蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法
【課題】従来の中屈折率の蒸着材料や光学薄膜が有していた、水分や二酸化炭素との化学反応性、組成ズレ、光吸収及び溶融性における問題点がすべて解消された、蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法。
【解決手段】ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に１.８〜２.１の屈折率を有する光学薄膜を形成するための蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学薄膜とは、光の波長程度の厚みをもつ膜において発生する光の干渉現象を応用し、反射防止や増反射等の光学的機能を付与させるよう形成した薄膜のことをいう。
【０００３】
このような光学薄膜は、所望の光学的機能を発現させるべく予め設計された膜構成に基づき、ガラスやプラスチック等の基材上に単層膜、あるいは二〜百層程度の積層膜を設けることにより形成される。これにより、レンズやプリズム等の光学部材に、反射防止、増反射、あるいは偏光制御等の光学的機能を付与することができる。
【０００４】
このような光学薄膜の形成方法には、真空蒸着法やスパッタリング法などの気相法を挙げることができるが、成膜速度やコストの点で優れた真空蒸着法が用いられることが多い。真空蒸着法では、ボートやるつぼ等の容器に装填された蒸着材料を真空中で抵抗加熱や電子ビーム加熱等の加熱手段により蒸発させることで、基材上に膜を形成する。
【０００５】
蒸着材料のうち、屈折率が１.６〜２.０程度の光学薄膜を形成させることができる材料は、中屈折率材料と呼ばれる。屈折率が１.６程度の材料ではＡｌ２Ｏ３が公知である。
【０００６】
また、Ａｌ２Ｏ３より屈折率の高い材料として、単成分系では、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３が公知である。しかしながら、これらの材料には、以下に掲げる２つの問題点がある。
【０００７】
ＭｇＯとＬａ２Ｏ３は、塩基性が強く、それらの膜は大気中の水分や二酸化炭素と化学反応して白濁してしまうため、光学部品に利用することが非常に困難である。さらに、Ｌａ２Ｏ３の場合は、前記の化学反応性が特に高く、大気中に放置していると成形体としての蒸着材料自体が膨張し崩れて粉状になってしまうため、大気と遮断された状態で保管しなければならず、設備や管理の面で多大な労力を要する。
【０００８】
蒸着材料の熱的性質として、融点が蒸発温度よりも十分に低いこと、すなわち完全な溶融状態を経て蒸発する（溶融性を有する）ものであれば、蒸発速度の制御が格段にし易くなる。しかしながら、ＭｇＯとＹ２Ｏ３では、その性質が無く、均質な薄膜を形成することが難しい。
【０００９】
一方、多成分系の蒸着材料がいくつか開示されている。しかしながら、多成分系を真空蒸着に用いた場合、各成分の蒸気圧差に起因するためか、蒸気の組成が材料の組成と一致せず、使用時間や使用回数とともに膜の組成も変化、すなわち組成ズレを起こし、ひいては光学特性も再現されない結果となることがほとんどである。開示されているＡｌ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系やＡｌ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３系も、例に漏れず組成ズレを起こすという問題点がある（例えば特許文献１〜２）。
【００１０】
また、多成分系ではＡｌ２Ｏ３−Ｓｍ２Ｏ３系も開示されており、これは組成ズレを起こさないとされている。ただし、紫外域においては光吸収を生じるため、紫外域用の光学部品には適さないという、別の課題がある（例えば特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−１８４７３０
【特許文献２】特開２００４−２８７２７２
【特許文献３】特開２０００−１７１６０９
【００１２】
本発明者らは、従来の中屈折率材料が有する課題が解決された蒸着材料を開発するにあたり鋭意検討したところ、まず、単成分系である酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）に注目するに至った。
【００１３】
Ｇｄ２Ｏ３は、これまで蒸着材料としてはほとんど使用されていなかった物質であるが、上掲した四点の課題のうち、水分や二酸化炭素との化学反応性、組成ズレ、及び光吸収の三点においては何ら問題のないことが、本発明者らによって明らかとなった。しかしながら、もう一点の溶融性においては不十分であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、従来の中屈折率の蒸着材料や光学薄膜が有していた問題点がすべて解消され、かつ、前記のＧｄ２Ｏ３の有する問題点も解決された、蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、以下に掲げるものである。
１．ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ（Ｔａ／Ｇｄのモル比）≦９０／１０の実数、（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする蒸着材料。
２．ｙ＝（３＋５ｘ）／２である上記１に記載の蒸着材料。
３．２０／８０≦ｘ≦４０／６０である上記１又は２に記載の蒸着材料。
４．上記１に記載の蒸着材料を製造する方法であって、（１）酸化ガドリニウム及び／または金属ガドリニウムと、（２）酸化タンタル、亜酸化タンタル、金属タンタルからなる群から選ばれる１または２以上とを、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０、かつ、ｙが（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２となるように混合することを特徴とする方法。
５．上記２に記載の蒸着材料を製造する方法であって、酸化ガドリニウムと酸化タンタルを、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０となるように混合することを特徴とする方法。
６．上記３に記載の蒸着材料を製造する方法であって、（１）酸化ガドリニウム及び／または金属ガドリニウムと、（２）酸化タンタル、亜酸化タンタル、金属タンタルからなる群から選ばれる１または２以上とを、ガドリニウムとタンタルのモル比が８０：２０〜６０：４０となるように混合することを特徴とする方法。
７．ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、ｙ＝（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする光学薄膜。
８．上記１〜３のいずれかに記載の蒸着材料を真空蒸着することにより光学薄膜を得ることを特徴とする光学薄膜の製造方法。
９．上記４〜６のいずれかに記載の方法より得られる蒸着材料を真空蒸着することにより光学薄膜を得ることを特徴とする光学薄膜の製造方法。
１０．上記８の方法により得られる光学薄膜。
１１．上記９の方法により得られる光学薄膜。
【００１６】
本発明者らは、ガドリニウムとタンタルを所定割合で配合した二成分系の酸化物蒸着材料により、前記した課題の全てが解消されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下の特徴を有する蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法を提供することができる。
