(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶の表面を還元剤で還元する工程と、この還元した酸化物結晶表面を酸又はアルカリ水溶液で溶解する工程と、この表面を溶解した酸化物結晶を大気中で熱処理する工程とを含み、
上記工程により、上記酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶の表面を原子レベルで平坦化することを特徴とする、酸化物結晶表面の超平坦化方法。
【請求項２】
化学組成式ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３、（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）で表される酸化物単結晶の表面を還元剤で還元する工程と、この還元した上記酸化物単結晶表面を酸又はアルカリ水溶液で溶解する工程と、この表面を溶解した酸化物単結晶を大気中で熱処理してこの表面を超平坦化する工程と、この超平坦化した表面にＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜をエピタキシャル成長する工程とを含むことを特徴とする、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜の作製方法。
【請求項３】
酸及びアルカリに不溶な酸化物単結晶の表面を還元剤で還元し、この還元した酸化物単結晶表面を酸又はアルカリ水溶液で溶解し、この表面を溶解した酸化物単結晶を大気中で熱処理して得られた、上記酸及びアルカリに不溶で表面が原子レベルで平坦化された第１の酸化物単結晶基板と、この平坦化した第１の酸化物単結晶基板表面にエピタキシャル成長した、酸及びアルカリに不溶な第２の酸化物単結晶薄膜層とで構成されたことを特徴とする、酸化物単結晶薄膜。
【請求項４】
前記酸及びアルカリに不溶な第１の酸化物単結晶基板は、化学組成式ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）で表される酸化物単結晶であり、前記酸及びアルカリに不溶な第２の酸化物単結晶薄膜は、上記酸及びアルカリに不溶な第１酸化物単結晶基板とはＲｅが異なる、または、Ｒｅが複数の元素からなる場合に組成比が異なる、化学組成式ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）で表される酸化物単結晶薄膜であり、非線形光学特性を有することを特徴とする、請求項３に記載の酸化物単結晶薄膜。
【請求項５】
酸及びアルカリに不溶な酸化物光学結晶の光入射面及び光出射面を還元剤で還元する工程と、この還元した酸化物光学結晶の光入射面及び光出射面を酸又はアルカリ水溶液で溶解する工程と、この酸又はアルカリ水溶液で溶解した酸化物光学結晶を大気中で熱処理してこの光入射面及び光出射面を超平坦化する工程とを含み、
上記工程により酸化物光学結晶の光入射面及び光出射面の超平坦化を行うことを特徴とする、光入出射面超平坦化方法。
【請求項６】
酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶の表面を還元剤で還元する工程と、この還元した酸化物結晶表面の欠陥を、欠陥を選択的にエッチングするエッチング液で溶解する工程とを含み、
上記工程により酸化物結晶のエッチピットを形成し、結晶の欠陥を評価することを特徴とする、結晶欠陥評価方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶表面の超平坦化方法及びその方法を用いたＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜の作製方法並びにＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜に関する。
さらに本発明は、上記酸化物結晶表面の超平坦化方法を応用した、酸化物光学結晶の光入出射面の超平坦化方法と酸化物結晶の欠陥評価方法に関する。
技術背景
近年、短波長レーザーは、レーザー加工、レーザー医療、物質の表面改質、又は光情報処理などの分野において需要が高まっており、研究開発が盛んに行われている。しかしながら、現在のところ、半導体レーザーは赤外から青色領域の光までしか発生できないために、紫外化のためには波長変換技術が不可欠となる。このような波長変換技術として、光学結晶の非線形光学効果を利用したＳＨＧ（第２高調波発生）、ＴＨＧ（第３高調波発生）が用いられている。従来、非線形光学効果結晶としては、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４）等の結晶が使用されているが、これらの結晶は、屈折率が変動する、吸収損失が大きい、光学損傷が発生しやすい、水溶性があり耐環境性が低い、非線形光学効果が小さい、あるいは、熱伝導率が小さい等の課題がある。
このような中で、ＫＴＰ、ＫＤＰ結晶の弱点を克服する非線形光学効果結晶として、例えば、特開平１０−２０６９１６号公報に開示されているように、最近、希土類・カルシウム・オキシボレート〔ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３、（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）〕と呼ばれるバルク単結晶が合成され、これは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光のＳＨＧ（第２高調波発生）、ＴＨＧ（第３高調波発生）に用いられている。この結晶は酸化物光学結晶であり、ＫＴＰ、ＫＤＰ結晶の弱点を克服し、かつ、極めて高いＳＨＧ、ＴＨＧ効率を有することから、今後の波長変換技術の中核をなす光学結晶である。
ところで、この結晶を単結晶薄膜化して、特に光情報処理の分野に応用する需要は高いのであるが、この結晶の結晶構造が極めて複雑であるために、従来成功していなっかった。
