JP2017216380A - Ferroelectric element, thermoelectric converter, and electronic apparatus - Google Patents

Ferroelectric element, thermoelectric converter, and electronic apparatus Download PDF

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泰 土屋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric element containing a small amount of lead and low in noise.SOLUTION: A ferroelectric element 1 includes: a first electrode 3 and a second electrode 6; a first ferroelectric layer 4 provided between the first electrode 3 and the second electrode 6 and having a perovskite structure; and a second ferroelectric layer 5 provided between the first ferroelectric layer 4 and the second electrode 6 and having a perovskite structure. The first ferroelectric layer 4 has a thinner thickness and a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer 5, and the second ferroelectric layer 5 contains no lead.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、強誘電体素子、熱電気変換装置および電子機器に関するものである。   The present invention relates to a ferroelectric element, a thermoelectric conversion device, and an electronic apparatus.

温度変化によって分極し表面電荷が変化する焦電効果を示す焦電体が知られている。焦電体は熱型光検出器の熱検出素子等に活用されている。熱型光検出器は光吸収層及び熱検出素子を備えている。光吸収層は物体から放射された光を吸収し、光を熱に変換する。そして、熱検出素子が温度の変化を測定する。焦電体は強誘電体により構成されている。そして、強誘電体を電極で挟んだ形態の素子を強誘電体素子ともいう。   A pyroelectric material is known that exhibits a pyroelectric effect that changes its surface charge by polarization due to temperature change. The pyroelectric material is used as a heat detection element of a thermal photodetector. The thermal detector includes a light absorption layer and a heat detection element. The light absorbing layer absorbs light emitted from the object and converts the light into heat. Then, the heat detection element measures a change in temperature. The pyroelectric material is composed of a ferroelectric material. An element in which a ferroelectric is sandwiched between electrodes is also referred to as a ferroelectric element.

焦電体を構成する材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛が用いられてきた。この材料は構成元素に鉛を含むため、環境問題等の観点から好ましくない。そして、鉛を用いない焦電体が特許文献1に開示されている。それによると、焦電体は鉄、マンガン、ビスマス及びガドリニウムを含む酸化物を含んでいる。   As a material constituting the pyroelectric material, lead zirconate titanate has been used. Since this material contains lead as a constituent element, it is not preferable from the viewpoint of environmental problems. A pyroelectric material that does not use lead is disclosed in Patent Document 1. According to it, the pyroelectric material contains an oxide containing iron, manganese, bismuth and gadolinium.

特開2013−134081号公報JP2013-134081A

鉛を含まない焦電体はリーク電流が大きい。そして、リーク電流が大きい強誘電体素子はノイズが大きくなる。そこで、含まれる鉛の量が少なくてノイズの小さい強誘電体素子が望まれていた。   A pyroelectric material containing no lead has a large leakage current. Further, noise is increased in the ferroelectric element having a large leakage current. Therefore, a ferroelectric element with a small amount of lead and low noise has been desired.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.

[適用例1]
本適用例にかかる強誘電体素子であって、第1電極及び第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設置されペロブスカイト構造を有する第1強誘電体層と、前記第1強誘電体層と前記第2電極との間に設置されペロブスカイト構造を有する第2強誘電体層と、を備え、前記第1強誘電体層は前記第2強誘電体層より電気抵抗が高く、前記第2強誘電体層は鉛を含まないことを特徴とする。
[Application Example 1]
A ferroelectric element according to this application example, wherein the first electrode and the second electrode, the first ferroelectric layer having a perovskite structure disposed between the first electrode and the second electrode, A second ferroelectric layer disposed between the first ferroelectric layer and the second electrode and having a perovskite structure, wherein the first ferroelectric layer has an electrical resistance higher than that of the second ferroelectric layer. And the second ferroelectric layer does not contain lead.

本適用例によれば、強誘電体素子は第1電極、第1強誘電体層、第2強誘電体層、第2電極の順に配置される。第1強誘電体層、第2強誘電体層はペロブスカイト構造を有する強誘電体層である。従って、強誘電体素子の温度が変化するとき、強誘電体素子は分極が変化して表面電荷が変化する焦電体として機能する。   According to this application example, the ferroelectric element is arranged in the order of the first electrode, the first ferroelectric layer, the second ferroelectric layer, and the second electrode. The first ferroelectric layer and the second ferroelectric layer are ferroelectric layers having a perovskite structure. Therefore, when the temperature of the ferroelectric element changes, the ferroelectric element functions as a pyroelectric body whose polarization changes and the surface charge changes.

第2強誘電体層は鉛を含まない。従って、第1強誘電体層が鉛を含んでいても第2強誘電体層が鉛を含まないので、第1強誘電体層及び第2強誘電体層が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。   The second ferroelectric layer does not contain lead. Therefore, even if the first ferroelectric layer contains lead, the second ferroelectric layer does not contain lead, so that both the first ferroelectric layer and the second ferroelectric layer contain lead. Lead content can be reduced.

第1強誘電体層は第2強誘電体層より電気抵抗が高くなっている。そして、第1強誘電体層と第2強誘電体層とは直列接続になっている。従って、第2強誘電体層のみにより構成されているときに比べて電気抵抗を高くすることができる。そして、電気抵抗を高くすることにより第1電極と第2電極との間に流れるリーク電流を小さくできる。リーク電流を小さくすることにより強誘電体素子のジョンソンノイズが小さくなる為、強誘電体素子のノイズを小さくすることができる。   The first ferroelectric layer has a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer. The first ferroelectric layer and the second ferroelectric layer are connected in series. Therefore, the electrical resistance can be increased as compared with the case where the second ferroelectric layer is used alone. And the leak current flowing between the first electrode and the second electrode can be reduced by increasing the electric resistance. Since the Johnson noise of the ferroelectric element is reduced by reducing the leakage current, the noise of the ferroelectric element can be reduced.

[適用例2]
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第1強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含み、前記第2強誘電体層はビスマス、ランタン、鉄を含むことを特徴とする。
[Application Example 2]
In the ferroelectric element according to the application example, the first ferroelectric layer includes lead, zirconium, and titanium, and the second ferroelectric layer includes bismuth, lanthanum, and iron.

本適用例によれば、第1強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、第2強誘電体層はビスマス、ランタン、鉄を含んでいる。このとき、第1強誘電体層及び第2強誘電体層をペロブスカイト構造にすることができる。従って、強誘電体素子は焦電体としての機能を有する。第2強誘電体層は鉛を含まない誘電体層である。第1強誘電体層は第2強誘電体層より電気抵抗を高くすることができる。従って、適用例1に記載の強誘電体素子を実現することができる。   According to this application example, the first ferroelectric layer includes lead, zirconium, and titanium, and the second ferroelectric layer includes bismuth, lanthanum, and iron. At this time, the first ferroelectric layer and the second ferroelectric layer can have a perovskite structure. Therefore, the ferroelectric element has a function as a pyroelectric material. The second ferroelectric layer is a dielectric layer not containing lead. The first ferroelectric layer can have a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer. Therefore, the ferroelectric element described in Application Example 1 can be realized.

[適用例3]
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第1強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含み、前記第2強誘電体層はビスマス、ガドリニウム、鉄を含むことを特徴とする。
[Application Example 3]
In the ferroelectric element according to the application example, the first ferroelectric layer includes lead, zirconium, and titanium, and the second ferroelectric layer includes bismuth, gadolinium, and iron.

本適用例によれば、第1強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、第2強誘電体層はビスマス、ガドリニウム、鉄を含んでいる。このとき、第1強誘電体層及び第2強誘電体層をペロブスカイト構造にすることができる。従って、強誘電体素子は焦電体としての機能を有する。第2強誘電体層は鉛を含まない誘電体層である。第1強誘電体層は第2強誘電体層より電気抵抗を高くすることができる。従って、適用例1に記載の強誘電体素子を実現することができる。さらに、常温付近における感度が良いので常温で用いることができる。   According to this application example, the first ferroelectric layer includes lead, zirconium, and titanium, and the second ferroelectric layer includes bismuth, gadolinium, and iron. At this time, the first ferroelectric layer and the second ferroelectric layer can have a perovskite structure. Therefore, the ferroelectric element has a function as a pyroelectric material. The second ferroelectric layer is a dielectric layer not containing lead. The first ferroelectric layer can have a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer. Therefore, the ferroelectric element described in Application Example 1 can be realized. Furthermore, since the sensitivity near normal temperature is good, it can be used at normal temperature.