（１）ｎ＝１.８〜２.１の光学薄膜を形成することができる。
（２）大気中の水分や二酸化炭素と化学反応しないので、蒸着材料は、特別な設備や管理手段を用いなくとも大気中に長期間保管することができる。また、光学薄膜は、白濁化しないので、何ら問題なく光学部品に利用することができる。
（３）溶融性の蒸着材料であるため、均質な薄膜を容易に得ることができる。
（４）繰り返し使用しても蒸着材料の組成ズレが起こらず、ひいては得られる光学薄膜の組成ズレも生じない。
（５）近赤外域や可視域のみならず、近紫外域（波長２８０ｎｍまで）においても光吸収が無い。即ち、近紫外域用の光学部品にも利用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第１の態様である蒸着材料は、ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ（Ｔａ／Ｇｄのモル比）≦９０／１０の実数、（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされる組成を有することを特徴としている。ＧｄＴａxＯyとは、ガドリニウム、タンタル、及び酸素から成る物質群をいい、具体的には、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５の混合物、Ｇｄ３ＴａＯ７やＧｄＴａＯ４等の複合酸化物、これら複合酸化物２種以上からなる混合物、Ｇｄ２Ｏ３と上記複合酸化物の混合物、Ｔａ２Ｏ５と上記複合酸化物の混合物、等の化学量論の酸化状態〔ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕の物質群を指す。また、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５と金属Ｔａの混合物、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５と金属Ｇｄの混合物、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ４（＝ＴａＯ２）の混合物、Ｇｄ２Ｏ３と金属Ｔａの混合物、金属ＧｄとＴａＯ２の混合物、Ｇｄ３ＴａＯ７と金属Ｔａとの混合物、ＧｄＴａＯ４とＴａＯ２の混合物、等の亜酸化状態〔ｙ＜（３＋５ｘ）／２〕であってもよい。あるいは逆に少しなら過酸化状態でも問題はない。なお、このような混合及び複合状態は、Ｘ線回折測定によって特定することができる。
【００１９】
ＧｄとＴａの組成比（モル比）を示すｘ（Ｔａ／Ｇｄ）は、１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数を満足する必要があり、当該範囲からから外れた場合には以下に示すように、前述した発明の効果が損なわれる。すなわちｘ＜１０／９０の場合には、溶融性が低く、均質な薄膜を得ることが難しく、ｘ＞９０／１０の場合には、可視域に吸収が発生してしまう。また、蒸着材料の酸化状態を示すｙ（酸素数）は、（３＋３ｘ）／２が下限値であり、当該値を下回る場合にも、可視域に吸収が発生してしまう。
【００２０】
ｙは、連続使用での組成ズレがさらに小さくなり、より長期に亘る使用が可能となる点で、化学量論数である（３＋５ｘ）／２が好ましい。また、ｘも、同じ点から、１０／９０≦ｘ≦６０／４０が好ましく、２０／８０≦ｘ≦４０／６０がさらに好ましい。
【００２１】
また、繰り返して成膜を行う際には、その時点までの成膜に用いて減った分だけ蒸着材料を継ぎ足し、溶融固化させて再度成膜を行う、という工程がよく行われる。よって、一度になるべく多量の蒸着材料を継ぎ足すことができれば継ぎ足しの頻度が低くなり、作業性を向上させることができる。そのためには、第一に、できるだけ高密度の蒸着材料を用いればよく、蒸着材料の形態として、粉体よりは、その粉体を造粒や圧縮等することで得られる成形体や、焼成あるいは溶融固化することで得られる焼結体や溶融体が好ましい。さらに、前記の成形体を焼成あるいは溶融固化して得られる焼結体や溶融体であれば、なお好ましい。第二に、かさ密度もなるべく高くなるように、蒸着材料の形状は粒状であり、その粒径は０.１〜１０ｍｍの範囲に収めることが好ましい。０.５〜５ｍｍであるとさらに好ましい。なお、粉体であり、あるいは、粒径が０.１ｍｍ未満であると、溶融や蒸着の時にスプラッシュが発生しやすく、その点からも好ましくない。
【００２２】
本発明の蒸着材料は次のようにして製造することができる。化学量論のｙ＝（３＋５ｘ）／２の場合は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）と酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の原料をガドリニウムとタンタル（Ｇｄ：Ｔａ）のモル比が９０：１０〜１０：９０となるように混合すればよい。一方、亜酸化状態とする場合は、原料は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）及び／または金属ガドリニウム（Ｇｄ）と、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、亜酸化タンタル（ＴａＯ２、ＴａＯ等）、金属タンタル（Ｔａ）からなる群から選ばれる１または２以上とを、原料全体で、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０、かつ、ｙが（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２となるように適宜選択し、混合すればよい。例えば、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５と金属Ｔａを混合した構成、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５とＴａＯを混合した構成、Ｇｄ２Ｏ３とＴａＯ２を混合した構成、金属ＧｄとＴａ２Ｏ５を混合した構成、金属ＧｄとＴａＯ２を混合した構成、Ｇｄ２Ｏ３と金属ＧｄとＴａ２Ｏ５を混合した構成、等を挙げることができる。
【００２３】
このようにして得られる原料混合物は、そのまま蒸着に用いることも可能であるが、さらに成形あるいは焼成することが好ましく、成形を経た上で焼成することがなお好ましい。また、０.１〜１０ｍｍ、より好ましくは０.５〜５ｍｍの粒状に成形することが好ましい。前述のとおり、蒸着材料の継ぎ足しの頻度を低くし、また、スプラッシュの発生を低減することができるためである。なお、原料混合物あるいはその成形体を溶融固化して溶融体を得ることは、後述するように、製造における手間や生産性の点から、好ましくない。
【００２４】
原料は、特に限定されるものではないが、造粒や圧縮のし易さ（加工性）、焼結の進み易さ、等を勘案すれば、粉体状であることが好ましい。また、粉体の扱い易さ（流動性）の点で、Ｇｄ２Ｏ３やＴａ２Ｏ５の原料では、それらの粒径は、０.１〜１０μｍであることが好ましい。
【００２５】
成形は、造粒や圧縮等の公知の加工手段を用いてすることができる。
【００２６】
