(57)【要約】【課題】周期分極反転構造の端部の形状を均一に制御することが可能な周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子を提供する。【解決手段】強誘電体結晶基板の＋Ｚ面に接して配置され、互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部と、複数のストライプ電極部を覆って＋Ｚ面上に配置された絶縁膜と、複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜を介して対向する部分を有し、且つ強誘電体結晶基板及び複数のストライプ電極部と接触せずに絶縁膜上に配置された等電位電極部とを備え、等電位電極部に電圧を印加することにより複数のストライプ電極部直下の強誘電体結晶基板の領域に電界を発生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体結晶基板の＋Ｚ面に接して配置され、互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部と、
前記複数のストライプ電極部を覆って前記＋Ｚ面上に配置された絶縁膜と、
前記複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と前記絶縁膜を介して対向する部分を有し、且つ前記強誘電体結晶基板及び前記複数のストライプ電極部と接触せずに前記絶縁膜上に配置された等電位電極部と
を備え、前記等電位電極部に電圧を印加することにより前記複数のストライプ電極部直下の前記強誘電体結晶基板の領域に電界を発生させることを特徴とする周期分極反転用電極。
【請求項２】
前記＋Ｚ面と対向する前記強誘電体結晶基板の−Ｚ面の、前記複数のストライプ電極部が形成された前記＋Ｚ面の領域と対向する領域の全域を覆うように配置された平面電極を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の周期分極反転用電極。
【請求項３】
前記等電位電極部が、前記複数のストライプ電極部の全体と対向して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の周期分極反転用電極。
【請求項４】
前記等電位電極部が、前記複数のストライプ電極部のそれぞれの一部と対向する部分を有する帯形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の周期分極反転用電極。
【請求項５】
前記等電位電極部が、前記複数のストライプ電極部が延伸する方向と垂直な方向に延伸することを特徴とする請求項４に記載の周期分極反転用電極。
【請求項６】
前記等電位電極部が、前記複数のストライプ電極部が延伸する方向と斜めに交わる方向に延伸することを特徴とする請求項４に記載の周期分極反転用電極。
【請求項７】
互いに離間して前記絶縁膜上に配置された複数の前記等電位電極部を有し、前記複数のストライプ電極部のそれぞれが複数の前記等電位電極部の少なくともいずれかと対向することを特徴とする請求項１又は２に記載の周期分極反転用電極。
【請求項８】
隣接する前記ストライプ電極部が、それぞれ異なる前記等電位電極部と対向していることを特徴とする請求項７に記載の周期分極反転用電極。
【請求項９】
強誘電体結晶基板の＋Ｚ面上に、前記強誘電体結晶基板に接し、且つ互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部を形成するステップと、
前記複数のストライプ電極部を覆って前記＋Ｚ面上に絶縁膜を形成するステップと、
前記複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と前記絶縁膜を介して対向する部分を有する等電位電極部を、前記強誘電体結晶基板及び前記複数のストライプ電極部と接触しないように前記絶縁膜上に形成するステップと、
前記＋Ｚ面と対向する前記強誘電体結晶基板の−Ｚ面上に、前記複数のストライプ電極部が形成された前記＋Ｚ面の領域と対向する領域の全域を覆うように平面電極を形成するステップと、
前記等電位電極部と前記平面電極間に電圧を印加することにより、前記複数のストライプ電極部と前記平面電極間に電界を発生させ、前記複数のストライプ電極部直下の前記強誘電体結晶基板に分極反転構造を生じさせるステップと
を含むことを特徴とする周期分極反転構造の形成方法。
【請求項１０】
前記複数のストライプ電極部の全体と対向するように前記等電位電極部を形成することを特徴とする請求項９に記載の周期分極反転構造の形成方法。
【請求項１１】
前記複数のストライプ電極部のそれぞれの一部と対向する部分を有するように、前記等電位電極部を帯形状に形成することを特徴とする請求項９に記載の周期分極反転構造の形成方法。
【請求項１２】
