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網目形成体が内部に析出したガラスとその製造方法 コモンズ

国内特許コード P09S000218
整理番号 1280
掲載日 2009年8月7日
出願番号 特願2008-505152
登録番号 特許第5256455号
出願日 平成19年3月13日(2007.3.13)
登録日 平成25年5月2日(2013.5.2)
国際出願番号 JP2007054904
国際公開番号 WO2007105708
国際出願日 平成19年3月13日(2007.3.13)
国際公開日 平成19年9月20日(2007.9.20)
優先権データ
  • 特願2006-068380 (2006.3.13) JP
発明者
  • 三浦 清貴
  • 下間 靖彦
  • 藤田 晃司
  • 平尾 一之
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 網目形成体が内部に析出したガラスとその製造方法 コモンズ
発明の概要

Siなどの網目形成体である元素が内部に析出したガラスとその製造方法とを提供する。網目形成体である元素、具体的にはSiやGeなど、の微粒子が内部に分散して析出したガラスとその製造方法とを提供する。網目形成体である第1の元素と第1の元素よりも標準酸化還元電位が負に大きい第2の元素とを含み、かつ、含まれる酸素が化学量論比未満のガラスにレーザを照射して、ガラスの内部に第1の元素を析出させる。網目形成体である第1の元素と第1の元素よりも標準酸化還元電位が負に大きい第2の元素とを含み、かつ、含まれる酸素が化学量論比未満のガラスを熱処理することにより、第1の元素の微粒子をガラスの内部に分散して析出させる。

従来技術、競合技術の概要


近年、ガラスの内部に微細構造を形成して、光学デバイス、電子デバイスなどの各種のデバイスとする技術が注目されている。例えば、レーザ、電子ビーム、イオンビームなどをシリカガラスに照射して、SiとO(酸素)との結合を切断し、通常よりも酸素が少ない領域を当該ガラスの内部に形成できることが知られている。レーザとしては、高いピーク強度およびフォトン(光子)密度を実現でき、ガラスに対して複数のフォトンを相互作用させる、いわゆる「多光子過程」の実現が可能であることから、通常、フェムト秒レーザが用いられる。フェムト秒レーザは、また、その照射の焦点(集光点)以外の部分ではガラスの構造にほとんど影響を与えないため、上記各種のデバイスの形成に適すると考えられている。



例えば、特開2005-127924号公報には、「フェムト秒レーザ照射によって照射領域での酸素の枯渇が進行すると、石英ガラス(シリカガラス)中にシリコン結晶を析出させることが知られている」と記載されている(段落[0017])。



一方、SiやGeなどからなる微粒子が、紫外線の照射により可視光域に蛍光を発することが知られており(例えば、V. Narauanan and R. K. Thareja, Modern Physics Letters B, 17, 3, 121-129 (2003)を参照)、例えば、これらの微粒子が分散したガラスは、発光材料などへの応用が考えられる。



しかし、本発明者らの検討によると、シリカガラスにフェムト秒レーザを照射するだけでは、レーザの焦点近傍に通常よりも酸素が少ない領域は形成されるものの、ガラスの内部にSiを析出できない。

産業上の利用分野


本発明は、網目形成体である元素、例えばSiやGe、が内部に析出したガラスとその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
網目形成体である第1の元素が内部に析出したガラスの製造方法であって、
前記第1の元素と、前記第1の元素よりも標準酸化還元電位が負に大きい第2の元素とを含み、かつ、含まれる酸素が化学量論比未満のガラスに、繰り返し周波数が異なる2種以上のフェムト秒レーザを照射して、前記ガラスの内部に前記第1の元素を析出させる、ガラスの製造方法。

【請求項2】
前記ガラスの内部に焦点が位置するように前記レーザを照射して、前記ガラスにおける前記焦点近傍に前記第1の元素を析出させる請求項1に記載のガラスの製造方法。

【請求項3】
前記第1の元素が、SiおよびGeから選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載のガラスの製造方法。

【請求項4】
前記第1の元素が、Siである請求項1に記載のガラスの製造方法。

【請求項5】
前記第2の元素が、Al、TiおよびZnから選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載のガラスの製造方法。

【請求項6】
前記第2の元素が、Alである請求項1に記載のガラスの製造方法。

【請求項7】
前記ガラスにおける前記第2の元素の含有率が、酸化物換算で、1モル%以上30モル%以下である請求項1に記載のガラスの製造方法。

【請求項8】
前記ガラスが、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素から選ばれる少なくとも1種をさらに含む請求項1に記載のガラスの製造方法。

【請求項9】
前記レーザを照射するガラスを、前記第1の元素の化合物と、前記第2の元素の単体、または、含まれる酸素が化学量論比未満である前記第2の元素の化合物と、を含む原料を熔融して形成する、請求項1に記載のガラスの製造方法。

【請求項10】
前記レーザの照射により前記第1の元素を析出させたガラスを、さらに熱処理する、請求項1に記載のガラスの製造方法。

【請求項11】
前記熱処理の温度が、前記ガラスのガラス転移温度(Tg)以上結晶化温度(Tc)以下である請求項10に記載のガラスの製造方法。

【請求項12】
網目形成体である第1の元素が内部に析出したガラスの製造方法であって、
前記第1の元素の化合物と、前記第1の元素よりも標準酸化還元電位が負に大きい第2の元素の単体、または、含まれる酸素が化学量論比未満である前記第2の元素の化合物と、を含む原料を熔融してガラスを形成し、
前記形成したガラスに、繰り返し周波数が異なる2種以上のフェムト秒レーザを照射して、前記ガラスの内部に前記第1の元素を析出させる、ガラスの製造方法。
産業区分
  • 窯業
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008505152thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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