[適用例4]
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第2強誘電体層はマンガンを含むことを特徴とする。
[Application Example 4]
In the ferroelectric element according to the application example described above, the second ferroelectric layer includes manganese.

本適用例によれば、第2強誘電体層はビスマス、ランタン、鉄、マンガンを含んでいる。このとき、第2強誘電体層はマンガンを含まないときに比べてリーク抵抗を小さくすることができる。従って、強誘電体素子のノイズを小さくすることができる。   According to this application example, the second ferroelectric layer contains bismuth, lanthanum, iron, and manganese. At this time, the second ferroelectric layer can reduce the leakage resistance as compared with the case where manganese is not included. Therefore, the noise of the ferroelectric element can be reduced.

[適用例5]
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第2強誘電体層は(111)に配向していることを特徴とする。
[Application Example 5]
In the ferroelectric element according to the application example described above, the second ferroelectric layer is oriented in (111).

本適用例によれば、第2強誘電体層は(111)に配向している。このとき、第2強誘電体層は分極量が大きくなるので強誘電体素子を感度の良い素子にすることができる。   According to this application example, the second ferroelectric layer is oriented in (111). At this time, since the amount of polarization of the second ferroelectric layer increases, the ferroelectric element can be made a sensitive element.

[適用例6]
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第1強誘電体層は前記第2強誘電体層より薄いことを特徴とする。
[Application Example 6]
In the ferroelectric element according to the application example described above, the first ferroelectric layer is thinner than the second ferroelectric layer.

本適用例によれば、第1強誘電体層は第2強誘電体層より薄い。第2強誘電体層は鉛を含んでいないので、鉛を含んでいない層を厚くすることにより、鉛の含有量を抑制することができる。   According to this application example, the first ferroelectric layer is thinner than the second ferroelectric layer. Since the second ferroelectric layer does not contain lead, the lead content can be suppressed by increasing the thickness of the layer not containing lead.

[適用例7]
本適用例にかかる熱電気変換装置であって、上記に記載の強誘電体素子が2次元配置されていることを特徴とする。
[Application Example 7]
A thermoelectric conversion device according to this application example is characterized in that the ferroelectric elements described above are two-dimensionally arranged.

本適用例によれば、熱電気変換装置は強誘電体素子が2次元配置されている。強誘電体素子は熱を電気信号に変換する。そして、強誘電体素子が2次元配置されている為、熱電気変換装置は熱の分布を検出することができる。熱電気変換装置は上記に記載の強誘電体素子を備えている。上記に記載の強誘電体素子は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本適用例の熱電気変換装置は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子を備えた熱電気変換装置とすることができる。   According to this application example, the thermoelectric conversion device has ferroelectric elements arranged two-dimensionally. Ferroelectric elements convert heat into electrical signals. Since the ferroelectric elements are two-dimensionally arranged, the thermoelectric converter can detect the heat distribution. The thermoelectric conversion device includes the ferroelectric element described above. The ferroelectric element described above is an element with low lead content and low noise. Therefore, the thermoelectric conversion device of this application example can be a thermoelectric conversion device including a ferroelectric element with low lead content and low noise.

[適用例8]
本適用例にかかる電子機器は、赤外線を検出する光検出部を備える電子機器であって、前記光検出部に上記に記載の熱電気変換装置を備えることを特徴とする。
[Application Example 8]
An electronic device according to this application example is an electronic device including a light detection unit that detects infrared rays, and includes the thermoelectric conversion device described above in the light detection unit.

本適用例によれば、電子機器は赤外線を検出する光検出部を備えている。そして、光検出部は強誘電体素子が2次元配置されている熱電気変換装置を備えている。赤外線が照射される場所は加熱されるので温度が上昇する。そして、熱電気変換装置は温度の分布を検出する。従って、電子機器は赤外線を介して赤外線の発光源の分布を検出することができる。熱電気変換装置は上記に記載の強誘電体素子を備えている。上記に記載の強誘電体素子は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本適用例の電子機器は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子を備えた電子機器とすることができる。   According to this application example, the electronic device includes the light detection unit that detects infrared rays. The light detection unit includes a thermoelectric conversion device in which ferroelectric elements are two-dimensionally arranged. Since the place irradiated with infrared rays is heated, the temperature rises. The thermoelectric conversion device detects the temperature distribution. Therefore, the electronic device can detect the distribution of the infrared light source via the infrared light. The thermoelectric conversion device includes the ferroelectric element described above. The ferroelectric element described above is an element with low lead content and low noise. Therefore, the electronic device of this application example can be an electronic device including a ferroelectric element with a low lead content and low noise.

[適用例9]
本適用例にかかる電子機器は、上記に記載の強誘電体素子を備えていることを特徴とする。
[Application Example 9]
An electronic apparatus according to this application example includes the ferroelectric element described above.

本適用例によれば、電子機器は上記に記載の強誘電体素子を備えている。上記に記載の強誘電体素子は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本適用例の電子機器は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子を備えた電子機器とすることができる。   According to this application example, the electronic device includes the ferroelectric element described above. The ferroelectric element described above is an element with low lead content and low noise. Therefore, the electronic device of this application example can be an electronic device including a ferroelectric element with a low lead content and low noise.

第1の実施形態にかかわる強誘電体素子の構造を示す模式側断面図。1 is a schematic side cross-sectional view showing a structure of a ferroelectric element according to a first embodiment. 第1強誘電体層と第2強誘電体層とのリーク抵抗を説明するための図。The figure for demonstrating the leak resistance of a 1st ferroelectric layer and a 2nd ferroelectric layer. 強誘電体素子のリーク電流を説明するための図。The figure for demonstrating the leakage current of a ferroelectric element. 第2の実施形態にかかわる強誘電体素子の構造を示す模式側断面図。FIG. 6 is a schematic side cross-sectional view showing the structure of a ferroelectric element according to a second embodiment. 第3の実施形態にかかわる強誘電体素子の構造を示す模式側断面図。FIG. 6 is a schematic side cross-sectional view showing the structure of a ferroelectric element according to a third embodiment. 第4の実施形態にかかわるセンサーアレイの構造を示す模式平面図。The schematic plan view which shows the structure of the sensor array in connection with 4th Embodiment. センサーアレイの構造を示す模式側断面図。The schematic side sectional view which shows the structure of a sensor array. 第5の実施形態にかかわるセンサーデバイスの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the sensor device in connection with 5th Embodiment. 強誘電体素子の配列を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the arrangement | sequence of a ferroelectric element. 第6の実施形態にかかわる赤外線カメラの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the infrared camera in connection with 6th Embodiment. 第7の実施形態にかかわる運転支援装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the driving assistance device in connection with 7th Embodiment. 運転支援装置を搭載した自動車を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the motor vehicle carrying a driving assistance device. 第8の実施形態にかかわるセキュリティー機器の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the security apparatus concerning 8th Embodiment. セキュリティー機器が設置された家を示す模式図。The schematic diagram which shows the house in which the security apparatus was installed. 第9の実施形態にかかわるゲーム機器のコントローラーの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the controller of the game device concerning 9th Embodiment. コントローラーの使用方法を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the usage method of a controller. 第10の実施形態にかかわる体温測定装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the body temperature measuring apparatus concerning 10th Embodiment. 第11の実施形態にかかわる特定物質探知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the specific substance detection apparatus concerning 11th Embodiment. 第12の実施形態にかかわる超音波画像診断装置の構成を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the structure of the ultrasonic image diagnostic apparatus concerning 12th Embodiment. 超音波センサーの構造を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the structure of an ultrasonic sensor. 超音波素子の構造を示す模式側断面図。The schematic side sectional view which shows the structure of an ultrasonic element.

以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, each member in each drawing is illustrated with a different scale for each member in order to make the size recognizable on each drawing.