図６は、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３、（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）の結晶構造を示す図である。図６（Ａ）はこの結晶を原子モデルで表したｂ軸方向から見た模式図であり、図６（Ｂ）はｃ軸方向から見た模式図である。また、図６（Ｃ）は基本単位格子を示すもので、この結晶は、点群ｍ、空間群Ｃｍに属する単斜晶二軸性結晶であり、格子定数は、Ｒｅの種類、量によっても異なるが、おおよそ、ａ〜８．０９Å、ｂ〜１６．０１Å、ｃ〜３．５６Åである。
このように、この結晶は、基本単位格子を構成する原子数が極めて多く、極めて大きな格子定数を有し、かつ、複雑な構造を有している。
図７は、ＳＴＯ（チタン酸ストロンチウム）単結晶基板、及びＡｌ２Ｏ３（アルミナ）単結晶基板を用いて、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３、（Ｒｅ＝Ｇｄ、Ｙ）をレーザーアブレーション法によりエピタキシャル成長させた薄膜のＸ線回折測定結果である。この回折パターンから明らかなように、エピタキシャル成長したＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜は得られていない。
ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３は、極めて複雑な結晶構造を有するため、単結晶のエピタキシャル膜を成長するためには、結晶構造が類似していること、基板表面の平坦性が原子レベルの超平坦性を有することが要求される。従来技術では、このような平坦化は困難であり、単結晶薄膜は得られていない。
このように、従来技術では、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３の結晶構造が極めて複雑なため、単結晶薄膜を得ることができず、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３の優れた非線形光学特性を薄膜構造で利用することができなっかった。
また、ＳＨＧ、ＴＨＧを行う際には、光学結晶の光入射面及び光出射面を少なくとも光波長程度以下の平坦度にしなければ、ＳＨＧ、ＴＨＧが効率よく行われない。従来は、少なくとも波長程度以下の研磨剤を使用してこれらの面を研磨しているが、研磨剤の粒径程度の凹凸及び微細なクラック等の発生は避けられず、特に高エネルギーフォトンが出射する出射面においては、出射面の一部が破損したり、種々の光学損傷が発生していた。これらの現象を防止するためには、光学結晶の光入出射面の構造的完全性が求められるが、研磨法による従来技術では限界がある。
また、光学結晶の品質を評価する場合に、光学結晶の欠陥部分を選択的にエッチングすることによって生ずるエッチピットの数を数えて品質を評価する方法がある。しかしながら、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３結晶のように、酸にもアルカリにもエッチングされない酸化物結晶の場合には、このような手段によって品質評価を行うことができず、品質評価手段がないといった問題がある。
本発明は、上記課題に鑑み、酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶の表面を超平坦化する方法を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、上記方法を用いたＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜の作製方法、並びに、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜を提供することを他の目的とする。
本発明のさらに他の目的は、この方法を応用した、酸化物光学結晶の光入出力面の超平坦化方法と酸化物結晶の欠陥評価方法を提供することにある。
発明の開示
酸化物は、酸化物を溶かし得る水溶液の液性によって、アルカリ性溶液に可溶な「酸性酸化物」、酸性溶液に可溶な「塩基性酸化物」、そして、酸にもアルカリにも可溶な「両性酸化物」の３種類に分けられる。イオン結合性の強い酸化物は塩基性酸化物であり、たいていは、塩酸、硝酸、硫酸などの酸に可溶である。しかしながら、組成と構造が複雑な酸化物では、酸にもアルカリにも、さらにはフッ酸などにも不溶な極めて化学的に安定な酸化物の結晶が存在する。
このような酸化物の場合は、以下のようにして溶解することができる。すなわち、酸化物は金属が酸化されている状態であるので、還元することができるから、この酸化物をまず、シュウ酸やチオ硫酸ナトリウム水溶液などの還元剤を用いて還元して分解し、水の酸素と結合した単純な酸化物に変換する。
このようにして一旦、単純な酸化物にしてやると、比較的、酸、アルカリの水溶液に溶けやすくなるので、変換した単純な酸化物を、通常の塩酸、硝酸、あるいは硫酸などで溶解して除去することにより、酸化物結晶の表面を溶解することができる。
溶解した表面は、ダングリングボンドが露出した状態となり、大気中で適切な温度で適切な時間、熱処理することにより、表面の自由エネルギーが最小になるように表面原子が再配列して、原子レベルの超平坦化が生じる。
本発明の酸化物結晶表面の超平坦化方法は、酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶の表面を還元剤で還元する工程と、還元した酸化物結晶表面を酸又はアルカリ水溶液で溶解する工程と、表面を溶解した酸化物結晶を大気中で熱処理する工程とを含み、これらの工程によって酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶の表面を原子レベルで超平坦化することを特徴とする。