前記等電位電極部を、前記複数のストライプ電極部が延伸する方向と垂直な方向に延伸するように形成することを特徴とする請求項１１に記載の周期分極反転構造の形成方法。
【請求項１３】
前記等電位電極部を、前記複数のストライプ電極部が延伸する方向と斜めに交わる方向に延伸するように形成することを特徴とする請求項１１に記載の周期分極反転構造の形成方法。
【請求項１４】
複数の前記等電位電極部を前記絶縁膜上に互いに離間して形成し、前記複数のストライプ電極部のそれぞれを複数の前記等電位電極部の少なくともいずれかと対向させることを特徴とする請求項９に記載の周期分極反転構造の形成方法。
【請求項１５】
隣接する前記ストライプ電極部がそれぞれ異なる前記等電位電極部と対向するように形成することを特徴とする請求項１４に記載の周期分極反転構造の形成方法。
【請求項１６】
請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の周期分極反転構造の形成方法を用いて形成された周期分極反転構造を備えることを特徴とする周期分極反転素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体結晶基板を用いて周期分極反転素子を形成するための周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
所望の波長のレーザ光を得るためなどに使用される波長変換素子として、強誘電体結晶基板を用いた周期分極反転素子が採用されている。周期分極反転素子では、分極方向が周期的に反転する周期分極反転構造が強誘電体結晶基板に形成されている。例えば、周期分極反転素子は、入射するレーザ光と擬似位相整合することによって、２次高調波である波長のレーザ光を出力することができる。このため、周期分極反転素子は、擬似位相整合（ＱＰＭ）型の波長変換素子として使用される。
【０００３】
周期分極反転構造の形成には、強誘電体結晶基板の分極方向と垂直な＋Ｚ面と−Ｚ面のそれぞれに配置した電極間に電圧を印加することによって自発分極方向を反転させる方法などが用いられる（例えば特許文献１参照。）。形成される周期分極反転構造の形状や領域は、±Ｚ面に配置される電極の形状によって決定される。一般的には、±Ｚ面に配置される電極は金属を成膜して形成される。
【０００４】
＋Ｚ面に配置する金属電極は一続きの金属膜から形成され、例えば、一定の周期で配置される複数のストライプ電極部と、そのストライプ電極部を均一な電位に保つためにストライプ電極部と接続する等電位電極部からなる。具体的には、櫛型形状の電極や梯子型形状の電極が用いられてきた。＋Ｚ面に形成される電極と強誘電体結晶基板を挟んで対向する−Ｚ面上の電極は、金属膜のベタ電極（平面電極）として形成される。
【０００５】
例えば、強誘電体結晶基板の＋Ｚ面に配置した梯子型形状の電極（表面電極）と、強誘電体結晶基板の−Ｚ面に一様に配置したベタ電極（裏面電極）との間に所定の電圧を印加する。このとき強誘電体結晶基板に生じる電界によって＋Ｚ面のストライプ電極部（横木部分）の直下に分極反転が生じ、強誘電体結晶基板内部に周期分極反転構造が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０８１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
等電位電極部を配置することにより、ストライプ電極部全体が均一な電位に保たれる。しかし、ストライプ電極部の等電位電極部と接続する端部の直下にベタ電極が配置されていない場合には、ストライプ電極部とベタ電極間に発生させた電界によって形成される周期分極反転構造の端部の形状が均一に揃わない。また、ストライプ電極部の端部の直下にベタ電極が配置されている場合には、本来は分極反転させる必要がない等電位電極部の直下にも分極反転構造が形成されてしまう。このように、周期分極反転構造の端部を均一に制御することが難しいという問題があった。
【０００８】
上記問題点に鑑み、本発明は、周期分極反転構造の端部の形状を均一に制御することが可能な周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子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】
【０００９】
