巻第647 頁(Journal of Optical Society of
America 73, 647(1983)) に記載されているＣｄＳx Ｓ
ｅ1-x をホウケイ酸ガラスに分散したフィルタガラスが
ある。このフィルタガラスは粒径1 〜10nmのＣｄＳx Ｓ
ｅ1-x 微粒子をホウケイ酸ガラス材料に２重量％程度分
散させたものである。
【０００３】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(Journal of Applied Phys
ics 63, 957(1988))に示されているようなCdS 微粒子分
散ガラス薄膜がある。このガラス薄膜はタ−ゲットにCd
S ペレットを載せたコ−ニング社製“7059ガラス”（Ｂ
ａ含有ホウケイ酸ガラス）を用いて、アルゴンガス中で
高周波マグネトロンスパッタリング法により製造したも
ので、“7059ガラス”中にCdS を2 〜4 重量％分散させ
たものである。
ィジックス第63巻 第957 頁(Journal of Applied Phys
ics 63, 957(1988))に示されているようなCdS 微粒子分
散ガラス薄膜がある。このガラス薄膜はタ−ゲットにCd
S ペレットを載せたコ−ニング社製“7059ガラス”（Ｂ
ａ含有ホウケイ酸ガラス）を用いて、アルゴンガス中で
高周波マグネトロンスパッタリング法により製造したも
ので、“7059ガラス”中にCdS を2 〜4 重量％分散させ
たものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体微粒子分
散ガラスでは、半導体微粒子の分散量は２重量％程度で
あり、非線形光学特性の指標となる３次の非線形光学感
受率χ(3) の値は１０-1 1 esu 程度である。このχ(3)
の値を大きくするために、半導体微粒子の分散量を増や
す試みがなされている。
散ガラスでは、半導体微粒子の分散量は２重量％程度で
あり、非線形光学特性の指標となる３次の非線形光学感
受率χ(3) の値は１０-1 1 esu 程度である。このχ(3)
の値を大きくするために、半導体微粒子の分散量を増や
す試みがなされている。
【０００５】しかしながら、フィルタガラスの製造に見
られるようなバルクにおける製造方法では、１２００℃
以上の高温で溶融する必要があるために、半導体成分の
種類により揮発、分解または酸化が生じやすく分散でき
る半導体に制限がある。特に、融点の低い材料では通
常、揮発、分解または酸化されるので、致命的である。
また、かかる高温では揮発が生じやすく分散量が制限さ
れるので、例えばＣｄＳ x Ｓｅ1-x をホウケイ酸ガラス
に２〜４重量％以上均一に分散させることは困難であ
る。このような問題を解決し、半導体微粒子の分散量を
増やす方法として、溶融温度をなるべく低くすることが
できるガラス組成の探索が行われている。
られるようなバルクにおける製造方法では、１２００℃
以上の高温で溶融する必要があるために、半導体成分の
種類により揮発、分解または酸化が生じやすく分散でき
る半導体に制限がある。特に、融点の低い材料では通
常、揮発、分解または酸化されるので、致命的である。
また、かかる高温では揮発が生じやすく分散量が制限さ
れるので、例えばＣｄＳ x Ｓｅ1-x をホウケイ酸ガラス
に２〜４重量％以上均一に分散させることは困難であ
る。このような問題を解決し、半導体微粒子の分散量を
増やす方法として、溶融温度をなるべく低くすることが
できるガラス組成の探索が行われている。
【０００６】薄膜の場合は半導体微粒子の種類や分散量
に対する制限がバルクに比較して少なく、CdSe微粒子を
石英ガラス中に10％以上分散させることが可能である。
しかしながら、半導体微粒子の粒径のばらつきが大きい
という問題がある。基板の加熱を行うことにより、粒径
のばらつきを小さくすることがある程度可能であるが、
まだ現在のところ不十分である。さらに、分散量を増や
すにつれて半導体微粒子の粒径が大きくなるとともに、
隣り合った半導体微粒子同志がくっつくなど粒径のばら
つきが大きくなり、ガラス中に粒径の揃った半導体微粒
子を高濃度で均一に分散させることは困難である。粒径