この構成によれば、組成と構造が複雑な酸化物であるために、酸にもアルカリにも、さらにはフッ酸などにも不溶な極めて化学的に安定な酸化物を還元することによって単純な酸化物に変換するから、通常の塩酸、硝酸、あるいは硫酸などで溶解できるようになる。このようにして溶解した表面を、大気中で適切な温度で適切な時間熱処理するから、表面原子が再配列して、原子レベルの超平坦化が生じる。
本発明のＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜の作製方法は、化学組成式ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３、（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）で表される酸化物単結晶の表面を還元剤で還元する工程と、還元した酸化物結晶表面を酸又はアルカリ水溶液で溶解する工程と、表面を溶解した酸化物結晶を大気中で熱処理して表面を超平坦化する工程と、これらの工程によって超平坦化した単結晶表面にＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜をエピタキシャル成長する工程とを含むことを特徴とする。
この構成によれば、極めて複雑な組成と構造を有するＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶の表面が原子レベルで超平坦化されるので、この表面上にＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜をエピタキシャル成長すれば、単結晶のＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜が得られる。
また、本発明の酸化物単結晶薄膜は、酸及びアルカリに不溶な酸化物単結晶の表面を還元剤で還元し、還元した酸化物単結晶表面を酸又はアルカリ水溶液で溶解し、表面を溶解した酸化物単結晶を大気中で熱処理して得られた、酸及びアルカリに不溶で表面が原子レベルで平坦化された第１の酸化物単結晶基板と、平坦化した第１の酸化物単結晶基板表面にエピタキシャル成長した、酸及びアルカリに不溶な第２の酸化物単結晶薄膜層とで構成されたことを特徴とする。また、酸及びアルカリに不溶な第１の酸化物単結晶基板は、化学組成式ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）で表される酸化物単結晶であり、酸及びアルカリに不溶な第２の酸化物単結晶薄膜は、酸及びアルカリに不溶な第１酸化物単結晶基板とはＲｅが異なる、または、Ｒｅが複数の元素からなる場合に組成比が異なる、化学組成式ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）で表される酸化物単結晶薄膜であり、非線形光学特性を有することを特徴とする。
またこのエピタキシャル成長した薄膜は単結晶薄膜であるので、非線形光学特性を有し、ＳＨＧ、ＴＨＧ特性が得られる。
さらにまた、本発明の酸化物光学結晶の光入出射面超平坦化方法は、酸及びアルカリに不溶な酸化物光学結晶の光入射面及び光出射面を還元剤で還元する工程と、還元した酸化物光学結晶の光入射面及び光出射面を酸又はアルカリ水溶液で溶解する工程と、酸又はアルカリ水溶液で溶解した酸化物光学結晶を大気中で熱処理してこの光入射面及び光出射面を超平坦化する工程とを含み、これらの工程により、酸化物光学結晶の光入射面及び光出射面の超平坦化を行うことを特徴とする。
この構成によれば、酸化物光学結晶の光入射面及び光出射面が原子レベルで超平坦化されるから、ＳＨＧ、ＴＨＧ等の高調波発生において、光入出射面の破壊や、光学損傷が発生しなくなる。
また、本発明の結晶欠陥評価方法は、酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶の表面を還元剤で還元する工程と、この還元した酸化物結晶表面の欠陥を、欠陥を選択的にエッチングするエッチング液で溶解する工程とを含み、これらの工程により酸化物結晶のエッチピットを形成し、結晶の欠陥を評価することを特徴としている。この構成によれば、従来結晶の品質評価が難しかった、酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶の品質評価が可能になる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
最初に、本発明の酸化物結晶表面の超平坦化方法を実施例を用いて説明する。
ＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（ガドリニウム・カルシウム・オキシボレート）結晶は、酸及びアルカリに不溶の酸化物結晶であり、その結晶構造は図５に示した構造と同じである。
ＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３バルク単結晶を、以下の工程で超平坦化した。
（１）還元剤であるシュウ酸水溶液（０．５ｍｏｌ／ｌ）に１０〜３０秒間浸して単純な酸化物に変換する。
（２）純水で超音波洗浄（３分間）を施す。
（３）還元した単純な酸化物を溶解する酸である塩酸水溶液（５×１０−４ｍｏｌ／ｃｍ３）に１０〜３０秒間浸して溶解する。
（４）純水で超音波洗浄（３分間）を施す。
（５）電気炉中で大気中１０００℃、１０時間の熱処理を施し超平坦化する。
上記工程で超平坦化したＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３結晶の表面を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で平坦度を測定した。
図１は、本発明の酸化物結晶表面の超平坦化方法をＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３に適用した場合の表面平坦度の測定結果を示す図である。