本発明の一態様によれば、（イ）強誘電体結晶基板の＋Ｚ面に接して配置され、互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部と、（ロ）複数のストライプ電極部を覆って＋Ｚ面上に配置された絶縁膜と、（ハ）複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜を介して対向する部分を有し、且つ強誘電体結晶基板及び複数のストライプ電極部と接触せずに絶縁膜上に配置された等電位電極部とを備え、等電位電極部に電圧を印加することにより複数のストライプ電極部直下の強誘電体結晶基板の領域に電界を発生させる周期分極反転用電極提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、（イ）強誘電体結晶基板の＋Ｚ面上に、強誘電体結晶基板に接し、且つ互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部を形成するステップと、（ロ）複数のストライプ電極部を覆って＋Ｚ面上に絶縁膜を形成するステップと、（ハ）複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜を介して対向する部分を有する等電位電極部を、強誘電体結晶基板及び複数のストライプ電極部と接触しないように絶縁膜上に形成するステップと、（ニ）＋Ｚ面と対向する強誘電体結晶基板の−Ｚ面上に、複数のストライプ電極部が形成された＋Ｚ面の領域と対向する領域の全域を覆うように平面電極を形成するステップと、（ホ）等電位電極部と平面電極間に電圧を印加することにより、複数のストライプ電極部と平面電極間に電界を発生させ、複数のストライプ電極部直下の強誘電体結晶基板に分極反転構造を生じさせるステップとを含む周期分極反転構造の形成方法が提供される。
【００１１】
本発明の更に他の態様によれば、強誘電体結晶基板の＋Ｚ面上に、強誘電体結晶基板に接し、且つ互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部を形成するステップ、複数のストライプ電極部を覆って＋Ｚ面上に絶縁膜を形成するステップ、複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜を介して対向する部分を有する等電位電極部を、強誘電体結晶基板及び複数のストライプ電極部と接触しないように絶縁膜上に形成するステップ、＋Ｚ面と対向する強誘電体結晶基板の−Ｚ面上に、複数のストライプ電極部が形成された＋Ｚ面の領域と対向する領域の全域を覆うように平面電極を形成するステップ、及び、等電位電極部と平面電極間に電圧を印加することにより、複数のストライプ電極部と平面電極間に電界を発生させ、複数のストライプ電極部直下の強誘電体結晶基板に分極反転構造を生じさせるステップを含む周期分極反転構造の形成方法を用いて形成された周期分極反転構造を備える周期分極反転素子が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、周期分極反転構造の端部の形状を均一に制御することが可能な周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式図であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ方向に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極の形成方法を説明するための模式的な工程図であり（その１）、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ方向に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極の形成方法を説明するための模式的な工程図であり（その２）、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ方向に沿った断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極の形成方法を説明するための模式的な工程図であり（その３）、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ方向に沿った断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極を用いた周期分極反転構造の形成方法を説明するための模式図である（その４）。
【図６】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の状態を示す、＋Ｚ面方向から見た写真である。
【図７】比較例の周期分極反転用電極の構成を示す模式図であり、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ方向に沿った断面図である。
【図８】図７（ａ）〜図７（ｂ）に示した比較例の周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の状態を示す、＋Ｚ面方向から見た写真である。
【図９】他の比較例の周期分極反転用電極の構成を示す模式図であり、図９（ａ）は平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸ−ＩＸ方向に沿った断面図である。