のばらつきが大きくなると、各微粒子による出力光の非
線形特性がばらつき、変換効率の低い非線形光学薄膜と
なってしまう。
に対する制限がバルクに比較して少なく、CdSe微粒子を
石英ガラス中に10％以上分散させることが可能である。
しかしながら、半導体微粒子の粒径のばらつきが大きい
という問題がある。基板の加熱を行うことにより、粒径
のばらつきを小さくすることがある程度可能であるが、
まだ現在のところ不十分である。さらに、分散量を増や
すにつれて半導体微粒子の粒径が大きくなるとともに、
隣り合った半導体微粒子同志がくっつくなど粒径のばら
つきが大きくなり、ガラス中に粒径の揃った半導体微粒
子を高濃度で均一に分散させることは困難である。粒径
のばらつきが大きくなると、各微粒子による出力光の非
線形特性がばらつき、変換効率の低い非線形光学薄膜と
なってしまう。
【０００７】本発明は、ガラス中に粒径の揃った半導体
微粒子を均一にしかも高濃度に分散させることができ、
従来に比べて３次の非線形光学感受率が大きい非線形光
学薄膜を提供することを目的とする。
微粒子を均一にしかも高濃度に分散させることができ、
従来に比べて３次の非線形光学感受率が大きい非線形光
学薄膜を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の非線形光学薄膜は、基板上に、半導体微粒
子とガラスとが交互に堆積させれて形成された非線形光
学薄膜において、堆積１周期当りの半導体微粒子の高さ
ａと、１周期当りのガラスの高さｂとが、 ０．５ｎｍ≦ａ≦１０ｎｍ、 ｂ／２≦ａ≦４ｂ の関係を満たすことを特徴とする。
に、本発明の非線形光学薄膜は、基板上に、半導体微粒
子とガラスとが交互に堆積させれて形成された非線形光
学薄膜において、堆積１周期当りの半導体微粒子の高さ
ａと、１周期当りのガラスの高さｂとが、 ０．５ｎｍ≦ａ≦１０ｎｍ、 ｂ／２≦ａ≦４ｂ の関係を満たすことを特徴とする。
【０００９】前記非線形光学薄膜においては、当該非線
形光学薄膜が更に熱処理されてなる非線形光学薄膜であ
ることが好ましい。
形光学薄膜が更に熱処理されてなる非線形光学薄膜であ
ることが好ましい。
【００１０】
【作用】本発明における非線形光学薄膜は、基板に到達
した蒸着粒子が薄膜を形成する前段階に形成される物質
が微粒子であることを利用したものである。この微粒子
は条件を選択することにより、基板上に、粒径をそろえ
て均一に分散させることができる。しかも、半導体微粒
子とガラスとが交互に堆積して非線形光学薄膜とした場
合の堆積１周期当りの半導体微粒子の高さａと、１周期
当りのガラスの高さｂはｂ／２≦ａ≦４ｂの関係を満た
すことにより、粒径を揃えた状態で高濃度に基板上に分
布させることができる。ａが４ｂよりも大きくなると半
導体微粒子が連続的になる確率が非常に高くなり、ａが
ｂ／２よりも小さくなると半導体微粒子の分散量が減
り、３次の非線形光学感受率が極端に小さくなるため、
ａはｂ／２以上であるように設定されているのである。
半導体微粒子の大きさは、励起子のボーア半径以上の大
きさでかつ量子サイズ効果が顕著に現れる程度に小さい
ことが必要であり、具体的大きさは半導体の種類によっ
て異なるが通常１ｎｍ〜３０ｎｍ程度の大きさが適当で
ある。ａの値を０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲にする事に
より、ガラスマトリックス中に分散された半導体微粒子
の大きさを上記のような範囲に調整することができる。
このような構造とすることにより、ガラス中に粒径の揃
った半導体微粒子を高濃度で均一に分散させた半導体微
粒子分散ガラス薄膜にすることができるため、３次の非
線形光学感受率の大きな材料が得られる。
した蒸着粒子が薄膜を形成する前段階に形成される物質
が微粒子であることを利用したものである。この微粒子
は条件を選択することにより、基板上に、粒径をそろえ
て均一に分散させることができる。しかも、半導体微粒
子とガラスとが交互に堆積して非線形光学薄膜とした場
合の堆積１周期当りの半導体微粒子の高さａと、１周期
当りのガラスの高さｂはｂ／２≦ａ≦４ｂの関係を満た