(第1の実施形態)
本実施形態では、強誘電体素子の特徴的な例について、図に従って説明する。第1の実施形態にかかわる強誘電体素子について図1〜図3に従って説明する。図1は、強誘電体素子の構造を示す模式側断面図である。図1に示すように、強誘電体素子1は基板2上に設置されている。強誘電体素子1は第1電極3、第1強誘電体層4、第2強誘電体層5及び第2電極6を備えている。
(First embodiment)
In this embodiment, a characteristic example of a ferroelectric element will be described with reference to the drawings. The ferroelectric element according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic sectional side view showing the structure of a ferroelectric element. As shown in FIG. 1, the ferroelectric element 1 is installed on a substrate 2. The ferroelectric element 1 includes a first electrode 3, a first ferroelectric layer 4, a second ferroelectric layer 5, and a second electrode 6.

第1電極3、第1強誘電体層4、第2強誘電体層5及び第2電極6がこの順に重ねて設置されている。第1強誘電体層4は第1電極3と第2電極6との間に設置されペロブスカイト構造を有している。第2強誘電体層5は第1強誘電体層4と第2電極6との間に設置されペロブスカイト構造を有している。そして、第1強誘電体層4は第2強誘電体層5より薄い層になっている。   The first electrode 3, the first ferroelectric layer 4, the second ferroelectric layer 5, and the second electrode 6 are disposed in this order. The first ferroelectric layer 4 is disposed between the first electrode 3 and the second electrode 6 and has a perovskite structure. The second ferroelectric layer 5 is disposed between the first ferroelectric layer 4 and the second electrode 6 and has a perovskite structure. The first ferroelectric layer 4 is thinner than the second ferroelectric layer 5.

ペロブスカイト構造は立方晶系の単位格子を有している。立方晶の各頂点と金属と体心と金属が設置されている。体心の金属を中心にして酸素が立方晶の各面心に配置されている。酸素と体心の金属から八面体の形態になっている。八面体の向きは、各頂点の金属との相互作用により歪み易く。歪んだとき立方晶から対称性の低い斜方晶や正方晶に相転移する。このとき、ペロブスカイト構造体の価電子の分布状態や価電子のスピン間の相互作用が変化する。そして、ペロブスカイト構造体は強誘電体と反強誘電体との間で変化する。このとき、ペロブスカイト構造体の分極量が変化し焦電体として機能する。   The perovskite structure has a cubic unit cell. Each vertex of the cubic crystal, metal, body center and metal are installed. Oxygen is arranged in each face center of the cubic crystal centering on the metal of the body center. It is in the form of an octahedron made of oxygen and body metal. The orientation of the octahedron is easily distorted due to the interaction with the metal at each vertex. When strained, the phase transitions from cubic to orthorhombic or tetragonal with low symmetry. At this time, the valence electron distribution state of the perovskite structure and the interaction between the valence electron spins change. The perovskite structure changes between a ferroelectric material and an antiferroelectric material. At this time, the amount of polarization of the perovskite structure changes and functions as a pyroelectric body.

第1強誘電体層4の材質は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、PZTと言われている。そして、第2強誘電体層5の材質はビスマス、ランタン、鉄を含んでおり、鉛を含まない構成になっている。第1強誘電体層4は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでいるので、ペロブスカイト構造になることができる。同様に、第2強誘電体層5はビスマス、ランタン、鉄を含んでいるので、ペロブスカイト構造になることができる。そして、第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5は室温付近で相転移し分極量が急激に変化する焦電効果を示す焦電体として機能する。従って、強誘電体素子1の温度が変化するとき、強誘電体素子1は分極が変化して表面電荷が変化する焦電体として機能する。   The material of the first ferroelectric layer 4 contains lead, zirconium, and titanium, and is called PZT. The material of the second ferroelectric layer 5 includes bismuth, lanthanum, and iron, and does not include lead. Since the first ferroelectric layer 4 contains lead, zirconium, and titanium, it can have a perovskite structure. Similarly, since the second ferroelectric layer 5 contains bismuth, lanthanum, and iron, it can have a perovskite structure. The first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 function as pyroelectric bodies that exhibit a pyroelectric effect in which the phase transition occurs near room temperature and the polarization amount changes rapidly. Therefore, when the temperature of the ferroelectric element 1 changes, the ferroelectric element 1 functions as a pyroelectric body whose polarization changes and the surface charge changes.

第2強誘電体層5は(111)に配向している。このとき、第2強誘電体層5は分極量が大きくなるので強誘電体素子1を感度の良い素子にすることができる。   The second ferroelectric layer 5 is oriented in (111). At this time, since the second ferroelectric layer 5 has a large amount of polarization, the ferroelectric element 1 can be made a highly sensitive element.

第1電極3、第1強誘電体層4、第2強誘電体層5及び第2電極6を覆って絶縁膜7が設置されている。絶縁膜7は第1電極3を覆う部分の一部が開口し第1配線8が設置されている。そして、第1配線8は第1電極3と接続されている。同様に、絶縁膜7は第2電極6を覆う部分の一部が開口し第2配線9が設置されている。そして、第2配線9は第2電極6と接続されている。第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5の分極量が増えるとき第1配線8には第2配線9より高い電圧が検出される。   An insulating film 7 is provided to cover the first electrode 3, the first ferroelectric layer 4, the second ferroelectric layer 5, and the second electrode 6. A portion of the insulating film 7 covering the first electrode 3 is opened and the first wiring 8 is provided. The first wiring 8 is connected to the first electrode 3. Similarly, a part of the insulating film 7 covering the second electrode 6 is opened and the second wiring 9 is provided. The second wiring 9 is connected to the second electrode 6. When the amount of polarization of the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 increases, a voltage higher than that of the second wiring 9 is detected in the first wiring 8.

強誘電体素子1を赤外光のセンサーに用いるときには第1配線8及び第2配線9の材質は赤外光を透過させる材質にするのが好ましい。また、第1配線8及び第2配線9の材質は導電性を有し耐熱性のある材質が好ましく特に限定されない。第1配線8及び第2配線9の材質にはITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium−zinc oxide)、ZnO(Zinc oxide)、IGZO(Indium−gallium−zinc oxide)、SnOx(酸化錫)、IGO(Indium−gallium oxide)、ICO(Indium−cerium oxide)等を用いることができる。本実施形態では、例えば、第1配線8及び第2配線9にITO膜が用いられている。ITO膜は耐熱性があるので第1配線8及び第2配線9が熱による損傷を受けることを抑制できる。   When the ferroelectric element 1 is used for an infrared light sensor, the first wiring 8 and the second wiring 9 are preferably made of a material that transmits infrared light. Further, the material of the first wiring 8 and the second wiring 9 is preferably a conductive and heat-resistant material, and is not particularly limited. The materials of the first wiring 8 and the second wiring 9 are ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium-zinc oxide), ZnO (Zinc oxide), IGZO (Indium-gallium-zinc oxide), SnOx (tin oxide), IGO (Indium-gallium oxide), ICO (Indium-cerium oxide), or the like can be used. In the present embodiment, for example, ITO films are used for the first wiring 8 and the second wiring 9. Since the ITO film has heat resistance, the first wiring 8 and the second wiring 9 can be prevented from being damaged by heat.

図2は第1強誘電体層と第2強誘電体層とのリーク抵抗を説明するための図である。図2において縦軸はリーク抵抗を示し、上側が下側より高い抵抗を示す。縦軸の目盛は対数目盛になっている。横軸は第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5を示している。第2強誘電体層5はビスマス、ランタン、鉄に加えてマンガン及びチタニウムを含んでいる。第2強誘電体層5は含有する材質からBLFMTと言われている。   FIG. 2 is a diagram for explaining the leakage resistance between the first ferroelectric layer and the second ferroelectric layer. In FIG. 2, the vertical axis indicates leakage resistance, and the upper side indicates higher resistance than the lower side. The scale on the vertical axis is a logarithmic scale. The horizontal axis shows the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5. The second ferroelectric layer 5 contains manganese and titanium in addition to bismuth, lanthanum, and iron. The second ferroelectric layer 5 is said to be BLFMT because of the material it contains.

