| 研究概要 |
本研究は, 表面弾性波素子, 電圧機能素子, 集積光学回路素子として注目されているLiNbO_3の結晶性配向膜の合成のための, 有機金属化合物の溶液中での配位状態と結晶化過程の制御因子について研究することを目的としている. 出発有機金属化合物として, リチウムエトキシド(LiOEt)とニオブエトキシド(Nb(OEt)_5)の等比組成試料を用いた. 脱水, 精製したエタノール中での溶解反応によって, 中間化合物として, ダブルアルコキシドが生成することを見出した. この注意深い反応によって生成するダブルアルコキシドの加水分解によって, 250°Cの低温で化学量論性の結晶性LiNbO_3の合成が可能となった. 有機金属アルコキシドの溶解中反応は, FTIR, NMRによって, 逐次解析を行ない, 反応過程を追跡しつつ, 縮合反応を制御することが必要であった.
LiNbO_3粉末の合成結果をもとにして, 加水分解用の水の量を調節し, 金属アルコキシドの縮合による溶液の粘性制御を行った. 粘性を6〜7cPに調節することによって, 基板上に膜をデップコーテングすることが可能であることを見出した. この生成膜を250°C以上に加熱することによって, 結晶性のLiNbO_3膜の合成が可能となった. シリコン基板上に生成させた結晶性の LiNbO_3膜は選択的配向を示さなかったが. サファイア基板上に生成させた膜は選択的配向を示し, サファイア(d-Al_2O_3)における酸素充テン層と LiNbO_3の酸素充てん層とのマッチングが, 生成するLINbO_3結晶性膜の配向を規制することが明らかになった. この基板とLiNbO_3との界面制御によるエピタキシー反応によって, 各方位に配向した結晶性のLiNbO_3選択配向膜の作製が可能であることを見出した. 今後は溶液反応のより厳密な制御と結晶化過程の制御による材料創製のための反応制御因子を明らかにしていくことが必要である.
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