すことにより、粒径を揃えた状態で高濃度に基板上に分
布させることができる。ａが４ｂよりも大きくなると半
導体微粒子が連続的になる確率が非常に高くなり、ａが
ｂ／２よりも小さくなると半導体微粒子の分散量が減
り、３次の非線形光学感受率が極端に小さくなるため、
ａはｂ／２以上であるように設定されているのである。
半導体微粒子の大きさは、励起子のボーア半径以上の大
きさでかつ量子サイズ効果が顕著に現れる程度に小さい
ことが必要であり、具体的大きさは半導体の種類によっ
て異なるが通常１ｎｍ〜３０ｎｍ程度の大きさが適当で
ある。ａの値を０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲にする事に
より、ガラスマトリックス中に分散された半導体微粒子
の大きさを上記のような範囲に調整することができる。
このような構造とすることにより、ガラス中に粒径の揃
った半導体微粒子を高濃度で均一に分散させた半導体微
粒子分散ガラス薄膜にすることができるため、３次の非
線形光学感受率の大きな材料が得られる。
【００１１】また、前記非線形光学薄膜においては、当
該非線形光学薄膜が更に熱処理されてなる非線形光学薄
膜であることが好ましい態様とすることにより、半導体
微粒子の結晶性が向上し、３次の非線形光学感受率をよ
り一層向上させることができる。
該非線形光学薄膜が更に熱処理されてなる非線形光学薄
膜であることが好ましい態様とすることにより、半導体
微粒子の結晶性が向上し、３次の非線形光学感受率をよ
り一層向上させることができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明にかかる非線形光学薄膜の断面
構造を模式的に示したものである。図１中、11は半導体
微粒子、12はガラス、13は基板である。また、14は堆積
１周期の単位を示したものである。図２は、図１の部分
拡大図であり、図２中ａは１周期当りの半導体微粒子の
高さ、ｂは１周期当りのガラスの高さを示している。
構造を模式的に示したものである。図１中、11は半導体
微粒子、12はガラス、13は基板である。また、14は堆積
１周期の単位を示したものである。図２は、図１の部分
拡大図であり、図２中ａは１周期当りの半導体微粒子の
高さ、ｂは１周期当りのガラスの高さを示している。
【００１３】本発明における非線形光学薄膜は、半導体
微粒子とガラスとを交互に堆積させた構造から構成され
ており、１周期当りの半導体微粒子の高さａと、１周期
当りのガラスの高さｂはｂ／２≦ａ≦４ｂの関係を満た
す事が必要である。高さａが４ｂよりも大きくなると半
導体微粒子が連続的に成長する確率が高くなり、微粒子
の粒径が大きくなりすぎるため好ましくない。従って４
ｂよりも小さい方が好ましい。またａがｂ／２よりも小
さくなると半導体微粒子の分散量が減り、３次の非線形
光学感受率が極端に小さくなるため、ａはｂ／２以上で
あることが好ましい。半導体微粒子の大きさは、励起子
のボーア半径以上の大きさでかつ量子サイズ効果が顕著
に現れる程度に小さいことが必要であり、具体的大きさ
は半導体の種類によって異なるが通常１ｎｍ〜３０ｎｍ
程度の大きさが適当である。本発明のような堆積薄膜に
おいては、蒸着やスパッタリングなどの方法による半導
体微粒子の堆積においては、堆積微粒子の高さは一般に
その直角方向の幅よりも小さくなるので、ａの値を０．
５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲にする事により、ガラスマトリ
ックス中に分散された半導体微粒子の大きさを上記のよ
うな範囲に調整することができる。
微粒子とガラスとを交互に堆積させた構造から構成され
ており、１周期当りの半導体微粒子の高さａと、１周期
当りのガラスの高さｂはｂ／２≦ａ≦４ｂの関係を満た
す事が必要である。高さａが４ｂよりも大きくなると半
導体微粒子が連続的に成長する確率が高くなり、微粒子
の粒径が大きくなりすぎるため好ましくない。従って４
ｂよりも小さい方が好ましい。またａがｂ／２よりも小
さくなると半導体微粒子の分散量が減り、３次の非線形
光学感受率が極端に小さくなるため、ａはｂ／２以上で
あることが好ましい。半導体微粒子の大きさは、励起子