焼成において、焼成温度は１２００〜２０００℃の範囲であることが好ましい。１２００℃未満の場合、焼結がほとんど進まず、蒸着材料の高密度化がほとんど起こらない。一方、２０００℃を超える場合には、焼結体同士が融着し所望の粒径より粗大な焼結体が得られてしまうため、焼成後に粉砕する必要が生じ、仕上げに手間がかかる。さらに、焼結体の反応容器への貼り付きも生じ、生産性が低下する。ゆえに、２０００℃を超える高温が当然に必要である溶融固化は、上述したとおり、製造上は好ましくない。また、焼成工程は様々な雰囲気下で行うことができる。例えば、真空雰囲気、大気中、あるいはＡｒ等の不活性ガス雰囲気等をあげることができる。なお、酸化物を真空雰囲気で焼成した場合は、一般に酸素の脱離がしばしば見られる。本発明の蒸着材料ではその脱離はほとんど起こらないので、焼成の前後で酸素数ｙは変化しないといえる。焼成前後での酸素数の変化（脱離の有無）は、真空雰囲気で焼成した後の蒸着材料の重量と、それを大気中や酸素雰囲気で焼成した後の重量とを比較することによって評価することができる。
【００２７】
また、本発明の第２の態様である光学薄膜は、ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、ｙ＝（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされる組成を有することを特徴とする。なお、ｙは光吸収が著しく大きくなる等の実用上の不都合が生じない限り、厳密に化学量論数〔ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕である必要はない。
【００２８】
本発明の光学薄膜は、本発明の蒸着材料を用い、公知の基材上に真空蒸着することによって形成することができる。真空蒸着法は、抵抗加熱蒸着法と電子ビーム蒸着法のどちらでもよいが、電子ビーム蒸着法の方が蒸着速度の制御もし易く、好適である。なお、この真空蒸着法には、この方法に成膜加工上の補助手段が追加されたイオンプレーティング法やイオンアシスト法も含まれる。
【００２９】
本発明の光学薄膜の製造方法によれば、屈折率が１.８〜２.１であり、白濁化が起こらず、組成ズレがなく、均質であり、さらに近赤外域や可視域のみならず近紫外域の光をも吸収しない光学薄膜を形成することができる。
【００３０】
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３１】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が７０：３０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１８００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ３／７Ｏ１８／７〔ｘ＝３０／７０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００３２】
この蒸着材料を銅製のハースライナー（４５ｍｍφ×１５ｍｍｔ）に装填し、そのハースライナーを市販の真空蒸着装置内にセットし、装置内を１.０×１０−３Ｐａになるまで排気した後、蒸着材料を電子ビーム加熱により溶融し、溶融固化物を形成した。次いで、全圧が１.０×１０−２Ｐａになるように酸素を導入し、再度、電子ビームを前記溶融固化物に照射し、蒸着材料の蒸気を発生させ、予め装置内にセットし３００℃に加熱していた石英ガラス基材上に膜厚が２５０ｎｍになるまで成膜した。この成膜を基材のみを交換しつつ蒸着材料は一切継ぎ足すことなく３回行った。なお、成膜時の電子ビームは、加速電圧が−６ｋＶ、エミッション電流値が４３０ｍＡの条件で照射した。
【００３３】
得られた膜について、分光光度計により波長２５０ｎｍ〜３０００ｎｍにおける透過率（Ｔ％）および絶対反射率（Ｒ％）を測定し、波長５５０ｎｍにおける屈折率を求めた。また、膜の光吸収率Ａ〔１００−（Ｒ＋Ｔ）〕％を評価した。さらに、成膜後の蒸着材料（溶融面）の形状を目視で観察し形状が平坦な場合、材料の溶融性が優れるとした。
【００３４】
結果を表１に示すが、膜組成が極めて安定していることにより、その屈折率はいずれも１.９６と一定の値であった。また、２８０ｎｍ〜３０００ｎｍの波長において光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例２】
【００３５】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が８０：２０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１８００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ１／４Ｏ１７／８〔ｘ＝２０／８０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００３６】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００３７】
表１に示すように、得られた膜の屈折率は一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例３】
【００３８】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が６０：４０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１７５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ２／３Ｏ１９／６〔ｘ＝４０／６０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００３９】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００４０】
表１に示すように、得られた膜の屈折率は一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例４】
【００４１】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が９０：１０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１８５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ１／９Ｏ１６／９〔ｘ＝１０／９０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００４２】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００４３】
表１に示すように、得られた膜の屈折率はほぼ一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例５】
【００４４】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が４０：６０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１６５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ３／２Ｏ２１／４〔ｘ＝６０／４０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００４５】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００４６】
表１に示すように、得られた膜の屈折率はほぼ一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例６】