【図１０】図９（ａ）〜図９（ｂ）に示した比較例の周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の状態を示す、＋Ｚ面方向から見た写真である。
【図１１】本発明の実施形態の変形例に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。
【図１２】本発明の実施形態の他の変形例に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。
【図１３】本発明の実施形態の更に他の変形例に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。
【図１４】本発明の実施形態の更に他の変形例に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１５】
又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１６】
本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、強誘電体結晶基板２０の分極方向と垂直な＋Ｚ面２１に接して配置され、互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部１１と、複数のストライプ電極部１１の全体を覆って＋Ｚ面２１上に配置された絶縁膜３０と、複数のストライプ電極部１１のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜３０を介して対向する部分を有して、絶縁膜３０上に配置された等電位電極部１２とを備える。
【００１７】
図１（ｂ）に示したように、等電位電極部１２は、強誘電体結晶基板２０及び複数のストライプ電極部１１と接触せずに絶縁膜３０上に配置される。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した例では、等電位電極部１２は、複数のストライプ電極部１１の全体と対向して配置されている。なお、図１（ａ）では、等電位電極部１２及び絶縁膜３０の下方に配置されたストライプ電極部１１を破線で示している（以下において同様。）。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、＋Ｚ面２１と対向する強誘電体結晶基板２０の−Ｚ面２２上に、平面電極４０が配置されている。つまり、強誘電体結晶基板２０は、周期分極反転用電極１０と平面電極４０とで挟まれている。平面電極４０は、ストライプ電極部１１が配置された＋Ｚ面２１の領域と対向する領域の全域を少なくとも覆うように配置される。したがって、ストライプ電極部１１の端部の下方には、平面電極４０が配置されている。
【００１９】
等電位電極部１２と平面電極４０間に電圧を印加すると、絶縁膜３０を介してストライプ電極部１１に電圧が印加される。等電位電極部１２によって、ストライプ電極部１１の全体は均一な電位に保たれる。等電位電極部１２に電圧を印加することによりストライプ電極部１１直下の強誘電体結晶基板２０の領域に電界が発生する。
【００２０】
等電位電極部１２と平面電極４０間に印加される電圧の大きさは、等電位電極部１２と平面電極４０間に所定の電圧を印加することによってストライプ電極部１１直下の強誘電体結晶基板２０の領域に分極反転構造が生じるように設定される。強誘電体結晶基板２０に分極反転構造が生じる電圧値は、予め実験を行なうことなどによって得ることができる。その結果、例えば強誘電体結晶基板２０に生じる電界が強誘電体結晶の分極反転に必要な抗電界よりも大きくなるように、印加される電圧値が決定される。
【００２１】
ストライプ電極部１１と平面電極４０間に所定の電圧が印加されると、ストライプ電極部１１の側面の直下で強誘電体結晶基板２０に電界が集中する。このため、ストライプ電極部１１の下方と、ストライプ電極部１１同士間の領域の下方とで、電界の差が大きくなる。その結果、強誘電体結晶基板２０の分極反転する領域、即ちストライプ電極部１１直下の領域と、分極反転しない領域、即ちストライプ電極部１１同士間の下方の領域との境界が明確になる。上記のように、周期分極反転用電極１０を用いることによって、強誘電体結晶基板２０に分極方向が周期的に反転する周期分極反転構造が形成された周期分極反転素子が得られる。
【００２２】
ストライプ電極部１１は、一定の周期ｔで配列されている。ストライプ電極部１１の幅ｗ、及びストライプ電極部１１間の間隔ｄは、強誘電体結晶基板２０を用いて製造される素子に求められる特性に応じて設定される。
【００２３】