のボーア半径以上の大きさでかつ量子サイズ効果が顕著
に現れる程度に小さいことが必要であり、具体的大きさ
は半導体の種類によって異なるが通常１ｎｍ〜３０ｎｍ
程度の大きさが適当である。本発明のような堆積薄膜に
おいては、蒸着やスパッタリングなどの方法による半導
体微粒子の堆積においては、堆積微粒子の高さは一般に
その直角方向の幅よりも小さくなるので、ａの値を０．
５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲にする事により、ガラスマトリ
ックス中に分散された半導体微粒子の大きさを上記のよ
うな範囲に調整することができる。
【００１４】真空蒸着やスパッタリングにおいては、一
般的に、基板に到達した蒸着粒子は薄膜を形成する前
に、まず微粒子状に堆積が生じる。この微粒子は粒径が
揃っており、条件を選択することにより、基板上に均一
に分布させることができる。
般的に、基板に到達した蒸着粒子は薄膜を形成する前
に、まず微粒子状に堆積が生じる。この微粒子は粒径が
揃っており、条件を選択することにより、基板上に均一
に分布させることができる。
【００１５】薄膜製造時の基板温度によって、半導体微
粒子の粒径や分散状態は異なっており、基板温度が低い
ほうが半導体微粒子の粒径は小さい。しかし、あまりに
基板温度が低いと半導体微粒子の結晶性が悪くなるの
で、本発明においては、真空蒸着ないしスパッタリング
法により堆積薄膜を形成する場合の基板温度としては-5
0 ℃〜250 ℃が好ましい。また、堆積薄膜製造後前記薄
膜を熱処理すると、半導体微粒子の結晶性が向上し、３
次の非線形光学感受率も大きくなることがわかった。こ
の場合の熱処理温度としては、およそ300 ℃〜700 ℃の
範囲が好ましく、また、熱処理の時間は、結晶性が向上
するが粒成長がすすまない時間に設定するのが好まし
い。例えば、基板温度１００℃で製造したＣｄＳｅ微粒
子分散ガラス薄膜では、４００℃、１０分程度が適当で
あった。
粒子の粒径や分散状態は異なっており、基板温度が低い
ほうが半導体微粒子の粒径は小さい。しかし、あまりに
基板温度が低いと半導体微粒子の結晶性が悪くなるの
で、本発明においては、真空蒸着ないしスパッタリング
法により堆積薄膜を形成する場合の基板温度としては-5
0 ℃〜250 ℃が好ましい。また、堆積薄膜製造後前記薄
膜を熱処理すると、半導体微粒子の結晶性が向上し、３
次の非線形光学感受率も大きくなることがわかった。こ
の場合の熱処理温度としては、およそ300 ℃〜700 ℃の
範囲が好ましく、また、熱処理の時間は、結晶性が向上
するが粒成長がすすまない時間に設定するのが好まし
い。例えば、基板温度１００℃で製造したＣｄＳｅ微粒
子分散ガラス薄膜では、４００℃、１０分程度が適当で
あった。
【００１６】用いられる半導体微粒子としては、CuCl,C
uBr 等のＩ−VII 族化合物半導体、CdS,CdSe,CdO,CdTe,
ZnSe,ZnO,ZnTe,HgTe,CdSSe,HgCdTe 等のII−VI族化合物
半導体、GaAs,GaN,GaP,GaSb,InAs,InP,InSb,GaAlAs,InA
lAs 等のIII −Ｖ族化合物半導体、あるいはSi、Ge等の
IV族半導体が好ましい。
uBr 等のＩ−VII 族化合物半導体、CdS,CdSe,CdO,CdTe,
ZnSe,ZnO,ZnTe,HgTe,CdSSe,HgCdTe 等のII−VI族化合物
半導体、GaAs,GaN,GaP,GaSb,InAs,InP,InSb,GaAlAs,InA
lAs 等のIII −Ｖ族化合物半導体、あるいはSi、Ge等の
IV族半導体が好ましい。
【００１７】また、ガラスとしては、特に制限するもの
ではないが、石英ガラス（ＳｉＯ2）やホウケイ酸ガラ
スなどが好適である。また、前記したスパッタリングや
真空蒸着法で、前記半導体微粒子とガラスを交互に基板
上に堆積する場合、基板としては、光学的に透明な基板
が好ましく、例えば、石英ガラス（ＳｉＯ2 ）やホウケ
イ酸ガラスなどが好適である。
ではないが、石英ガラス（ＳｉＯ2）やホウケイ酸ガラ
スなどが好適である。また、前記したスパッタリングや