【００４７】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が１０：９０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１６５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ９Ｏ２４〔ｘ＝９０／１０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００４８】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００４９】
表１に示すように、得られた膜の屈折率はほぼ一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例７】
【００５０】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体と、純度９９.９％、粒度−３２５ｍｅｓｈの金属Ｔａ粉体を、モル比がＧｄ２Ｏ３：Ｔａ２Ｏ５：Ｔａ２＝７０：１８：１２〔Ｇｄ：Ｔａのモル比は、７０：（１８＋１２）＝７０：３０〕となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１７００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ３／７Ｏ１５／７〔ｘ＝３０／７０、ｙ＝（３＋３ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００５１】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００５２】
表１に示すように、得られた膜の屈折率はほぼ一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【００５３】
比較例１
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が９５：５となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１８５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ１／１９Ｏ３１／１９〔ｘ＝５／９５、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００５４】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜しようとしたが、溶融性が低く、成膜時間と共に材料が凸凹を呈し、成膜速度を一定に保てなくなったため、成膜を中止した。
【００５５】
比較例２
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が５：９５となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１７００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ１９Ｏ４９〔ｘ＝９５／５、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００５６】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。成膜の工程は問題なく行うことができるが、形成された薄膜は可視域において光吸収があった。
【００５７】
比較例３
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体と、純度９９.９％、粒度−３２５ｍｅｓｈの金属Ｔａ粉体を、モル比がＧｄ２Ｏ３：Ｔａ２Ｏ５：Ｔａ２＝７０：１２：１８〔Ｇｄ：Ｔａのモル比は、７０：（１２＋１８）＝７０：３０〕となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１７００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ３／７Ｏ２７／１４〔ｘ＝３０／７０、ｙ＝（３＋２ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００５８】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。成膜の工程は問題なく行うことができるが、形成された薄膜は可視域において光吸収があった。
【００５９】
比較例４
酸化アルミニウムと酸化ランタンを組成がＬａＡｌＯ３となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１６００℃で４時間焼成した。
【００６０】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。成膜の工程、光吸収には問題は無かったが、表１に示すように成膜を繰り返す度に屈折率が低くなることが確認された。これは成膜回数と共に、膜の組成がＡｌリッチになっていくことに起因している。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の光学薄膜は、レンズやプリズム等の光学部材に、反射防止、増反射、あるいは偏光制御等の光学的機能を付与することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に１.８〜２.１の屈折率を有する光学薄膜を形成するための蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学薄膜とは、光の波長程度の厚みをもつ膜において発生する光の干渉現象を応用し、反射防止や増反射等の光学的機能を付与させるよう形成した薄膜のことをいう。
【０００３】
このような光学薄膜は、所望の光学的機能を発現させるべく予め設計された膜構成に基づき、ガラスやプラスチック等の基材上に単層膜、あるいは二〜百層程度の積層膜を設けることにより形成される。これにより、レンズやプリズム等の光学部材に、反射防止、増反射、あるいは偏光制御等の光学的機能を付与することができる。
【０００４】
このような光学薄膜の形成方法には、真空蒸着法やスパッタリング法などの気相法を挙げることができるが、成膜速度やコストの点で優れた真空蒸着法が用いられることが多い。真空蒸着法では、ボートやるつぼ等の容器に装填された蒸着材料を真空中で抵抗加熱や電子ビーム加熱等の加熱手段により蒸発させることで、基材上に膜を形成する。
【０００５】
蒸着材料のうち、屈折率が１.６〜２.０程度の光学薄膜を形成させることができる材料は、中屈折率材料と呼ばれる。屈折率が１.６程度の材料ではＡｌ２Ｏ３が公知である。
【０００６】
また、Ａｌ２Ｏ３より屈折率の高い材料として、単成分系では、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３が公知である。しかしながら、これらの材料には、以下に掲げる２つの問題点がある。
【０００７】
ＭｇＯとＬａ２Ｏ３は、塩基性が強く、それらの膜は大気中の水分や二酸化炭素と化学反応して白濁してしまうため、光学部品に利用することが非常に困難である。さらに、Ｌａ２Ｏ３の場合は、前記の化学反応性が特に高く、大気中に放置していると成形体としての蒸着材料自体が膨張し崩れて粉状になってしまうため、大気と遮断された状態で保管しなければならず、設備や管理の面で多大な労力を要する。
【０００８】
