[发明专利]制造AlxGa(1-x)N单晶的方法、AlxGa(1-x)N单晶和光学透镜

说明书

技术领域

本发明涉及制造Al_xGa_(1-x)N单晶的方法、Al_xGa_(1-x)N单晶和光学透镜。

背景技术

根据对以DVD为代表的光记录介质(包括磁光存储介质)的更大储存容量的要求，对于使用于记录再生的光源短波长化以及减小对应于来自半导体激光器的光的会聚点存在方法，所述光来自半导体激光器且通过聚焦透镜聚焦到记录介质上。对于这种聚焦透镜，使用玻璃如石英、氧化物如蓝宝石、金刚石等，从而对波长在紫外区域至深紫外区域(200nm至350nm)内的光显示低吸收。日本特开2003-161801号公报(专利文献1)提出了氟化物光学材料，如BaF₂(氟化钡)、CaF₂(氟化钙)、LiF(氟化锂)和NaF(氟化钠)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-161801号公报

发明内容

本发明要解决的问题

玻璃和氧化物由于低折射率而具有有限的数值孔径。因此，存在会聚点不够小的问题。上述专利文献1中公开的氟化物光学材料对在350nm以下的紫外区域内的光具有1.3至1.5的低折射率，从而使数值孔径受限。

从诸如处理小透镜表面的加工的观点来看，也存在金刚石由于其硬度而不利的问题。

迄今为止，没有提出既对在从紫外区域至大于或等于200nm且小于或等于350nm的深紫外区域内的光具有高折射率，也具有加工性的材料。也没有基于这种材料的光学透镜如聚焦透镜。

因此，本发明的目的是提供具有大折射率和加工性的Al_xGa_(1-x)N单晶，以及制造Al_xGa_(1-x)N单晶的方法。

解决问题的手段

本发明的发明人仔细研究了作为具有加工性的材料的Al_xGa_(1-x)N(0＜x≤1)单晶。作为为了提高该Al_xGa_(1-x)N单晶的折射率而锐意研究的结果，本发明人发现，该Al_xGa_(1-x)N单晶的折射率与所述Al_xGa_(1-x)N单晶中的杂质浓度相关。

制造本发明的Al_xGa_(1-x)N单晶的方法涉及通过升华而生长Al_xGa_(1-x)N(0＜x≤1)单晶，并包括下述步骤。准备底部衬底。准备高纯度的材料。升华原料从而在所述底部衬底上生长所述Al_xGa_(1-x)N单晶。

因为Al_xGa_(1-x)N单晶是根据本发明制造Al_xGa_(1-x)N单晶的方法从高纯度原料生长的，所以能够减少包含在所述Al_xGa_(1-x)N单晶中的杂质。因而，能够生长抑制了杂质的引入的高纯度Al_xGa_(1-x)N单晶。能够制造具有在300K下测得的，对波长大于或等于250nm且小于或等于300nm的光为大于或等于2.4的折射率，以及对波长大于300nm且小于350nm的为大于或等于2.3的折射率的Al_xGa_(1-x)N单晶。因为折射率与数值孔径成比例，所以能够提高所制造的Al_xGa_(1-x)N单晶的数值孔径。而且，因为Al_xGa_(1-x)N单晶的硬度低于金刚石，所以容易加工。因而，能够制造具有大折射率和加工性的Al_xGa_(1-x)N单晶。

作为本文中所用的，“高纯度原料”是指在热脱附分析等的情况下，原料中的杂质浓度小于或等于0.04wt％，优选小于或等于0.025wt％，进一步优选小于或等于0.01wt％。换言之，原料中的杂质相当于不是有意地而仅是不可避免地包含杂质的情况，以及包含小于或等于0.04wt％杂质的情况。