成長界面における融液イオン種分配現象の解明と高品質結晶育成への新しいアプローチ

阐明生长界面处熔体离子种类的分布以及高质量晶体生长的新方法

• 批准号: 08J07318
• 负责人: 木村 博充
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J07318/
• 关键词: ニオブ酸リチウム; イオン種; 分配; 定比化合物; 欠陥; 結晶成長; 平衡状態図; 熱力学; 定比

本研究は、「ニオブ酸リチウム(LiNbO_3;以後LNと記す)結晶成長における、イオン種分配のメカニズムを解明すること、及び、イオン種分配と結晶品質との関係を明らかにすること」を目的としている。イオン種が偏析されると、結晶内には電荷を持った点欠陥などが発生するため、光学特性が低下すると考えられる。そのため、全てのイオン種が偏析されない結晶育成条件が望まれている。昨年度は、適切なLi/Nb比を持つLNに不純物MgOを添加(cs-MgO:LN;Li_2O:Nb_2O_5:MgO=95.5:50:4.5)することで、全てのイオン種が偏析されなくなることを実験的、かつ、熱力学的に証明した。本年度は、cs-MgO:LNを含む各組成のLNファイバー単結晶をマイクロ引き下げ法により育成し、室温におけるd_<31>を利用した第二高調波発生の位相整合波長許容度、変換効率を測定した。位相整合波長許容度は、結晶内の誘電率の均一性を示す指標であるが、誘電率は結晶の組成に依存するため、組成の均一性を示す指標でもある。cs-MgO:LNが最も許容度が小さいことが明らかとなったため、最も組成の均一性が良いことがわかった。これは、この組成において、イオン種を含めた全ての溶質成分が偏析されないことに起因していると考えられる。第二高調波発生の変換効率の結果においても、cs-MgO:LNが最も大きい値を持つことがわかった。以上より、イオン種分配挙動の最適化が、結晶の光学特性の向上に繋がることが実証できた。

は, this study "ニ オ ブ acid リ チ ウ ム (LiNbO_3; after LN と す) crystal growth に お け る, イ オ ン allocated の メ カ ニ ズ ム を interpret す る こ と, and び, イ オ ン allocated と crystallization quality と の masato を and Ming ら か に す る こ と" を purpose と し て い る. イ オ ン kind が segregation さ れ る と, crystallization に は charge を hold っ た point owe 陥 な ど が 発 raw す る た め, optical properties, low が す る と exam え ら れ る. The conditions for the cultivation of が segregation されな る crystallization of そ そ ため and all て <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> まれて されな されな されな る are が and hope for まれて る る る る. Annual は yesterday, appropriate な Li/Nb を hold つ LN に impurity content MgO style を add (cs - MgO style: LN; Li_2O: Nb_2O_5: MgO style = 95.5: he wakeneth mine. 5) す る こ と で, whole て の イ オ ン kind が segregation さ れ な く な る こ と を be 験, か つ, thermodynamics に prove し た. は this year, the cs - MgO style: LN を containing each composition の む LN フ ァ イ バ ー 単 crystallization を マ イ ク ロ げ law under the guide き に よ り し bred, room temperature に お け る d_ < 31 > を using し た born the second wave of high-profile 発 の phase integration degree and variations in working wavelength allowable を determination し た. Phase integration wavelength の within allowable は, crystallization rate of induced electric の homogeneity を で す index in あ る が, induced electric rate of crystallization は の に dependent す る た め, composition の homogeneity を で す index in も あ る. Cs - MgO style: LN が most も allowable degree が small さ い こ と が Ming ら か と な っ た た め, most も の uniformity good が い こ と が わ か っ た. Of こ れ は, こ の に お い て, イ オ ン species を including め た full て の solute composition segregation が さ れ な い こ と に cause し て い る と exam え ら れ る. The results of the <s:1> transformation rate <e:1> of the second high-frequency wave are にお て て <e:1>, and the maximum が value of cs-MgO:LNが is を holding the <s:1> った とがわ とがわ った. The above よ よ, <s:1> and <s:1> species allocation 挙 dynamic <s:1> optimization が, and crystalline <s:1> optical properties <e:1> upward に繋がる で とが とが practical proof で た た.

项目成果

Influence of impurity doping on the partitioning of ionic species during the growth of LiNbO_3 ionic crystal from the melt

熔体生长LiNbO_3离子晶体过程中杂质掺杂对离子物种分配的影响

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Crystal Growth 311
• 作者: Komatsu;H.;Kume;T.;Shinohara;Y.;Miyazawa;Y.;Otsuki;K.;Hiromitsu Kimura
• 通讯作者: Hiromitsu Kimura

Conversion of non-stoichiometry of LiNbO3 to constitutional stoichiometry by impurity doping

• DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2009.06.038
• 发表时间: 2009-08
• 期刊: Journal of Crystal Growth
• 影响因子: 1.8
• 作者: H. Kimura;S. Uda

不定比ニオブ酸リチウム結晶成長におけるイオン種の偏析と不純物添加による定比化

非化学计量铌酸锂晶体生长中的离子种类偏析和通过杂质添加的化学计量

• 发表时间: 2008
• 作者: 小松実紗子;齋藤隆実;篠原慶規;小松光;大槻恭一;木村博充
• 通讯作者: 木村博充

Influence of impurity doping on the partitioning of ionic species during the growth of LiNbO_3 ionic crystal

杂质掺杂对LiNbO_3离子晶体生长过程中离子物种分配的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: 小松実紗子;齋藤隆実;篠原慶規;小松光;大槻恭一;木村博充;Hiromitsu Kimura
• 通讯作者: Hiromitsu Kimura

不定比酸化物ニオブ酸リチウムの不純物添加による構造的定比化

添加杂质的非化学计量氧化物铌酸锂的结构化学计量

• 发表时间: 2009
• 期刊: (独)日本学術振興会弾性波素子技術第150委員会第110回研究会資料
• 作者: 篠原慶規;井手淳一郎;東直子;小松光;久米朋宣;智和正明;大槻恭一;宇田聡
• 通讯作者: 宇田聡