図１（Ａ）は、本発明の酸化物結晶表面の超平坦化方法を施す前の段階、すなわち、基板研磨後のＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３バルク結晶の（０１０）面のＡＦＭ像であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中の水平線に沿った方向の表面の凹凸を測定した結果を示している。
これらの図から明らかなように、研磨痕が存在し、原子レベルの平坦性が得られていないことがわかる。
図１（Ｃ）は、上記工程の（１）〜（５）までを行った段階のＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３バルク結晶の（０１０）面のＡＦＭ像であり、図１（Ｄ）は、図１（Ｃ）中の水平線に沿った方向の表面の凹凸を測定した結果を示している。
この図から明らかなように、ＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３バルク結晶の表面は、原子レベルで平坦な（０１０）面が、ｂ軸方向に同一のステップ（約８Å：ｂ軸方向の格子定数の約半分に相当する）で階段状に連なって構成されていることがわかる。
図２は、上記工程（５）の熱処理条件と表面の凹凸との関係を測定した結果を示す図である。左の縦軸は表面粗さを示し、右の縦軸は最大高低差を示し、横軸は熱処理温度を示す。この図から明らかなように、適切な熱処理条件を選択することにより、５Å以下の超平坦な、すなわち、原子レベルで平坦な表面が得られることがわかる。
次に、本発明のＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜の作製方法及びこの方法を用いて作製したＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜を実施例を用いて説明する。
（１）エピタキシャル成長基板は、上記に説明した本発明の酸化物単結晶表面の超平坦化工程（１）〜（５）を用いて原子レベルで超平坦化したＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（０１０）面を使用した。
（２）成膜には、レーザーアブレーションＭＢＥ装置を用いた。基板温度は５００〜７００℃、レーザーエネルギーは約５Ｊ／ｃｍ２、レーザー繰り返し周波数は１〜２０Ｈｚ、酸素分圧は約１×１０−６、及び、基板ターゲット間距離は約５ｃｍであり、ターゲットにはＧｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３単結晶を用いた。
成膜中のＲＨＥＥＤ（高エネルギー反射電子線回折）測定結果について説明する。
図３は、本発明のＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜の作製方法によるＧｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜の成膜中のＲＨＥＥＤ測定結果を示す図である。
図３（Ａ）は成膜中のＲＨＥＥＤ強度振動を示している。図において、横軸は成膜開始時点を原点とした時間軸であり、縦軸はＲＨＥＥＤ強度を示している。斜線・ハッチング部分は成膜中の領域であり、斜線・ハッチング部分中に示した周波数はレーザー繰り返し周波数を示している。白抜き部分は、成膜条件の変更のための準備期間であり成膜していない領域である。図３（Ａ）中のグラフは、ＲＨＥＥＤ振動の一部を拡大した図であり、この振動は、レーザービームのＯＮ／ＯＦＦによるものである。図３（Ａ）のＲＨＥＥＤ強度振動波形の包絡線の形状から明らかなように、このエピタキシャル薄膜は一分子層毎に成長していることがわかる。
図３（Ｂ）は、ＲＨＥＥＤ回折パターンを示している。図から明らかなようにこのエピタキシャル薄膜は単結晶であることがわかる。
同様に、ターゲットの組成の希土類サイト（Ｒｅ）を他の希土類元素（Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）で置き換えたターゲットを作製し、このターゲットを用いて、原子レベルで超平坦化したＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（０１０）面上にエピタキシャル成長し、上記ＲＨＥＥＤ回折パターン測定により、全ての希土類元素において単結晶エピタキシャル薄膜が得られることを確認した。
図４は希土類元素の種類毎のエピタキシャル単結晶薄膜を成長するための最低基板温度を示す図である。図において、横軸は希土類元素のイオン半径を示し、縦軸は基板温度を示す。
図から明らかなように、希土類元素の種類によって、エピタキシャル単結晶薄膜を成長するための最低基板温度が異なるが、この基板温度以上であれば、希土類元素の種類によらず、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜が得られる。
次に、上記本発明のＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜の作製方法により作製した上記Ｇｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜のＳＨＧ特性について説明する。
図５は、本発明の化学組成式ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３、（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）で表される酸化物結晶薄膜のＳＨＧ特性の測定結果を示す図である。
図５（Ａ）は、ＳＨＧ特性の測定のための光学系を示している。