第1強誘電体層4のリーク抵抗は約6E11Ωであり、第2強誘電体層5のリーク抵抗は約7E8Ωである。従って、第1強誘電体層4のリーク抵抗は第2強誘電体層5のリーク抵抗より約1E3倍程度大きい。 The leak resistance of the first ferroelectric layer 4 is about 6E 11 Ω, and the leak resistance of the second ferroelectric layer 5 is about 7E 8 Ω. Accordingly, the leakage resistance of the first ferroelectric layer 4 is about 1E 3 times larger than the leakage resistance of the second ferroelectric layer 5.

リーク電流によるノイズは強誘電体素子1のジョンソンノイズInが大きく寄与している。ジョンソンノイズInは抵抗体内の自由電子の不規則な熱振動またはブラウン運動によって生じる雑音のことをいう。ジョンソンノイズは熱雑音とも言われる。リーク抵抗R、素子容量C、ボルツマン係数KB、温度Tを用いて、ジョンソンノイズInは次式にて表される。
In={(2KB×T/C)1/2}/R ・・・(式1)
(式1)に示されるように、ジョンソンノイズInはリーク抵抗Rと反比例する。第1強誘電体層4は第2強誘電体層5よりリーク抵抗Rが大きいのでジョンソンノイズInを小さくできる。尚、強誘電体層のリーク抵抗Rは電気抵抗とも言う。
The noise due to the leak current is greatly contributed by the Johnson noise In of the ferroelectric element 1. Johnson noise In refers to noise caused by irregular thermal oscillation or Brownian motion of free electrons in the resistor. Johnson noise is also called thermal noise. Johnson noise In is expressed by the following equation using leakage resistance R, element capacitance C, Boltzmann coefficient K B , and temperature T.
In = {(2K B × T / C) 1/2 } / R (Formula 1)
As shown in (Expression 1), the Johnson noise In is inversely proportional to the leak resistance R. Since the first ferroelectric layer 4 has a larger leakage resistance R than the second ferroelectric layer 5, Johnson noise In can be reduced. Note that the leak resistance R of the ferroelectric layer is also referred to as electric resistance.

第1強誘電体層4は第2強誘電体層5より電気抵抗が高くなっている。そして、第1強誘電体層4と第2強誘電体層5とは直列接続になっている。従って、第2強誘電体層5のみにより構成されているときに比べて電気抵抗を高くすることができる。そして、電気抵抗を高くすることにより第1電極3と第2電極6との間に流れるリーク電流を小さくできる。リーク電流を小さくすることにより強誘電体素子1のジョンソンノイズが小さくなる為、強誘電体素子1のノイズを小さくすることができる。   The first ferroelectric layer 4 has a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer 5. The first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 are connected in series. Accordingly, the electrical resistance can be increased as compared with the case where the second ferroelectric layer 5 alone is used. And the leak current which flows between the 1st electrode 3 and the 2nd electrode 6 can be made small by making electrical resistance high. Since the Johnson noise of the ferroelectric element 1 is reduced by reducing the leakage current, the noise of the ferroelectric element 1 can be reduced.

第2強誘電体層5と電極とはオーミック接触であり、電圧がかかるとそれに比例して電流が流れる。第1強誘電体層4と電極とはショットキー接触であり、ある電圧までは電流が流れ難い特徴がある。強誘電体素子1に第1強誘電体層4が含まれないときには第2強誘電体層5と第1電極3とがオーミック接触となる。第2強誘電体層5と第1電極3との間に第1強誘電体層4を挟むことで第1強誘電体層4と第1電極3とはショットキー接触になる。オーミック接触をショットキー接触にすることによりリーク電流を低減することができる。   The second ferroelectric layer 5 and the electrode are in ohmic contact, and when a voltage is applied, a current flows in proportion thereto. The first ferroelectric layer 4 and the electrode are in a Schottky contact and have a characteristic that current does not easily flow up to a certain voltage. When the first ferroelectric layer 4 is not included in the ferroelectric element 1, the second ferroelectric layer 5 and the first electrode 3 are in ohmic contact. By sandwiching the first ferroelectric layer 4 between the second ferroelectric layer 5 and the first electrode 3, the first ferroelectric layer 4 and the first electrode 3 are brought into Schottky contact. Leakage current can be reduced by changing the ohmic contact to a Schottky contact.

図3は強誘電体素子のリーク電流を説明するための図である。図3の横軸は第1電極3と第2電極6との間に印加する電圧を示し、図中右側が左側より高い電圧になっている。そして、縦軸は第1電極3と第2電極6との間に流れるリーク電流を示し、図中上側が下側より大きな電流になっている。   FIG. 3 is a diagram for explaining the leakage current of the ferroelectric element. The horizontal axis of FIG. 3 shows the voltage applied between the first electrode 3 and the second electrode 6, and the right side in the figure is higher than the left side. The vertical axis indicates the leakage current flowing between the first electrode 3 and the second electrode 6, and the upper side in the figure is larger than the lower side.

第1特性線10は第1電極3と第2電極6との間に第2強誘電体層5のみを設置したときの電流電圧特性を示す線である。第2特性線11は第1電極3と第2電極6との間に第1強誘電体層4のみを設置したときの電流電圧特性を示す線である。第3特性線12は第1電極3と第2電極6との間に第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5を設置した強誘電体素子1の電流電圧特性を示す線である。   The first characteristic line 10 is a line indicating the current-voltage characteristic when only the second ferroelectric layer 5 is provided between the first electrode 3 and the second electrode 6. The second characteristic line 11 is a line indicating the current-voltage characteristic when only the first ferroelectric layer 4 is disposed between the first electrode 3 and the second electrode 6. The third characteristic line 12 is a line indicating the current-voltage characteristic of the ferroelectric element 1 in which the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 are disposed between the first electrode 3 and the second electrode 6. is there.

第3特性線12は第1特性線10と第2特性線11との間の特性になっている。そして、第3特性線12は第1特性線10より広い電圧域で1桁程度リーク電流が小さくすることができている。従って、第1強誘電体層4に重ねて第2強誘電体層5を設置することにより、第2強誘電体層5だけのときに比べてジョンソンノイズを減らして強誘電体素子1のノイズを小さくすることができる。   The third characteristic line 12 has a characteristic between the first characteristic line 10 and the second characteristic line 11. The third characteristic line 12 can reduce the leakage current by about one digit in a wider voltage range than the first characteristic line 10. Accordingly, by arranging the second ferroelectric layer 5 so as to overlap the first ferroelectric layer 4, Johnson noise is reduced as compared with the case where only the second ferroelectric layer 5 is provided, and the noise of the ferroelectric element 1. Can be reduced.

第2強誘電体層5はビスマス、ランタン、鉄に加えてマンガンを含んでいる。このとき、第2強誘電体層5はマンガンを含まないときに比べてリーク抵抗を小さくすることができる。従って、強誘電体素子1のジョンソンノイズを小さくすることができる。   The second ferroelectric layer 5 contains manganese in addition to bismuth, lanthanum, and iron. At this time, the second ferroelectric layer 5 can reduce the leakage resistance as compared with the case where manganese is not included. Therefore, Johnson noise of the ferroelectric element 1 can be reduced.

第1強誘電体層4は第2強誘電体層5より薄く、第2強誘電体層5は鉛を含まない。従って、第1強誘電体層4が鉛を含んでいても第2強誘電体層5が鉛を含まないので、第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。   The first ferroelectric layer 4 is thinner than the second ferroelectric layer 5, and the second ferroelectric layer 5 does not contain lead. Therefore, even if the first ferroelectric layer 4 contains lead, the second ferroelectric layer 5 does not contain lead. Therefore, both the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 contain lead. The lead content can be reduced compared to sometimes.

次に、第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5を形成する方法について説明する。まず、基板2上に第1電極3を設置する。第1電極3はイリジウム、酸化イリジウム、白金をこの順に成膜する。成膜方法にはCVD法やスパッタ法等を用いることができる。次に、第1電極3をパターニングする。パターニング方法には公知のフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて用いることができる。詳細の説明は省略する。第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5を形成するにはスパッタ法及びゾルゲル法のいずれかを用いることができる。   Next, a method for forming the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 will be described. First, the first electrode 3 is installed on the substrate 2. The first electrode 3 is formed by depositing iridium, iridium oxide, and platinum in this order. As a film forming method, a CVD method, a sputtering method, or the like can be used. Next, the first electrode 3 is patterned. As the patterning method, a known photolithography method and an etching method can be used in combination. Detailed description is omitted. Either the sputtering method or the sol-gel method can be used to form the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5.

