【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.02.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0024

利用課題名 / Title

LN基板上に成膜した透明導電膜の熱処理による影響

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

光学材料・素子、スパッタリング（スパッタ）,高周波デバイス/ High frequency device,光導波路/ Optical waveguide,光デバイス/ Optical Device

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

Kondo Katsutoshi

所属名 / Affiliation

住友大阪セメント株式会社

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

川又 彰夫,渋谷 直哉

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-025：スパッタ成膜装置(芝浦）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

薄膜LN（TFLN）を用い、電気信号を光信号に変換する素子を開発している[1]。本実験では、透明電極(TCO)をLNに形成した時の影響調査を行った。

実験 / Experimental

ITO、ZnO、SnO₂ターゲットを用い、基板上に500nm程度の膜を常温で形成した。成膜条件等を以下に記す。
　　装置：AT-025、　　　　　　　 基板：XcutのLiNbO₃(LN)結晶、
　　RF電力：200W、　　　　　　　Ar/O₂導入量：9.5/0.5sccm、
　　成膜圧力：0.4Pa。
３種類の成膜した基板を破断し、片方を大気中で熱処理(600℃/１時間)を弊社内にて行った。その後、分析業者のSIMSにて、LN結晶からLiが拡散していないか確認した。

結果と考察 / Results and Discussion

Liの不純物分析にSIMSを用いて行った（図１～３）。Nb, In, Sn, Znは、主成分マーカであり、膜とLNの境界が確認(350～500nm付近)できる。全ての膜種において、熱処理を施すことでLNからLiが拡散していることが判る。LNからのLi欠損は、材料の特性劣化(電気光学効果の劣化)を生じさせる。そのため、LNに透明電極を直接成膜した素子は、経過時間と共に特性劣化を引き起こすと思われる。今後は、LNと透明電極界面にパシベーション膜を挿入する方法(材料)を検討したい。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

 図１．ITO膜付きLNの熱処理有無による膜中Li量

図２．ZnO膜付きLNの熱処理有無による膜中Li量

図３．SnO₂膜付きLNの熱処理有無による膜中Li量

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

引用文献：[1]Nature Communications, Vol.14, 3499 (2023)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件