真空蒸着法で、前記半導体微粒子とガラスを交互に基板
上に堆積する場合、基板としては、光学的に透明な基板
が好ましく、例えば、石英ガラス（ＳｉＯ2 ）やホウケ
イ酸ガラスなどが好適である。
【００１８】スパッタリングにより本発明の薄膜を形成
する場合、真空室内に導入されるアルゴンなどの不活性
ガスの圧力は、通常０．１〜１０Ｐａ程度の範囲から、
各種条件に応じて適宜の圧力にして用いられる。基板温
度は前述の範囲が用いられるが、２００℃以下の方が粒
子径を小さくできるので好ましく、通常室温で行うの
が、簡便である。また、ガラスターゲットへの入力電力
は特に制限するものではないが通常５０Ｗ〜１ＫＷ程
度、また半導体ターゲットへの入力電力は特に制限する
ものではないが通常１０Ｗ〜１００Ｗ程度が用いられ
る。
する場合、真空室内に導入されるアルゴンなどの不活性
ガスの圧力は、通常０．１〜１０Ｐａ程度の範囲から、
各種条件に応じて適宜の圧力にして用いられる。基板温
度は前述の範囲が用いられるが、２００℃以下の方が粒
子径を小さくできるので好ましく、通常室温で行うの
が、簡便である。また、ガラスターゲットへの入力電力
は特に制限するものではないが通常５０Ｗ〜１ＫＷ程
度、また半導体ターゲットへの入力電力は特に制限する
ものではないが通常１０Ｗ〜１００Ｗ程度が用いられ
る。
【００１９】本発明の薄膜形成の周期の数は、特に制限
するものではなく、各周期の厚みをどの位にするかによ
って異なるが、最終的にトータルの薄膜の厚さは通常
０．１μ以上にすることが好ましいので、およそ周期の
数としては２０周期以上程度になる。
するものではなく、各周期の厚みをどの位にするかによ
って異なるが、最終的にトータルの薄膜の厚さは通常
０．１μ以上にすることが好ましいので、およそ周期の
数としては２０周期以上程度になる。
【００２０】本発明の製造方法の具体的な実施例につい
て述べる。図３に２元スパッタリング装置の概略図を示
す。ただし、この装置の外周を覆う真空室外壁や電源な
どは、通常のスパッタリング装置と同等なので図示を省
略している。スパッタリングターゲット23は石英ガラス
23a とＣｄＳｅ23b で構成した。図の21は基板、22はヒ
ーターである。基板とターゲットの間にシャッター24
（24a が石英ガラス用のシャッター、24b がＣｄＳｅ用
のシャッター）を配置しており、シャッターの開閉によ
り、基板に照射する元素をかえられる。シャッターの開
閉時間によって蒸着粒子の１周期当りの高さをかえるこ
とができる。図の25a 、25b はシャッターの回転軸であ
る。基板21には石英ガラスを用いた。
て述べる。図３に２元スパッタリング装置の概略図を示
す。ただし、この装置の外周を覆う真空室外壁や電源な
どは、通常のスパッタリング装置と同等なので図示を省
略している。スパッタリングターゲット23は石英ガラス
23a とＣｄＳｅ23b で構成した。図の21は基板、22はヒ
ーターである。基板とターゲットの間にシャッター24
（24a が石英ガラス用のシャッター、24b がＣｄＳｅ用
のシャッター）を配置しており、シャッターの開閉によ
り、基板に照射する元素をかえられる。シャッターの開
閉時間によって蒸着粒子の１周期当りの高さをかえるこ
とができる。図の25a 、25b はシャッターの回転軸であ
る。基板21には石英ガラスを用いた。
【００２１】アルゴン雰囲気中でガス圧１Ｐａ、基板温
度は５０℃とし、石英ガラスターゲット23a への入力電
力は２００Ｗ、ＣｄＳｅターゲット23b への入力電力は
３０Ｗとした。
度は５０℃とし、石英ガラスターゲット23a への入力電
力は２００Ｗ、ＣｄＳｅターゲット23b への入力電力は
３０Ｗとした。
【００２２】まず、基板21表面の荒れをＳｉＯ2 膜で覆
って平坦にするために、石英ガラスターゲット23a のシ
ャッター24a けて基板21にＳｉＯ2 膜を１００ｎｍ堆積
させた。次にＣｄＳｅターゲット23b のシャッター24b
を開けて、ＣｄＳｅ微粒子を堆積させた。ＣｄＳｅ微粒
子は時間が経つにつれて急激に増加するとともに、微粒
子の大きさが大きくなっていく。半導体微粒子の高さが
２ｎｍになったところでシャッター24b を閉じ、石英ガ