スパッタ法では特定成分のPZT焼結体をスパッタリングのターゲットとして用い、第1電極3上にスパッタリングによりアモルファス状の第1圧電体膜前駆体膜を形成する。次に、特定成分のBLFMT焼結体をスパッタリングのターゲットとして用い、第1圧電体膜前駆体膜上にスパッタリングによりアモルファス状の第2圧電体膜前駆体膜を形成する。   In the sputtering method, a PZT sintered body having a specific component is used as a sputtering target, and an amorphous first piezoelectric film precursor film is formed on the first electrode 3 by sputtering. Next, an amorphous second piezoelectric film precursor film is formed on the first piezoelectric film precursor film by sputtering using a BLFMT sintered body of a specific component as a sputtering target.

次に、このアモルファス状の第1圧電体膜前駆体膜及び第2圧電体膜前駆体膜を加熱し結晶化し、焼結させる。この加熱は例えば、酸素または酸素とアルゴン等の不活性ガスとの混合ガス等の酸素雰囲気中において行われる。加熱工程では酸素雰囲気中で第1圧電体膜前駆体膜及び第2圧電体膜前駆体膜を500〜700℃の温度で加熱する。加熱によって第1圧電体膜前駆体膜及び第2圧電体膜前駆体膜を結晶化する。   Next, the amorphous first piezoelectric film precursor film and the second piezoelectric film precursor film are heated, crystallized and sintered. This heating is performed in an oxygen atmosphere such as oxygen or a mixed gas of oxygen and an inert gas such as argon. In the heating step, the first piezoelectric film precursor film and the second piezoelectric film precursor film are heated at a temperature of 500 to 700 ° C. in an oxygen atmosphere. The first piezoelectric film precursor film and the second piezoelectric film precursor film are crystallized by heating.

ゾルゲル法では第1強誘電体層4の材料となるチタニウム、ジルコニウム、鉛等の水酸化物の水和錯体であるゾルを作成する。このゾルを脱水処理してゲルとする。このゲルを加熱焼成して無機酸化物である第1焦電体材料層を調製する。チタニウム、ジルコニウム、鉛、さらには他の金属成分のそれぞれのアルコキシドまたはアセテートを出発原料とする。この出発原料が第1ゾルになっている。この第1ゾルは有機高分子化合物と混合された組成物として用いられる。この有機高分子化合物は、乾燥及び焼成時に第1焦電体材料層の残留応力を吸収し、第1焦電体材料層にクラックが生ずる虞を低減する。   In the sol-gel method, a sol that is a hydrated complex of a hydroxide of titanium, zirconium, lead, or the like, which is a material of the first ferroelectric layer 4 is prepared. This sol is dehydrated to obtain a gel. The gel is heated and fired to prepare a first pyroelectric material layer that is an inorganic oxide. Starting from titanium, zirconium, lead, and further alkoxides or acetates of other metal components. This starting material is the first sol. This first sol is used as a composition mixed with an organic polymer compound. This organic polymer compound absorbs the residual stress of the first pyroelectric material layer during drying and firing, and reduces the risk of cracking in the first pyroelectric material layer.

次に、第1電極3上に第1ゾル組成物を塗布する。塗布方法には各種のコート法や印刷法が用いられる。塗布後ゾル組成物の膜を乾燥する。乾燥は自然乾燥、または80℃以上200℃以下の温度に加熱して乾燥する。次に、第1ゾル組成物の膜を焼成する。焼成温度は300〜450℃の範囲で10〜120分程度焼成する。焼成により第1ゾル組成物の膜がゲル化する。   Next, the first sol composition is applied onto the first electrode 3. Various coating methods and printing methods are used as the coating method. After coating, the sol composition film is dried. Drying is performed by natural drying or by heating to a temperature of 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Next, the film of the first sol composition is fired. The firing temperature is in the range of 300 to 450 ° C. for about 10 to 120 minutes. The film of the first sol composition is gelled by firing.

次に温度を変えて再焼成する。焼成温度としては400〜800℃の範囲で、0.1〜5時間程度焼成する。再焼成では400〜600℃の範囲の温度の第一段階を行い。次に、600〜800℃以下の範囲の温度で第二段階を行う。これにより、多孔質ゲル薄膜が結晶質の金属酸化物からなる膜に変換される。この膜を積層膜にするときには出発原料の塗布から焼成までの工程を繰り返す。反復回数は特に限定されないが例えば本実施形態では出発原料の塗布から焼成までの工程を2回繰り返した。その後でプレアニールする。このようにして第1強誘電体層4が形成される。   Next, re-firing is performed at different temperatures. The firing temperature is in the range of 400 to 800 ° C. for about 0.1 to 5 hours. In the refiring, the first stage of the temperature in the range of 400 to 600 ° C. is performed. Next, a 2nd step is performed at the temperature of the range of 600-800 degrees C or less. Thereby, the porous gel thin film is converted into a film made of a crystalline metal oxide. When this film is formed into a laminated film, the steps from application of the starting material to baking are repeated. Although the number of repetitions is not particularly limited, for example, in this embodiment, the process from the starting material coating to baking is repeated twice. Then pre-anneal. In this way, the first ferroelectric layer 4 is formed.

次に、第1強誘電体層4上に第2強誘電体層5を設置する。鉄、マンガン、ビスマス、ランタン及びチタニウムのそれぞれについて、脂肪酸金属塩を用いる。脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸等が挙げられるが、特に酢酸であるのが好ましい。   Next, the second ferroelectric layer 5 is disposed on the first ferroelectric layer 4. A fatty acid metal salt is used for each of iron, manganese, bismuth, lanthanum, and titanium. Examples of the fatty acid constituting the fatty acid metal salt include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, herbic acid, caproic acid, enanthic acid, and caprylic acid, with acetic acid being particularly preferred.

これにより、脂肪酸金属塩の有機溶媒に対する溶解性、前記酸化物への化学反応のし易さ等を好適なものとすることができる。尚、複数種の金属元素について、脂肪酸金属塩を用いる場合、各金属元素について、同一の脂肪酸を用いてもよいし、異なる脂肪酸を用いてもよい。また、任意の金属元素の脂肪酸金属塩について、単一の脂肪酸を用いてもよいし、複数種の脂肪酸を組み合わせて用いてもよい。   Thereby, the solubility with respect to the organic solvent of a fatty-acid metal salt, the ease of the chemical reaction to the said oxide, etc. can be made suitable. In addition, when using a fatty acid metal salt about multiple types of metal elements, the same fatty acid may be used about each metal element, and a different fatty acid may be used. Moreover, about the fatty-acid metal salt of arbitrary metal elements, a single fatty acid may be used and you may use in combination of multiple types of fatty acid.

脂肪酸金属塩を溶解する有機溶媒としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸等の脂肪酸;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;酢酸エチル、酢酸n− プロピル、酢酸iso− プロピル、酢酸n− ブチル、酢酸iso− ブチル等の脂肪酸エステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル− n− ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、グリセリン等のアルコール類等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、脂肪酸を用いるのが好ましい。   Examples of the organic solvent for dissolving the fatty acid metal salt include fatty acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol (Poly) alkylene glycol monoalkyl ethers such as monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether; fatty acid esters such as ethyl acetate, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate and iso-butyl acetate; benzene, Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethyl n-butyl ketone, diisopropyl ketone, and acetyl acetone; ethanol, propanol, Nord, ethylene glycol, alcohols such as glycerin and the like, may be used in combination of one or more kinds selected from these, it is preferable to use a fatty acid.