蒸着材料の熱的性質として、融点が蒸発温度よりも十分に低いこと、すなわち完全な溶融状態を経て蒸発する（溶融性を有する）ものであれば、蒸発速度の制御が格段にし易くなる。しかしながら、ＭｇＯとＹ２Ｏ３では、その性質が無く、均質な薄膜を形成することが難しい。
【０００９】
一方、多成分系の蒸着材料がいくつか開示されている。しかしながら、多成分系を真空蒸着に用いた場合、各成分の蒸気圧差に起因するためか、蒸気の組成が材料の組成と一致せず、使用時間や使用回数とともに膜の組成も変化、すなわち組成ズレを起こし、ひいては光学特性も再現されない結果となることがほとんどである。開示されているＡｌ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系やＡｌ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３系も、例に漏れず組成ズレを起こすという問題点がある（例えば特許文献１〜２）。
【００１０】
また、多成分系ではＡｌ２Ｏ３−Ｓｍ２Ｏ３系も開示されており、これは組成ズレを起こさないとされている。ただし、紫外域においては光吸収を生じるため、紫外域用の光学部品には適さないという、別の課題がある（例えば特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−１８４７３０
【特許文献２】特開２００４−２８７２７２
【特許文献３】特開２０００−１７１６０９
【００１２】
本発明者らは、従来の中屈折率材料が有する課題が解決された蒸着材料を開発するにあたり鋭意検討したところ、まず、単成分系である酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）に注目するに至った。
【００１３】
Ｇｄ２Ｏ３は、これまで蒸着材料としてはほとんど使用されていなかった物質であるが、上掲した四点の課題のうち、水分や二酸化炭素との化学反応性、組成ズレ、及び光吸収の三点においては何ら問題のないことが、本発明者らによって明らかとなった。しかしながら、もう一点の溶融性においては不十分であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、従来の中屈折率の蒸着材料や光学薄膜が有していた問題点がすべて解消され、かつ、前記のＧｄ２Ｏ３の有する問題点も解決された、蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、以下に掲げるものである。
１．ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ（Ｔａ／Ｇｄのモル比）≦９０／１０の実数、（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする蒸着材料。
２．ｙ＝（３＋５ｘ）／２である上記１に記載の蒸着材料。
３．２０／８０≦ｘ≦４０／６０である上記１又は２に記載の蒸着材料。
４．上記１に記載の蒸着材料を製造する方法であって、（１）酸化ガドリニウム及び／または金属ガドリニウムと、（２）酸化タンタル、亜酸化タンタル、金属タンタルからなる群から選ばれる１または２以上とを、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０、かつ、ｙが（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２となるように混合することを特徴とする方法。
５．上記２に記載の蒸着材料を製造する方法であって、酸化ガドリニウムと酸化タンタルを、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０となるように混合することを特徴とする方法。
６．上記３に記載の蒸着材料を製造する方法であって、（１）酸化ガドリニウム及び／または金属ガドリニウムと、（２）酸化タンタル、亜酸化タンタル、金属タンタルからなる群から選ばれる１または２以上とを、ガドリニウムとタンタルのモル比が８０：２０〜６０：４０となるように混合することを特徴とする方法。
７．ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、ｙ＝（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする光学薄膜。
８．上記１〜３のいずれかに記載の蒸着材料を真空蒸着することにより光学薄膜を得ることを特徴とする光学薄膜の製造方法。
９．上記４〜６のいずれかに記載の方法より得られる蒸着材料を真空蒸着することにより光学薄膜を得ることを特徴とする光学薄膜の製造方法。
１０．上記８の方法により得られる光学薄膜。
１１．上記９の方法により得られる光学薄膜。
【００１６】
本発明者らは、ガドリニウムとタンタルを所定割合で配合した二成分系の酸化物蒸着材料により、前記した課題の全てが解消されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下の特徴を有する蒸着材料、光学薄膜及びそれらの製造方法を提供することができる。
（１）ｎ＝１.８〜２.１の光学薄膜を形成することができる。
（２）大気中の水分や二酸化炭素と化学反応しないので、蒸着材料は、特別な設備や管理手段を用いなくとも大気中に長期間保管することができる。また、光学薄膜は、白濁化しないので、何ら問題なく光学部品に利用することができる。
（３）溶融性の蒸着材料であるため、均質な薄膜を容易に得ることができる。
（４）繰り返し使用しても蒸着材料の組成ズレが起こらず、ひいては得られる光学薄膜の組成ズレも生じない。
（５）近赤外域や可視域のみならず、近紫外域（波長２８０ｎｍまで）においても光吸収が無い。即ち、近紫外域用の光学部品にも利用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第１の態様である蒸着材料は、ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ（Ｔａ／Ｇｄのモル比）≦９０／１０の実数、（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされる組成を有することを特徴としている。ＧｄＴａxＯyとは、ガドリニウム、タンタル、及び酸素から成る物質群をいい、具体的には、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５の混合物、Ｇｄ３ＴａＯ７やＧｄＴａＯ４等の複合酸化物、これら複合酸化物２種以上からなる混合物、Ｇｄ２Ｏ３と上記複合酸化物の混合物、Ｔａ２Ｏ５と上記複合酸化物の混合物、等の化学量論の酸化状態〔ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕の物質群を指す。また、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５と金属Ｔａの混合物、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５と金属Ｇｄの混合物、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ４（＝ＴａＯ２）の混合物、Ｇｄ２Ｏ３と金属Ｔａの混合物、金属ＧｄとＴａＯ２の混合物、Ｇｄ３ＴａＯ７と金属Ｔａとの混合物、ＧｄＴａＯ４とＴａＯ２の混合物、等の亜酸化状態〔ｙ＜（３＋５ｘ）／２〕であってもよい。あるいは逆に少しなら過酸化状態でも問題はない。なお、このような混合及び複合状態は、Ｘ線回折測定によって特定することができる。
【００１９】
