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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

Research Project

Project/Area Number08J07318
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionTohoku University
Research Fellow 木村 博充  Tohoku University, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed(Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥1,200,000 (Direct Cost : ¥1,200,000)
Fiscal Year 2009 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000)
Fiscal Year 2008 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000)
Keywords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
Research Abstract

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。

Report

(2results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report

Research Products

(10results)

All 2010 2009 2008

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Conversion of non-stoichiometry of LiNbO_3 to constitutional stoichiometry by impurity doping2009

    • Author(s)
      Hiromitsu Kimura
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth 311

      Pages : 4094-4101

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of impurity doping on the partitioning of ionic species during the growth of LiNbO_3 ionic crystal from the melt2009

    • Author(s)
      Hiromitsu Kimura
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth 311

      Pages : 1553-1558

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 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2009

    • Author(s)
      宇田聡
    • Journal Title

      (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

      Pages : 1-6

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] MgO添加により化学量論組成と調和融解組成を一致させたニオブ酸リチウムのSHG特性2010

    • Author(s)
      木村博充
    • Organizer
      2010年春期第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学、湘南キャンパス
    • Year and Date
      2010-03-17
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] MgO添加により化学量論組成と調和融解組成を一致させたニオブ酸リチウムのSHG特性2009

    • Author(s)
      木村博充
    • Organizer
      第39回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      名古屋大学、東山キャンパス
    • Year and Date
      2009-11-13
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Conversion of non-stoichiometry of LiNbO_3 to constitutional stoichiometry by impurity doping2009

    • Author(s)
      Hiromitsu Kimura
    • Organizer
      The 17th American Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • Place of Presentation
      Lake Geneva, Wisconsin, USA
    • Year and Date
      2009-08-14
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] MgO添加により化学量論組成と調和融解組成を一致させたニオブ酸リチウムのSHG特性2009

    • Author(s)
      木村博充
    • Organizer
      2010年春期第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2009-04-01
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Conversion of non-stoichiometry of LiNbO_3 to constitutional stoichiometry by impurity doping2009

    • Author(s)
      Hiromitsu Kimura
    • Organizer
      NTU-Tohoku Research Student Workshop on Materials Integration for Health, Energy & Better Environment
    • Place of Presentation
      シンガポール,ナンヤン工科大学
    • Year and Date
      2009-02-24
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 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2008

    • Author(s)
      木村博充
    • Organizer
      第38回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      仙台,戦災復興記念館
    • Year and Date
      2008-11-04
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of impurity doping on the partitioning of ionic species during the growth of LiNbO_3 ionic crystal2008

    • Author(s)
      Hiromitsu Kimura
    • Organizer
      The 4th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology
    • Place of Presentation
      仙台,東北大学
    • Year and Date
      2008-05-22
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

URL :

Published : 2008-04-01   Modified : 2016-04-21  

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