脂肪酸は、一般に、脂肪酸金属塩の溶解性が特に優れるとともに適度な粘度を有するものである。このため、脂肪酸は溶媒や溶液の取扱いが容易となるだけでなく、製造される焦電体の各部位での不本意な組成のばらつきの発生をより効果的に防止することができる。また、脂肪酸は、一般に、適度に高い沸点を有しているため、加熱による前記酸化物への化学反応を好適に進行させることができる。   In general, the fatty acid is particularly excellent in solubility of the fatty acid metal salt and has an appropriate viscosity. For this reason, fatty acids not only facilitate the handling of solvents and solutions, but can also more effectively prevent the occurrence of unintentional compositional variations at each site of the pyroelectric material produced. Moreover, since a fatty acid generally has a moderately high boiling point, a chemical reaction to the oxide by heating can be suitably advanced.

中でも、脂肪酸金属塩を溶解する有機溶媒としての脂肪酸としては、プロピオン酸が好ましい。これにより、脂肪酸金属塩の有機溶媒に対する溶解性、前記酸化物への化学反応のし易さ等を好適なものとすることができる。また、簡易な器具、装置を用いて比較的高い温度で化学反応を行うことができるとともに、化学反応後の溶媒の除去が容易である。以上のようなことから、焦電体の生産性を特に優れたものとすることができるとともに、得られる焦電体中に溶媒が不本意に残存することをより確実に防止することができる。   Especially, as a fatty acid as an organic solvent which melt | dissolves a fatty acid metal salt, propionic acid is preferable. Thereby, the solubility with respect to the organic solvent of a fatty-acid metal salt, the ease of the chemical reaction to the said oxide, etc. can be made suitable. In addition, a chemical reaction can be performed at a relatively high temperature using a simple instrument or apparatus, and removal of the solvent after the chemical reaction is easy. As described above, the productivity of the pyroelectric material can be made particularly excellent, and it is possible to more reliably prevent the solvent from remaining unintentionally in the obtained pyroelectric material.

脂肪酸金属塩を有機溶媒に溶解した溶液の加熱温度(反応温度)は、特に限定されないが、90℃以上250℃以下であるのが好ましく、100℃以上200℃以下であるのがより好ましい。これにより、得られる第2強誘電体層5における不本意な組成のばらつき等を防止しつつ、目的とする組成の第2強誘電体層5をより高い生産性で製造することができる。第1強誘電体層4を製造する工程と同様に第2強誘電体層5の膜を積層膜にするときには出発原料の塗布から焼成までの工程を繰り返す。反復回数は特に限定されないが例えば本実施形態では出発原料の塗布から焼成までの工程を8回繰り返した。その後でプレアニールする。このようにして第2強誘電体層5が形成される。   Although the heating temperature (reaction temperature) of the solution which melt | dissolved the fatty acid metal salt in the organic solvent is not specifically limited, It is preferable that it is 90 to 250 degreeC, and it is more preferable that it is 100 to 200 degreeC. As a result, the second ferroelectric layer 5 having the target composition can be manufactured with higher productivity while preventing unintentional compositional variation in the obtained second ferroelectric layer 5. Similar to the process of manufacturing the first ferroelectric layer 4, when the film of the second ferroelectric layer 5 is formed as a laminated film, the processes from application of the starting material to firing are repeated. Although the number of repetitions is not particularly limited, for example, in this embodiment, the process from application of the starting material to baking is repeated 8 times. Then pre-anneal. In this way, the second ferroelectric layer 5 is formed.

続いて、第2強誘電体層5上に第2電極6を設置する。第2電極6は酸化イリジウム、白金、酸化イリジウム、イリジウムをこの順に成膜する。成膜方法は第1電極3と同様の方法を用いることができる。次に、第1強誘電体層4、第2強誘電体層5及び第2電極6を所定の形状に形成する。第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5の形成方法は公知のフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて用いることができる。詳細の説明は省略する。   Subsequently, the second electrode 6 is disposed on the second ferroelectric layer 5. The second electrode 6 is formed of iridium oxide, platinum, iridium oxide, and iridium in this order. The same film formation method as that of the first electrode 3 can be used. Next, the first ferroelectric layer 4, the second ferroelectric layer 5, and the second electrode 6 are formed in a predetermined shape. As a method for forming the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5, a known photolithography method and an etching method can be used in combination. Detailed description is omitted.

続いて、第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5上に絶縁膜7を設置する。絶縁膜7は酸化アルミニウム膜と二酸化シリコンとを積層した膜である。酸化アルミニウム膜及び二酸化シリコンはCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成される。二酸化シリコンの膜は、例えば、TEOS(オルトケイ酸テトラエチル)を用いて形成する。そして、公知のフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせてパターニングする。絶縁膜7のパターニングでは第1電極3と対向する場所と第2電極6と対向する場所に開口を設ける。   Subsequently, an insulating film 7 is provided on the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5. The insulating film 7 is a film in which an aluminum oxide film and silicon dioxide are laminated. The aluminum oxide film and silicon dioxide are formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. The silicon dioxide film is formed using, for example, TEOS (tetraethyl orthosilicate). Then, patterning is performed by combining a known photolithography method and an etching method. In patterning the insulating film 7, an opening is provided at a location facing the first electrode 3 and a location facing the second electrode 6.

次に、第1配線8及び第2配線9を設置する。第1配線8及び第2配線9はITO膜の層をパターニングして形成する。ITO膜はスパッタ法を用いて設置され、例えば、ITOのターゲットにアルゴンイオンを衝突させて形成される。ITO膜をパターニングする。このとき、公知のフォトリソグラフィー法及びドライエッチング法をもちいて第1配線8及び第2配線9をパターニングすることができる。以上の工程により強誘電体素子1が製造される。   Next, the first wiring 8 and the second wiring 9 are installed. The first wiring 8 and the second wiring 9 are formed by patterning the ITO film layer. The ITO film is installed using a sputtering method, and is formed, for example, by causing argon ions to collide with an ITO target. The ITO film is patterned. At this time, the first wiring 8 and the second wiring 9 can be patterned using a known photolithography method and dry etching method. The ferroelectric element 1 is manufactured by the above process.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、強誘電体素子1は第1電極3、第1強誘電体層4、第2強誘電体層5、第2電極6の順に配置される。第1強誘電体層4、第2強誘電体層5はペロブスカイト構造を有する強誘電体層である。従って、強誘電体素子1の温度が変化するとき、強誘電体素子1は分極が変化して表面電荷が変化する焦電体として機能する。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the ferroelectric element 1 is arranged in the order of the first electrode 3, the first ferroelectric layer 4, the second ferroelectric layer 5, and the second electrode 6. The first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 are ferroelectric layers having a perovskite structure. Therefore, when the temperature of the ferroelectric element 1 changes, the ferroelectric element 1 functions as a pyroelectric body whose polarization changes and the surface charge changes.

第1強誘電体層4は第2強誘電体層5より薄く、第2強誘電体層5は鉛を含まない。従って、第1強誘電体層4が鉛を含んでいても第2強誘電体層5が鉛を含まないので、第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。   The first ferroelectric layer 4 is thinner than the second ferroelectric layer 5, and the second ferroelectric layer 5 does not contain lead. Therefore, even if the first ferroelectric layer 4 contains lead, the second ferroelectric layer 5 does not contain lead. Therefore, both the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 contain lead. The lead content can be reduced compared to sometimes.

第1強誘電体層4は第2強誘電体層5より電気抵抗が高くなっている。そして、第1強誘電体層4と第2強誘電体層5とは直列接続になっている。従って、第2強誘電体層5のみにより構成されているときに比べて電気抵抗を高くすることができる。そして、電気抵抗を高くすることにより第1電極3と第2電極6との間に流れるリーク電流を小さくできる。リーク電流を小さくすることにより強誘電体素子1のジョンソンノイズが小さくなる為、強誘電体素子1のノイズを小さくすることができる。   The first ferroelectric layer 4 has a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer 5. The first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 are connected in series. Accordingly, the electrical resistance can be increased as compared with the case where the second ferroelectric layer 5 alone is used. And the leak current which flows between the 1st electrode 3 and the 2nd electrode 6 can be made small by making electrical resistance high. Since the Johnson noise of the ferroelectric element 1 is reduced by reducing the leakage current, the noise of the ferroelectric element 1 can be reduced.