ＧｄとＴａの組成比（モル比）を示すｘ（Ｔａ／Ｇｄ）は、１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数を満足する必要があり、当該範囲からから外れた場合には以下に示すように、前述した発明の効果が損なわれる。すなわちｘ＜１０／９０の場合には、溶融性が低く、均質な薄膜を得ることが難しく、ｘ＞９０／１０の場合には、可視域に吸収が発生してしまう。また、蒸着材料の酸化状態を示すｙ（酸素数）は、（３＋３ｘ）／２が下限値であり、当該値を下回る場合にも、可視域に吸収が発生してしまう。
【００２０】
ｙは、連続使用での組成ズレがさらに小さくなり、より長期に亘る使用が可能となる点で、化学量論数である（３＋５ｘ）／２が好ましい。また、ｘも、同じ点から、１０／９０≦ｘ≦６０／４０が好ましく、２０／８０≦ｘ≦４０／６０がさらに好ましい。
【００２１】
また、繰り返して成膜を行う際には、その時点までの成膜に用いて減った分だけ蒸着材料を継ぎ足し、溶融固化させて再度成膜を行う、という工程がよく行われる。よって、一度になるべく多量の蒸着材料を継ぎ足すことができれば継ぎ足しの頻度が低くなり、作業性を向上させることができる。そのためには、第一に、できるだけ高密度の蒸着材料を用いればよく、蒸着材料の形態として、粉体よりは、その粉体を造粒や圧縮等することで得られる成形体や、焼成あるいは溶融固化することで得られる焼結体や溶融体が好ましい。さらに、前記の成形体を焼成あるいは溶融固化して得られる焼結体や溶融体であれば、なお好ましい。第二に、かさ密度もなるべく高くなるように、蒸着材料の形状は粒状であり、その粒径は０.１〜１０ｍｍの範囲に収めることが好ましい。０.５〜５ｍｍであるとさらに好ましい。なお、粉体であり、あるいは、粒径が０.１ｍｍ未満であると、溶融や蒸着の時にスプラッシュが発生しやすく、その点からも好ましくない。
【００２２】
本発明の蒸着材料は次のようにして製造することができる。化学量論のｙ＝（３＋５ｘ）／２の場合は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）と酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の原料をガドリニウムとタンタル（Ｇｄ：Ｔａ）のモル比が９０：１０〜１０：９０となるように混合すればよい。一方、亜酸化状態とする場合は、原料は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）及び／または金属ガドリニウム（Ｇｄ）と、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、亜酸化タンタル（ＴａＯ２、ＴａＯ等）、金属タンタル（Ｔａ）からなる群から選ばれる１または２以上とを、原料全体で、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０、かつ、ｙが（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２となるように適宜選択し、混合すればよい。例えば、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５と金属Ｔａを混合した構成、Ｇｄ２Ｏ３とＴａ２Ｏ５とＴａＯを混合した構成、Ｇｄ２Ｏ３とＴａＯ２を混合した構成、金属ＧｄとＴａ２Ｏ５を混合した構成、金属ＧｄとＴａＯ２を混合した構成、Ｇｄ２Ｏ３と金属ＧｄとＴａ２Ｏ５を混合した構成、等を挙げることができる。
【００２３】
このようにして得られる原料混合物は、そのまま蒸着に用いることも可能であるが、さらに成形あるいは焼成することが好ましく、成形を経た上で焼成することがなお好ましい。また、０.１〜１０ｍｍ、より好ましくは０.５〜５ｍｍの粒状に成形することが好ましい。前述のとおり、蒸着材料の継ぎ足しの頻度を低くし、また、スプラッシュの発生を低減することができるためである。なお、原料混合物あるいはその成形体を溶融固化して溶融体を得ることは、後述するように、製造における手間や生産性の点から、好ましくない。
【００２４】
原料は、特に限定されるものではないが、造粒や圧縮のし易さ（加工性）、焼結の進み易さ、等を勘案すれば、粉体状であることが好ましい。また、粉体の扱い易さ（流動性）の点で、Ｇｄ２Ｏ３やＴａ２Ｏ５の原料では、それらの粒径は、０.１〜１０μｍであることが好ましい。
【００２５】
成形は、造粒や圧縮等の公知の加工手段を用いてすることができる。
【００２６】
焼成において、焼成温度は１２００〜２０００℃の範囲であることが好ましい。１２００℃未満の場合、焼結がほとんど進まず、蒸着材料の高密度化がほとんど起こらない。一方、２０００℃を超える場合には、焼結体同士が融着し所望の粒径より粗大な焼結体が得られてしまうため、焼成後に粉砕する必要が生じ、仕上げに手間がかかる。さらに、焼結体の反応容器への貼り付きも生じ、生産性が低下する。ゆえに、２０００℃を超える高温が当然に必要である溶融固化は、上述したとおり、製造上は好ましくない。また、焼成工程は様々な雰囲気下で行うことができる。例えば、真空雰囲気、大気中、あるいはＡｒ等の不活性ガス雰囲気等をあげることができる。なお、酸化物を真空雰囲気で焼成した場合は、一般に酸素の脱離がしばしば見られる。本発明の蒸着材料ではその脱離はほとんど起こらないので、焼成の前後で酸素数ｙは変化しないといえる。焼成前後での酸素数の変化（脱離の有無）は、真空雰囲気で焼成した後の蒸着材料の重量と、それを大気中や酸素雰囲気で焼成した後の重量とを比較することによって評価することができる。
【００２７】
また、本発明の第２の態様である光学薄膜は、ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、ｙ＝（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされる組成を有することを特徴とする。なお、ｙは光吸収が著しく大きくなる等の実用上の不都合が生じない限り、厳密に化学量論数〔ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕である必要はない。
【００２８】
本発明の光学薄膜は、本発明の蒸着材料を用い、公知の基材上に真空蒸着することによって形成することができる。真空蒸着法は、抵抗加熱蒸着法と電子ビーム蒸着法のどちらでもよいが、電子ビーム蒸着法の方が蒸着速度の制御もし易く、好適である。なお、この真空蒸着法には、この方法に成膜加工上の補助手段が追加されたイオンプレーティング法やイオンアシスト法も含まれる。
【００２９】
本発明の光学薄膜の製造方法によれば、屈折率が１.８〜２.１であり、白濁化が起こらず、組成ズレがなく、均質であり、さらに近赤外域や可視域のみならず近紫外域の光をも吸収しない光学薄膜を形成することができる。
【００３０】
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３１】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が７０：３０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１８００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ３／７Ｏ１８／７〔ｘ＝３０／７０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００３２】