例えば、周期分極反転素子をＱＰＭ型の波長変換素子として使用する場合は、強誘電体結晶基板２０の屈折率や波長変換素子に入射されるレーザ光の波長及び出力されるレーザ光の波長などに応じて周期ｔを決定し、分極反転させる部分（以下において「分極反転部分」という。）と分極反転させない部分（以下において「非分極反転部」という。）の幅が等しくなるようにストライプ電極部の幅ｗ、及び隣接するストライプ電極部１１間の間隔ｄを設定すればよい。
【００２４】
強誘電体結晶基板２０は、例えばタンタル酸リチウム（ＬＴ）単結晶やニオブ酸リチウム（ＬＮ）単結晶などからなる。強誘電体結晶基板２０の厚みは、例えば０．４〜１ｍｍ程度である。
【００２５】
強誘電体結晶基板２０に使用するタンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶は、コングルエント組成（一致溶融組成）又はストイキオメトリ組成（化学量論的組成）のものが用いられる。例えば、タンタル酸リチウムの場合、ストイキオメトリ組成にすることによって、抗電界が１０分の１程度になる。
【００２６】
また、タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶からなる強誘電体結晶基板２０に、マグネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、インジウム（Ｉｎ）などが添加されていてもよい。これにより、耐光損傷性を高めることができる。また、ニオブ酸リチウムの場合、Ｍｇを５モル％程度添加することにより、抗電界が４分の１程度に減少する。
【００２７】
絶縁膜３０には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜、フォトレジスト膜などが使用される。
【００２８】
周期分極反転用電極１０には、例えばタンタル（Ｔａ）膜やアルミニウム（Ａｌ）膜などが採用可能である。他にも、金（Ａｕ）膜、銀（Ａｇ）膜、クロム（Ｃｒ）膜、銅（Ｃｕ）膜、ニッケル（Ｎｉ）膜、ニッケルクロム合金（Ｎｉ-Ｃｒ）膜、パラジウム（Ｐｄ）膜、モリブデン（Ｍｏ）膜、タングステン（Ｗ）膜なども使用可能である。周期分極反転用電極１０は、例えば、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１上に形成されたＴａ膜をフォトリソグラフィ技術などを用いてパターニングすることにより形成される。
【００２９】
平面電極４０には、例えばＴａ膜やＡｌ膜などが採用可能である。平面電極４０は、強誘電体結晶基板２０の−Ｚ面２２上にベタ電極として形成される。
【００３０】
以下に、図２（ａ）、図２（ｂ）〜図５を参照して周期分極反転用電極１０を用いた周期分極反転構造の形成について説明する。
【００３１】
先ず、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１上に、互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部１１を形成する。例えば、＋Ｚ面２１の全面に、膜厚が１００ｎｍ程度の金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術などを用いて金属膜をパターニングして、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ストライプ電極部１１を形成する。
【００３２】
次いで、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、複数のストライプ電極部１１の全体を覆って＋Ｚ面２１上に絶縁膜３０を形成する。例えば、膜厚が数百ｎｍ程度のフォトレジスト膜を絶縁膜３０として採用可能である。
【００３３】
その後、等電位電極部１２を、強誘電体結晶基板２０及びストライプ電極部１１と接触しないように、絶縁膜３０上に形成する。例えば、絶縁膜３０上に形成した膜厚が１００ｎｍ程度の金属膜をパターニングして、等電位電極部１２を形成する。このとき、すべてのストライプ電極部１１のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜３０を介して対向する部分を有するように、等電位電極部１２は配置される。例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、すべてのストライプ電極部１１の全体と対向するように等電位電極部１２を形成してもよい。
【００３４】
強誘電体結晶基板２０の−Ｚ面２２上にベタ電極として平面電極４０を形成することにより、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した構成が得られる。−Ｚ面２２のうち、ストライプ電極部１１が形成された＋Ｚ面２１の領域と対向する領域の全体を少なくとも覆うように、−Ｚ面２２上に平面電極４０が配置される。
【００３５】