(2)本実施形態によれば、第1強誘電体層4は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、第2強誘電体層5はビスマス、ランタン、鉄を含んでいる。このとき、第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5をペロブスカイト構造にすることができる。従って、強誘電体素子1は焦電体としての機能を有する。第2強誘電体層5は鉛を含まない誘電体層である。第1強誘電体層4は第2強誘電体層5より電気抵抗を高くすることができる。   (2) According to this embodiment, the first ferroelectric layer 4 contains lead, zirconium, and titanium, and the second ferroelectric layer 5 contains bismuth, lanthanum, and iron. At this time, the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 can have a perovskite structure. Therefore, the ferroelectric element 1 has a function as a pyroelectric material. The second ferroelectric layer 5 is a dielectric layer not containing lead. The first ferroelectric layer 4 can have a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer 5.

(3)本実施形態によれば、第2強誘電体層5はビスマス、ランタン、鉄、マンガンを含んでいる。このとき、第2強誘電体層5はマンガンを含まないときに比べてリーク抵抗を小さくすることができる。従って、強誘電体素子1のノイズを小さくすることができる。   (3) According to this embodiment, the second ferroelectric layer 5 contains bismuth, lanthanum, iron, and manganese. At this time, the second ferroelectric layer 5 can reduce the leakage resistance as compared with the case where manganese is not included. Therefore, the noise of the ferroelectric element 1 can be reduced.

(4)本実施形態によれば、第2強誘電体層5は(111)に配向している。このとき、第2強誘電体層5は分極量が大きくなるので強誘電体素子1を感度の良い素子にすることができる。   (4) According to this embodiment, the second ferroelectric layer 5 is oriented in (111). At this time, since the second ferroelectric layer 5 has a large amount of polarization, the ferroelectric element 1 can be made a highly sensitive element.

(5)本実施形態によれば、第1強誘電体層4は第2強誘電体層5より薄い。第2強誘電体層5は鉛を含んでいないので、鉛を含んでいない層を厚くすることにより、鉛の含有量を抑制することができる。   (5) According to this embodiment, the first ferroelectric layer 4 is thinner than the second ferroelectric layer 5. Since the second ferroelectric layer 5 does not contain lead, the lead content can be suppressed by increasing the thickness of the layer not containing lead.

(第2の実施形態)
次に、強誘電体素子の一実施形態について図4の強誘電体素子の構造を示す模式側断面図を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5の組成が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an embodiment of the ferroelectric element will be described with reference to the schematic side sectional view showing the structure of the ferroelectric element shown in FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the compositions of the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 are different. Note that description of the same points as in the first embodiment is omitted.

図4に示すように、強誘電体素子15が基板2上に設置されている。強誘電体素子15は第1電極3、第1強誘電体層16、第2強誘電体層17及び第2電極6を備えている。そして、第1電極3上に、第1強誘電体層16、第2強誘電体層17及び第2電極6がこの順に積層されている。第1強誘電体層16は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでいる。そして、第2強誘電体層17はビスマス、ガドリニウム、鉄を含んでいる。   As shown in FIG. 4, the ferroelectric element 15 is installed on the substrate 2. The ferroelectric element 15 includes a first electrode 3, a first ferroelectric layer 16, a second ferroelectric layer 17, and a second electrode 6. A first ferroelectric layer 16, a second ferroelectric layer 17, and a second electrode 6 are laminated on the first electrode 3 in this order. The first ferroelectric layer 16 contains lead, zirconium, and titanium. The second ferroelectric layer 17 contains bismuth, gadolinium, and iron.

第1強誘電体層16は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、第2強誘電体層17はビスマス、ガドリニウム、鉄を含んでいる。このとき、第1強誘電体層16及び第2強誘電体層17をペロブスカイト構造にすることができる。従って、強誘電体素子15は焦電体としての機能を有する。第2強誘電体層17は鉛を含まない誘電体層である。第1強誘電体層16は第2強誘電体層17より電気抵抗を高くすることができる。従って、強誘電体素子15は鉛の含有量を減らすことができる。さらに、強誘電体素子15はノイズの少ない素子を実現できる。さらに、強誘電体素子15は常温付近における感度が良いので常温で用いることができる。   The first ferroelectric layer 16 contains lead, zirconium, and titanium, and the second ferroelectric layer 17 contains bismuth, gadolinium, and iron. At this time, the first ferroelectric layer 16 and the second ferroelectric layer 17 can have a perovskite structure. Therefore, the ferroelectric element 15 has a function as a pyroelectric material. The second ferroelectric layer 17 is a dielectric layer not containing lead. The first ferroelectric layer 16 can have a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer 17. Therefore, the ferroelectric element 15 can reduce the lead content. Further, the ferroelectric element 15 can realize an element with less noise. Furthermore, the ferroelectric element 15 can be used at room temperature because of its high sensitivity near room temperature.

第1強誘電体層16は第2強誘電体層17より薄く、第2強誘電体層17は鉛を含まない。従って、第1強誘電体層16が鉛を含んでいても第2強誘電体層17が鉛を含まないので、第1強誘電体層16及び第2強誘電体層17が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。第2強誘電体層17は鉛を含んでいないので、鉛を含んでいない層を厚くすることにより、鉛の含有量を抑制することができる。   The first ferroelectric layer 16 is thinner than the second ferroelectric layer 17, and the second ferroelectric layer 17 does not contain lead. Therefore, even if the first ferroelectric layer 16 contains lead, the second ferroelectric layer 17 does not contain lead. Therefore, both the first ferroelectric layer 16 and the second ferroelectric layer 17 contain lead. The lead content can be reduced compared to sometimes. Since the second ferroelectric layer 17 does not contain lead, the lead content can be suppressed by increasing the thickness of the layer not containing lead.

(第3の実施形態)
次に、強誘電体素子の一実施形態について図5の強誘電体素子の構造を示す模式側断面図を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5の位置が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, an embodiment of the ferroelectric element will be described with reference to the schematic side sectional view showing the structure of the ferroelectric element shown in FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the positions of the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 are different. Note that description of the same points as in the first embodiment is omitted.

図5に示すように、強誘電体素子20が基板2上に設置されている。強誘電体素子20は第1電極3上に第2強誘電体層5、第1強誘電体層4及び第2電極6がこの順に積層されている。この形態においても、強誘電体素子20の温度が変化するとき、強誘電体素子20は分極が変化して表面電荷が変化する焦電体として機能する。そして、強誘電体素子20は分極が増加するとき、第2配線9の電圧が第1配線8より高い電圧になる。   As shown in FIG. 5, the ferroelectric element 20 is installed on the substrate 2. In the ferroelectric element 20, a second ferroelectric layer 5, a first ferroelectric layer 4, and a second electrode 6 are laminated on the first electrode 3 in this order. Also in this embodiment, when the temperature of the ferroelectric element 20 changes, the ferroelectric element 20 functions as a pyroelectric body whose polarization changes and the surface charge changes. When the polarization of the ferroelectric element 20 increases, the voltage of the second wiring 9 becomes higher than that of the first wiring 8.

強誘電体素子20においても第1強誘電体層4は第2強誘電体層5より薄く、第2強誘電体層5は鉛を含まない。従って、第1強誘電体層4が鉛を含んでいても第2強誘電体層5が鉛を含まないので、第1強誘電体層4及び第2強誘電体層5が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。第2強誘電体層5は鉛を含んでいないので、鉛を含んでいない層を厚くすることにより、鉛の含有量を抑制することができる。   Also in the ferroelectric element 20, the first ferroelectric layer 4 is thinner than the second ferroelectric layer 5, and the second ferroelectric layer 5 does not contain lead. Therefore, even if the first ferroelectric layer 4 contains lead, the second ferroelectric layer 5 does not contain lead. Therefore, both the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 contain lead. The lead content can be reduced compared to sometimes. Since the second ferroelectric layer 5 does not contain lead, the lead content can be suppressed by increasing the thickness of the layer not containing lead.

