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全固体真空紫外レーザー光源の実現には、真空紫外光を透過する非線形光学結晶において位相整合させる必要がある。擬似位相整合では、位相整合波長を選択して高効率に波長変換できる。しかし、現在実用化されている強誘電体結晶による擬似位相整合結晶（PPLNなど）は真空紫外光を透過しないため利用できない。一部のホウ酸塩結晶は真空紫外領域での透過性能と非線形光学特性を併せ持つが、非強誘電体であるため擬似位相整合結晶は作製できないと考えられてきた。そこで本研究では、ホウ酸塩結晶である四ホウ酸リチウムの双晶形成を制御して周期双晶を作製することで擬似位相整合結晶を得ることを目的とした。平成26年度は「立体的な成長方位変化における双晶形成メカニズムの解明」と「表面加工により作製した周期双晶種子結晶」に取り組んだ。
「立体的な成長方位変化における双晶形成メカニズムの解明」では、板状結晶と白金線ヒーターを用いて結晶成長方位を操作して結晶成長過程を観察した。c面ウエハに垂直に白金線ヒーターを貫通させて結晶を融解させた場合、固液界面の面方位はc軸と直角な方位になる。この状態から、結晶方位と白金線ヒーターの傾斜を変えることで固液界面の面方位を立体的に変化させた。成長した結晶中に形成される双晶界面の面方位は、結晶成長方位に依存して決まる。本研究では、(100)と(010)双晶界面を形成するために必要なエネルギーの値と大小関係によって、形成される双晶界面が決まるというメカニズムを考案した。「表面加工により作製した周期双晶種子結晶」においては、ダイシングカッターやエッチング法を用いて周期的な溝を形成して結晶方位が周期反転した表面を持つ種子結晶を作製した。また、これを用いて周期双晶結晶の成長を試みた。
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