図において、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーである光源１からの１．０６μｍのレーザー光２は、アパーチャー３を介し、半波長板４に垂直に入射し、回転駆動部５による光軸に垂直な面内での半波長板４の回転によって、レーザー光２の偏光方向が所定の角度に設定される。偏光方向が所定の角度に設定された光ビーム２は、Ｇｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜６の表面に垂直に入射し、Ｇｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜６でＳＨＧ光７が生成される。ＳＨＧ光７及び基本波であるレーザー光２は、ミラー８を介し、プリズム９と基本波成分をカットするＮＤフィルター１０によって、ＳＨＧ光７のみがフォトディテクター１１に入射し、強度が測定される。
図５（Ｂ）は、Ｇｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜６で生成されるＳＨＧ光強度を偏光方向の回転角（偏光回転角）の関数として測定したものである。図において、横軸はＧｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜６に入射するレーザー光２の偏光回転角（°）を表し、縦軸は、任意目盛りで示したＳＨＧ光７の測定強度（●）と、基本波（レーザー光２）の強度で正規化したＳＨＧ光７の強度（○）を示している。
図５（Ｂ）から明らかなように、Ｇｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜６で生成されるＳＨＧ光は、偏光回転角３６０°、すなわち一回転内に４つの生成ピークを有している。この４つの生成ピークは、基本波とＳＨＧ光との位相整合が満たされる偏光方向に対応している。バルクＧｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３単結晶の（０１０）面に基本波を垂直に入射させた場合のＳＨＧ光においても同様に、一回転内に４つの生成ピークを有している。
このことから、本発明のＧｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３エピタキシャル薄膜は、バルクＧｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３単結晶と同様の結晶構造を有する単結晶薄膜であることがわかる。なお、基板のＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３結晶は、上記の入射角度ではＳＨＧ光を発生しないことが確認されている。
産業上の利用可能性
本発明の酸化物結晶表面の超平坦化方法を用いれば、酸及びアルカリに不溶な酸化物結晶の表面を原子レベルで超平坦化することができる。
また、本発明のＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜の作製方法を用いれば、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜を作製できる。
また、本発明のＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜は、非線形光学特性を有し、高効率でＳＨＧ、ＴＨＧ光を発生できる。
そして、本発明の光入出射面の超平坦化方法を用いれば、光入出射面が原子レベルで超平坦化するから、光入出射面の破壊、各種の光学損傷が生じない。
さらに、本発明の結晶欠陥評価方法を用いれば、酸及びアルカリに不要な酸化物結晶の品質評価ができる。
これらの本発明は、紫外レーザー光を必要とする分野、特に、光情報処理、光通信などに応用される光デバイスの核心技術として適用可能である。
【図面の簡単な説明】
本発明は、以下の詳細な説明及び本発明の幾つかの実施の形態を示す添付図面に基づいて、より良く理解されるものとなろう。なお、添付図面に示す実施の形態は本発明を特定又は限定することを意図するものではなく、単に本発明の説明及び理解を容易とするためだけに記載されたものである。
図中、
図１は、本発明の酸化物結晶表面の超平坦化方法をＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（ガドリニウム・カルシウム・オキシボレート）に適用した場合の表面平坦度の測定結果を示す図である。
図２は、本発明の酸化物結晶表面の超平坦化方法における熱処理条件と表面平坦度の測定結果を示す図である。
図３は、本発明のＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３系酸化物単結晶薄膜の作製方法によるＧｄ１−ｘＹｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３薄膜の成膜中のＲＨＥＥＤ測定結果を示す図である。
図４は、希土類元素の種類毎のエピタキシャル単結晶薄膜を成長するための最低基板温度を示す図である。
図５は、本発明の化学組成式ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３、（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）で表される酸化物単結晶薄膜のＳＨＧ特性の測定結果を示す図である。
図６は、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３、（式中、Ｒｅは希土類元素のいずれか一つ又は複数）の結晶構造を示す図である。
図７は、ＳＴＯ（チタン酸ストロンチウム）単結晶基板及びＡｌ２Ｏ３（アルミナ）単結晶基板を用いて、ＲｅＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３、（Ｒｅ＝Ｇｄ、Ｙ）を分子線エピタキシーにより結晶成長させた薄膜のＸ線回折測定結果である。
【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６】
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【図７】
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