ラスターゲット23a のシャッター24a を開けて、ＳｉＯ
2 膜を約２ｎｍ堆積させた。ＳｉＯ2 とＣｄＳｅを基板
21に交互に照射する操作を繰り返すことにより、ＣｄＳ
ｅ微粒子とＳｉＯ2 膜とが交互に堆積した構造の薄膜を
形成した。この操作を５００回繰り返して約２μm の非
線形光学薄膜を製造した。この薄膜中のＣｄＳｅのドー
プ量は２５体積％であった。
って平坦にするために、石英ガラスターゲット23a のシ
ャッター24a けて基板21にＳｉＯ2 膜を１００ｎｍ堆積
させた。次にＣｄＳｅターゲット23b のシャッター24b
を開けて、ＣｄＳｅ微粒子を堆積させた。ＣｄＳｅ微粒
子は時間が経つにつれて急激に増加するとともに、微粒
子の大きさが大きくなっていく。半導体微粒子の高さが
２ｎｍになったところでシャッター24b を閉じ、石英ガ
ラスターゲット23a のシャッター24a を開けて、ＳｉＯ
2 膜を約２ｎｍ堆積させた。ＳｉＯ2 とＣｄＳｅを基板
21に交互に照射する操作を繰り返すことにより、ＣｄＳ
ｅ微粒子とＳｉＯ2 膜とが交互に堆積した構造の薄膜を
形成した。この操作を５００回繰り返して約２μm の非
線形光学薄膜を製造した。この薄膜中のＣｄＳｅのドー
プ量は２５体積％であった。
【００２３】この薄膜の光吸収スペクトルを測定したと
ころ図４の31に示すようなスペクトルが得られた。これ
から求めたバンドギャップはバルクの半導体に比べ0.3e
V ブルーシフトしていることから半導体が量子ドットに
なっていることがわかった。この薄膜の３次の非線形光
学感受率χ(3) を縮退４光波混合法により室温において
測定したところ、波長５７５ｎｍにおけるχ(3) は３×
１０-7esu であった。
ころ図４の31に示すようなスペクトルが得られた。これ
から求めたバンドギャップはバルクの半導体に比べ0.3e
V ブルーシフトしていることから半導体が量子ドットに
なっていることがわかった。この薄膜の３次の非線形光
学感受率χ(3) を縮退４光波混合法により室温において
測定したところ、波長５７５ｎｍにおけるχ(3) は３×
１０-7esu であった。
【００２４】この薄膜を大気中で４００℃、１０分間熱
処理することにより、図４の32に示すような５７５ｎｍ
付近に肩を持つ構造が得られた。この事から、ＣｄＳｅ
の微粒子の粒子径分布が小さくなっていることがわか
る。この薄膜の波長５７５ｎｍにおけるχ(3) は６×１
０-7esu であった。以上より、熱処理をした薄膜の方が
χ(3) が大きくなっている。これは熱処理によって微粒
子の結晶性が向上するためであると考えられる。
処理することにより、図４の32に示すような５７５ｎｍ
付近に肩を持つ構造が得られた。この事から、ＣｄＳｅ
の微粒子の粒子径分布が小さくなっていることがわか
る。この薄膜の波長５７５ｎｍにおけるχ(3) は６×１
０-7esu であった。以上より、熱処理をした薄膜の方が
χ(3) が大きくなっている。これは熱処理によって微粒
子の結晶性が向上するためであると考えられる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の非線形光学薄膜は、ガラス中に
粒径の揃った半導体微粒子を均一にしかも高濃度に分散
させることができ、従来に比べて３次の非線形光学感受
率が大きい非線形光学薄膜を提供できる。
粒径の揃った半導体微粒子を均一にしかも高濃度に分散
させることができ、従来に比べて３次の非線形光学感受
率が大きい非線形光学薄膜を提供できる。
【００２６】また、前記非線形光学薄膜が更に熱処理さ
れてなる非線形光学薄膜である好ましい態様とすること
により、半導体微粒子の結晶性が向上し、３次の非線形
光学感受率がより一層向上した非線形光学薄膜が提供で
きる。
れてなる非線形光学薄膜である好ましい態様とすること
により、半導体微粒子の結晶性が向上し、３次の非線形
光学感受率がより一層向上した非線形光学薄膜が提供で
きる。
【図１】本発明の非線形光学薄膜の断面構造の模式図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】本発明の一実施例で用いた２元スパッタリング
装置の概略図。
装置の概略図。