その後、図５に示すように、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１上に配置された等電位電極部１２と−Ｚ面２２上に配置された平面電極４０との間に、電圧Ｖを印加する。既に述べたように、電圧Ｖの大きさは、ストライプ電極部１１直下の強誘電体結晶基板２０を分極反転させるのに必要な電界に応じて設定される。
【００３６】
周期分極反転用電極１０と平面電極４０間に所定の電圧Ｖを印加すると、周期分極反転用電極１０と平面電極４０間において、ストライプ電極部１１直下の全域で＋Ｚ面２１に対して垂直な電界が生じる。その結果、ストライプ電極部１１直下の強誘電体結晶基板２０において、＋Ｚ面２１から−Ｚ面２２まで基板厚全体にわたり均一に分極反転する。
【００３７】
ストライプ電極部１１は＋Ｚ面２１上で周期的に配置されている。したがって、図１に示した周期分極反転用電極１０によれば、ストライプ電極部１１の直下に均一な形状の分極反転部分が周期的に形成される。つまり、分極反転部分と非分極反転部分とを交互に周期的に備えた周期分極反転構造が強誘電体結晶基板２０に形成される。
【００３８】
上記のようにして、均一な分極反転部分と非分極反転部分とが交互に配置された周期分極反転構造を有する周期分極反転素子が得られる。例えば、ＱＰＭ型波長変換素子、電気光学偏光器、テラヘルツ波発生装置などを実現できる。
【００３９】
図６に、上記に説明した形成方法を用いて試作した周期分極反転構造の状態を示す。試作した周期分極反転構造は、強誘電体結晶基板２０としてＭｇＯをドープした定比組成タンタル酸リチウム結晶（ＭｇＳＬＴ）を用いて形成した。強誘電体結晶基板２０の厚みは０．４ｍｍである。絶縁膜３０として、膜厚１μｍのレジスト膜を使用した。そして、ストライプ電極部１１と平面電極４０間に３００Ｖの電圧Ｖを印加して、周期分極反転構造を形成した。ストライプ電極部１１の幅ｗは１．３μｍであり、周期ｔは５μｍとした。なお、ストライプ電極部１１の電極パターンについては、分極反転部分が形成時にパターン幅よりも横方向に広がることなどを考慮して決定しておくことが好ましい。
【００４０】
図６は、強誘電体結晶基板２０において分極反転した部分と分極反転していない部分のエッチングレートが異なることを利用して、＋Ｚ面２１をフッ硝酸でエッチング処理して分極反転部分と非分極反転部分を示したものである。図６に示した＋Ｚ面２１では、エッチングレートの高い分極反転部分が凹部になっている。図６に示すように、強誘電体結晶基板２０の全体に渡って均一に、ストライプ電極部１１のパターン形状が正確に反映された周期分極反転構造が形成されている。
【００４１】
比較例として、ストライプ電極部１１と等電位電極部１２を共に強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１に直接配置して、周期分極反転構造を形成した例を以下に示す。比較例の周期分極反転用電極は、等電位電極部１２がストライプ電極部１１の周囲に配置された、梯子型電極形状である。
【００４２】
図７（ａ）〜図７（ｂ）に示した比較例は、ストライプ電極部１１の端部の直下に平面電極４０が配置されていない場合を示す。即ち、−Ｚ面２２の平面電極４０が配置された領域が、＋Ｚ面２１のストライプ電極部１１が配置された領域よりも狭い。図８は、図７（ａ）〜図７（ｂ）に示した周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の分極反転部分と非分極反転部分を、＋Ｚ面２１をフッ硝酸でエッチング処理して示したものである。図８に示すように、形成された周期分極反転構造の端部の形状は均一に揃っていない。
【００４３】
図９（ａ）〜図９（ｂ）に示した比較例は、ストライプ電極部１１の端部の直下に平面電極４０が配置されている場合を示す。即ち、−Ｚ面２２の平面電極４０が配置された領域が、＋Ｚ面２１のストライプ電極部１１が配置された領域よりも広い。図１０は、図９（ａ）〜図９（ｂ）に示した周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の分極反転部分と非分極反転部分を、＋Ｚ面２１をフッ硝酸でエッチング処理して示したものである。図１０に示すように、周期分極反転構造の端部はまっすぐに揃っているが、分極反転させる必要がない等電位電極部１２の直下にも分極反転構造が形成されている。
【００４４】
図８及び図１０に示したように、ストライプ電極部１１と等電位電極部１２を＋Ｚ面２１に接して形成した場合には、周期分極反転構造の端部の形状を均一にすることは困難である。
【００４５】
これに対して、図１に示した周期分極反転構造では、ストライプ電極部１１が配置されていない領域では強誘電体結晶基板２０は分極反転しない。これは、既に説明したように、エッジ効果によってストライプ電極部１１の側面の直下に電界が集中し、＋Ｚ面２１のストライプ電極部１１の配置されていない領域の直下では分極反転させる電界が生じないためである。このため、＋Ｚ面２１に接するストライプ電極部１１の形状のみを反映した周期分極反転構造が形成される。これにより、周期分極反転構造の端部の形状も高い精度で制御され、端部の形状を均一にすることができる。