この蒸着材料を銅製のハースライナー（４５ｍｍφ×１５ｍｍｔ）に装填し、そのハースライナーを市販の真空蒸着装置内にセットし、装置内を１.０×１０−３Ｐａになるまで排気した後、蒸着材料を電子ビーム加熱により溶融し、溶融固化物を形成した。次いで、全圧が１.０×１０−２Ｐａになるように酸素を導入し、再度、電子ビームを前記溶融固化物に照射し、蒸着材料の蒸気を発生させ、予め装置内にセットし３００℃に加熱していた石英ガラス基材上に膜厚が２５０ｎｍになるまで成膜した。この成膜を基材のみを交換しつつ蒸着材料は一切継ぎ足すことなく３回行った。なお、成膜時の電子ビームは、加速電圧が−６ｋＶ、エミッション電流値が４３０ｍＡの条件で照射した。
【００３３】
得られた膜について、分光光度計により波長２５０ｎｍ〜３０００ｎｍにおける透過率（Ｔ％）および絶対反射率（Ｒ％）を測定し、波長５５０ｎｍにおける屈折率を求めた。また、膜の光吸収率Ａ〔１００−（Ｒ＋Ｔ）〕％を評価した。さらに、成膜後の蒸着材料（溶融面）の形状を目視で観察し形状が平坦な場合、材料の溶融性が優れるとした。
【００３４】
結果を表１に示すが、膜組成が極めて安定していることにより、その屈折率はいずれも１.９６と一定の値であった。また、２８０ｎｍ〜３０００ｎｍの波長において光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例２】
【００３５】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が８０：２０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１８００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ１／４Ｏ１７／８〔ｘ＝２０／８０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００３６】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００３７】
表１に示すように、得られた膜の屈折率は一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例３】
【００３８】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が６０：４０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１７５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ２／３Ｏ１９／６〔ｘ＝４０／６０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００３９】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００４０】
表１に示すように、得られた膜の屈折率は一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例４】
【００４１】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が９０：１０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１８５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ１／９Ｏ１６／９〔ｘ＝１０／９０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００４２】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００４３】
表１に示すように、得られた膜の屈折率はほぼ一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例５】
【００４４】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が４０：６０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１６５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ３／２Ｏ２１／４〔ｘ＝６０／４０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００４５】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００４６】
表１に示すように、得られた膜の屈折率はほぼ一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例６】
【００４７】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が１０：９０となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１６５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ９Ｏ２４〔ｘ＝９０／１０、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００４８】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００４９】
表１に示すように、得られた膜の屈折率はほぼ一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【実施例７】
【００５０】
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体と、純度９９.９％、粒度−３２５ｍｅｓｈの金属Ｔａ粉体を、モル比がＧｄ２Ｏ３：Ｔａ２Ｏ５：Ｔａ２＝７０：１８：１２〔Ｇｄ：Ｔａのモル比は、７０：（１８＋１２）＝７０：３０〕となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１７００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ３／７Ｏ１５／７〔ｘ＝３０／７０、ｙ＝（３＋３ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００５１】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。
【００５２】
表１に示すように、得られた膜の屈折率はほぼ一定であり、光吸収も認められず、溶融面の形状も平坦であった。
【００５３】
比較例１
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が９５：５となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１８５０℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ１／１９Ｏ３１／１９〔ｘ＝５／９５、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００５４】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜しようとしたが、溶融性が低く、成膜時間と共に材料が凸凹を呈し、成膜速度を一定に保てなくなったため、成膜を中止した。
【００５５】
比較例２