【図４】本発明の一実施例の非線形光学薄膜の光吸収特
性を示す図。
性を示す図。
11 半導体微粒子 12 ガラス 13 基板 14 堆積１周期の単位 21 基板 22 ヒーター 23 ターゲット 23a 石英ガラスターゲット、 23b ＣｄＳｅターゲット 24、24a 、24b シャッター 25a 、25b シャッターの回転軸 31 熱処理前のスペクトル 32 熱処理後のスペクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三露 常男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に、半導体微粒子とガラスとが交
互に堆積されて形成された非線形光学薄膜において、堆
積１周期当りの半導体微粒子の高さａと、１周期当りの
ガラスの高さｂとが、 ０．５ｎｍ≦ａ≦１０ｎｍ、 ｂ／２≦ａ≦４ｂ の関係を満たすことを特徴とする非線形光学薄膜。 - 【請求項２】 半導体微粒子とガラスとが交互に堆積さ
れて形成された請求項１記載の非線形光学薄膜が、更に
熱処理された非線形光学薄膜である請求項１記載の非線
形光学薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17791792A JPH0618947A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 非線形光学薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17791792A JPH0618947A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 非線形光学薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618947A true JPH0618947A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16039327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17791792A Pending JPH0618947A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 非線形光学薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618947A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009115775A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-28 | Jfe Steel Corp | 張り剛性測定用圧子、張り剛性測定方法および装置 |
| WO2014069518A1 (ja) | 2012-11-05 | 2014-05-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 自動車用部品の外板パネルの動的張り剛性の測定方法および測定装置 |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP17791792A patent/JPH0618947A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009115775A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-28 | Jfe Steel Corp | 張り剛性測定用圧子、張り剛性測定方法および装置 |
| WO2014069518A1 (ja) | 2012-11-05 | 2014-05-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 自動車用部品の外板パネルの動的張り剛性の測定方法および測定装置 |
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