【００４６】
以上に説明したように、図１に示した周期分極反転用電極１０では、ストライプ電極部１１のみが強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１に接して配置され、ストライプ電極部１１の全体を均一な電位に保つ等電位電極部１２は絶縁膜３０を介して＋Ｚ面２１上に配置されている。つまり、周期分極反転用電極１０として梯子型電極や櫛型電極を形成する必要がない。このため、ストライプ電極部１１の直下のみで強誘電体結晶基板２０が分極反転する。その結果、端部の形状が均一な周期分極反転構造を実現できる。つまり、周期分極反転用電極１０を使用する周期分極反転構造の形成方法により、周期分極反転構造の端部の形状を均一に制御することできる。
【００４７】
＜変形例＞
図１では、等電位電極部１２が、絶縁膜３０を介して複数のストライプ電極部１１の全体と対向して配置されている場合について示した。しかし、等電位電極部１２は、複数のストライプ電極部１１のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜３０を介して対向する部分を有していればよい。これにより、ストライプ電極部１１のそれぞれに電圧が印加され、ストライプ電極部１１の全体が均一な電位に保たれる。
【００４８】
例えば、等電位電極部１２が、複数のストライプ電極部１１のそれぞれの一部と対向する部分を有する帯形状であってもよい。図１１に、複数のストライプ電極部１１のそれぞれの一方の端部のみと対向して等電位電極部１２が配置されている例を示す。或いは、図１２に示すように、ストライプ電極部１１の端部以外の領域と対向して等電位電極部１２を配置してもよい。
【００４９】
図１１及び図１２では、等電位電極部１２が、ストライプ電極部１１が延伸する方向と垂直な方向に延伸する例を示した。しかし、図１３に示すように、ストライプ電極部１１が延伸する方向と斜めに交わる方向に延伸するように等電位電極部１２を配置してもよい。
【００５０】
図１１〜図１３に示した帯形状の等電位電極部１２を採用することにより、＋Ｚ面２１の上方に配置された等電位電極部１２と平面電極４０間の電界によってストライプ電極部１１同士間で強誘電体結晶基板２０が分極反転することを防ぐことができる。
【００５１】
また、複数の等電位電極部１２が絶縁膜３０上に配置されてもよい。図１４に、互いに離間して平行に延伸する２つの等電位電極部１２が絶縁膜３０上に配置された例を示す。なお、等電位電極部１２の数が３以上であってもよいし、複数の等電位電極部１２は互いに平行に配置されていなくてもよい。ストライプ電極部１１は、複数の等電位電極部１２の少なくともいずれかと対向していればよい。
【００５２】
図１４に示した変形例では、２つの等電位電極部１２の一方に端部が対向するストライプ電極部１１と、等電位電極部１２の他方に端部が対向するストライプ電極部１１とが、交互に配置されている。つまり、複数のストライプ電極部１１のそれぞれが、２つの等電位電極部１２のいずれかのみと対向している。このため、以下のように、短周期の分極反転部分の形成に有利である。
【００５３】
ストライプ電極部１１の周期ｔが短い場合に、分極反転させる際に隣接する分極反転部分同士が繋がってしまうおそれがある。しかし、図１４に示した周期分極反転用電極１０では、複数の等電位電極部１２に別々のタイミングで電圧を印加することができる。これにより、同時に形成される分極反転部分の間隔を実質的に広げることができ、隣接する分極反転部分同士が繋がることを防止できる。このため、短周期の分極反転部分を良好に形成できる。
【００５４】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５５】
既に述べた実施形態の説明においては、等電位電極部１２が金属電極である例を示した。しかし、等電位電極部１２は金属電極でなくても、絶縁膜３０を介してストライプ電極部１１に電圧が印加される機能を有すればよい。このため、例えば、等電位電極部１２として液体電極や導電性ポリマーを採用してもよい。
【００５６】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…周期分極反転用電極
１１…ストライプ電極部
１２…等電位電極部
２０…強誘電体結晶基板
２１…＋Ｚ面
２２…−Ｚ面
３０…絶縁膜
４０…平面電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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