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体とをＧｄ：Ｔａのモル比が５：９５となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１７００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ１９Ｏ４９〔ｘ＝９５／５、ｙ＝（３＋５ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００５６】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。成膜の工程は問題なく行うことができるが、形成された薄膜は可視域において光吸収があった。
【００５７】
比較例３
純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＧｄ２Ｏ３粉体と純度９９.９９％、粒径約２.０μｍのＴａ２Ｏ5粉体と、純度９９.９％、粒度−３２５ｍｅｓｈの金属Ｔａ粉体を、モル比がＧｄ２Ｏ３：Ｔａ２Ｏ５：Ｔａ２＝７０：１２：１８〔Ｇｄ：Ｔａのモル比は、７０：（１２＋１８）＝７０：３０〕となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１７００℃で４時間焼成し、ＧｄＴａ３／７Ｏ２７／１４〔ｘ＝３０／７０、ｙ＝（３＋２ｘ）／２〕で表わされる組成の蒸着材料を作製した。
【００５８】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。成膜の工程は問題なく行うことができるが、形成された薄膜は可視域において光吸収があった。
【００５９】
比較例４
酸化アルミニウムと酸化ランタンを組成がＬａＡｌＯ３となるように混合し、０.５〜５ｍｍの粒状に造粒し、真空雰囲気下にて１６００℃で４時間焼成した。
【００６０】
この蒸着材料を用い、実施例１と同じ条件にて成膜を行った。成膜の工程、光吸収には問題は無かったが、表１に示すように成膜を繰り返す度に屈折率が低くなることが確認された。これは成膜回数と共に、膜の組成がＡｌリッチになっていくことに起因している。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の光学薄膜は、レンズやプリズム等の光学部材に、反射防止、増反射、あるいは偏光制御等の光学的機能を付与することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする蒸着材料。
【請求項２】
ｙ＝（３＋５ｘ）／２である請求項１に記載の蒸着材料。
【請求項３】
２０／８０≦ｘ≦４０／６０である請求項１又は２に記載の蒸着材料。
【請求項４】
請求項１に記載の蒸着材料を製造する方法であって、（１）酸化ガドリニウム及び／または金属ガドリニウムと、（２）酸化タンタル、亜酸化タンタル、金属タンタルからなる群から選ばれる１または２以上とを、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０、かつ、ｙが（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２となるように混合することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２に記載の蒸着材料を製造する方法であって、酸化ガドリニウムと酸化タンタルを、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０となるように混合することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３に記載の蒸着材料を製造する方法であって、（１）酸化ガドリニウム及び／または金属ガドリニウムと、（２）酸化タンタル、亜酸化タンタル、金属タンタルからなる群から選ばれる１または２以上とを、ガドリニウムとタンタルのモル比が８０：２０〜６０：４０となるように混合することを特徴とする方法。
【請求項７】
ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、ｙ＝（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする光学薄膜。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の蒸着材料を真空蒸着することにより光学薄膜を得ることを特徴とする光学薄膜の製造方法。
【請求項９】
請求項４〜６のいずれかに記載の方法より得られる蒸着材料を真空蒸着することにより光学薄膜を得ることを特徴とする光学薄膜の製造方法。
【請求項１０】
請求項８の方法により得られる光学薄膜。
【請求項１１】
請求項９の方法により得られる光学薄膜。
【請求項１】
ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする蒸着材料。
【請求項２】
ｙ＝（３＋５ｘ）／２である請求項１に記載の蒸着材料。
【請求項３】
２０／８０≦ｘ≦４０／６０である請求項１又は２に記載の蒸着材料。
【請求項４】
請求項１に記載の蒸着材料を製造する方法であって、（１）酸化ガドリニウム及び／または金属ガドリニウムと、（２）酸化タンタル、亜酸化タンタル、金属タンタルからなる群から選ばれる１または２以上とを、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０、かつ、ｙが（３＋３ｘ）／２≦ｙ≦（３＋５ｘ）／２となるように混合することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２に記載の蒸着材料を製造する方法であって、酸化ガドリニウムと酸化タンタルを、ガドリニウムとタンタルのモル比が９０：１０〜１０：９０となるように混合することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３に記載の蒸着材料を製造する方法であって、（１）酸化ガドリニウム及び／または金属ガドリニウムと、（２）酸化タンタル、亜酸化タンタル、金属タンタルからなる群から選ばれる１または２以上とを、ガドリニウムとタンタルのモル比が８０：２０〜６０：４０となるように混合することを特徴とする方法。
【請求項７】
ＧｄＴａxＯy〔１０／９０≦ｘ≦９０／１０の実数、ｙ＝（３＋５ｘ）／２の実数〕で表わされることを特徴とする光学薄膜。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の蒸着材料を真空蒸着することにより光学薄膜を得ることを特徴とする光学薄膜の製造方法。
【請求項９】
請求項４〜６のいずれかに記載の方法より得られる蒸着材料を真空蒸着することにより光学薄膜を得ることを特徴とする光学薄膜の製造方法。
【請求項１０】
請求項８の方法により得られる光学薄膜。
【請求項１１】
請求項９の方法により得られる光学薄膜。
【公開番号】特開２０１０−１８０４３１（Ｐ２０１０−１８０４３１Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２９５６（Ｐ２００９−２２９５６）
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００２３７０７５）富士チタン工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００２３７０７５）富士チタン工業株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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