第1強誘電体層4は第2強誘電体層5より電気抵抗が高くなっている。そして、第1強誘電体層4と第2強誘電体層5とは直列接続になっている。従って、第2強誘電体層5のみにより構成されているときに比べて電気抵抗を高くすることができる。そして、電気抵抗を高くすることにより第1電極3と第2電極6との間に流れるリーク電流を小さくできる。リーク電流を小さくすることにより強誘電体素子20のジョンソンノイズが小さくなる為、強誘電体素子20のノイズを小さくすることができる。   The first ferroelectric layer 4 has a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer 5. The first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 are connected in series. Accordingly, the electrical resistance can be increased as compared with the case where the second ferroelectric layer 5 alone is used. And the leak current which flows between the 1st electrode 3 and the 2nd electrode 6 can be made small by making electrical resistance high. Since the Johnson noise of the ferroelectric element 20 is reduced by reducing the leakage current, the noise of the ferroelectric element 20 can be reduced.

(第4の実施形態)
次に、センサーアレイの一実施形態について図6及び図7を用いて説明する。図6はセンサーアレイの構造を示す模式平面図である。図7はセンサーアレイの構造を示す模式側断面図である。図6に示すように、熱電気変換装置としてのセンサーアレイ24には強誘電体素子25がマトリックス状に2次元配置されている。強誘電体素子25には上記に記載の強誘電体素子1、強誘電体素子15または強誘電体素子20のいずれかが用いられている。
(Fourth embodiment)
Next, an embodiment of the sensor array will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic plan view showing the structure of the sensor array. FIG. 7 is a schematic side sectional view showing the structure of the sensor array. As shown in FIG. 6, ferroelectric elements 25 are two-dimensionally arranged in a matrix in a sensor array 24 as a thermoelectric conversion device. As the ferroelectric element 25, any one of the ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, and the ferroelectric element 20 described above is used.

センサーアレイ24は平面形状が長方形の基板26を備えている。基板26の平面方向において長手方向をY方向とし、Y方向と直交する方向をX方向とする。基板26の厚み方向をZ方向とする。基板26の中央には基板26の外形形状と相似形の凹部26aが設置されている。   The sensor array 24 includes a substrate 26 having a rectangular planar shape. In the plane direction of the substrate 26, the longitudinal direction is defined as the Y direction, and the direction orthogonal to the Y direction is defined as the X direction. The thickness direction of the substrate 26 is taken as the Z direction. In the center of the substrate 26, a recess 26a similar to the outer shape of the substrate 26 is provided.

凹部26aには熱を電気信号に変換するセンサー素子27が設置されている。センサー素子27は赤外線等の光を吸収して熱に変換する光吸収膜を備えている。センサーアレイ24に赤外光が照射されるとき、赤外光が照射された場所のセンサー素子27では光吸収膜が発熱する。そして、センサー素子27は赤外光の光強度に応じた電気信号を出力する。   A sensor element 27 that converts heat into an electrical signal is installed in the recess 26a. The sensor element 27 includes a light absorption film that absorbs light such as infrared rays and converts it into heat. When the sensor array 24 is irradiated with infrared light, the light absorption film generates heat in the sensor element 27 where the infrared light is irradiated. The sensor element 27 outputs an electrical signal corresponding to the light intensity of the infrared light.

センサー素子27の個数は特に限定されないが本実施形態では、例えば、X方向に20個、Y方向に240個配置されている。センサー素子27は凹部26aの底面に設置された第1支柱28及び第2支柱29を備えている。   The number of sensor elements 27 is not particularly limited. In this embodiment, for example, 20 sensor elements 27 are arranged in the X direction and 240 sensors are arranged in the Y direction. The sensor element 27 includes a first support column 28 and a second support column 29 installed on the bottom surface of the recess 26a.

第1支柱28及び第2支柱29の間に支持基板30が設置されている。支持基板30と第1支柱28との間には第1アーム31が配置され、支持基板30と第2支柱29との間には第2アーム32が配置されている。そして、支持基板30は第1支柱28、第2支柱29、第1アーム31及び第2アーム32に支持されている。支持基板30と凹部26aの底面との間は空間になっている。   A support substrate 30 is installed between the first support column 28 and the second support column 29. A first arm 31 is disposed between the support substrate 30 and the first support column 28, and a second arm 32 is disposed between the support substrate 30 and the second support column 29. The support substrate 30 is supported by the first support column 28, the second support column 29, the first arm 31, and the second arm 32. There is a space between the support substrate 30 and the bottom surface of the recess 26a.

支持基板30上には強誘電体素子25が設置されている。そして、強誘電体素子25を覆って光吸収膜が設置されている。光吸収膜は赤外光を吸収しやすい色素等の添加物を含む樹脂等からなる膜である。光吸収膜に赤外光が照射されるとき、光吸収膜が発熱する。そして、光吸収膜の熱が強誘電体素子25に伝わる。   A ferroelectric element 25 is installed on the support substrate 30. A light absorbing film is provided so as to cover the ferroelectric element 25. The light absorption film is a film made of a resin containing an additive such as a dye that easily absorbs infrared light. When the light absorption film is irradiated with infrared light, the light absorption film generates heat. Then, the heat of the light absorption film is transmitted to the ferroelectric element 25.

強誘電体素子25の熱は第1アーム31及び第1支柱28を伝わって基板26に至る。さらに、強誘電体素子25の熱は第2アーム32及び第2支柱29を伝わって基板26に至る。第1アーム31及び第2アーム32は細くなっているので伝熱し難くなっている。強誘電体素子25に赤外線が照射されて強誘電体素子25の温度が上昇するとき、強誘電体素子25の熱量は強誘電体素子25に停滞する。そして、強誘電体素子25が熱に反応して熱量に応じた電気信号を出力する。   The heat of the ferroelectric element 25 travels through the first arm 31 and the first support column 28 and reaches the substrate 26. Further, the heat of the ferroelectric element 25 reaches the substrate 26 through the second arm 32 and the second support column 29. Since the first arm 31 and the second arm 32 are thin, it is difficult to transfer heat. When the ferroelectric element 25 is irradiated with infrared rays and the temperature of the ferroelectric element 25 increases, the amount of heat of the ferroelectric element 25 stagnates in the ferroelectric element 25. The ferroelectric element 25 responds to heat and outputs an electrical signal corresponding to the amount of heat.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、センサーアレイ24は強誘電体素子25が2次元配置されている。強誘電体素子25は熱を電気信号に変換する。そして、強誘電体素子25が2次元配置されている為、強誘電体素子25は熱の分布を検出することができる。強誘電体素子25は上記に記載の強誘電体素子1、強誘電体素子15または強誘電体素子20のいずれかを備えている。上記に記載の強誘電体素子1、強誘電体素子15及び強誘電体素子20は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本実施形態のセンサーアレイ24は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子25を備えたセンサーアレイ24とすることができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to the present embodiment, the ferroelectric elements 25 are two-dimensionally arranged in the sensor array 24. The ferroelectric element 25 converts heat into an electrical signal. Since the ferroelectric elements 25 are two-dimensionally arranged, the ferroelectric elements 25 can detect the heat distribution. The ferroelectric element 25 includes any one of the ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, and the ferroelectric element 20 described above. The ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, and the ferroelectric element 20 described above are elements having a low lead content and a low noise. Therefore, the sensor array 24 of the present embodiment can be a sensor array 24 including the ferroelectric elements 25 with a low lead content and low noise.

(第5の実施形態)
次に、センサーアレイを備えた電子機器としてのセンサーデバイスの一実施形態について図8及び図9を用いて説明する。本実施形態では強誘電体素子に赤外線を吸収して熱に変換する膜が設置され、強誘電体素子が赤外線検出素子として機能する。図8は、センサーデバイスの構成を示すブロック図であり、図9は、強誘電体素子の配列を説明するための模式図である。本実施形態ではセンサーアレイ24を搭載したセンサーデバイスの例を説明する。尚、第4の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, an embodiment of a sensor device as an electronic apparatus including the sensor array will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the ferroelectric element is provided with a film that absorbs infrared rays and converts the infrared rays into heat, and the ferroelectric elements function as infrared detection elements. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the sensor device, and FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the arrangement of the ferroelectric elements. In this embodiment, an example of a sensor device equipped with a sensor array 24 will be described. The description of the same points as in the fourth embodiment will be omitted.

すなわち、本実施形態では、図8に示したように電子機器としてのセンサーデバイス35は、赤外線を検出する光検出部としてのセンサーアレイ36と、行選択回路37と、読み出し回路38を備える。さらに、センサーデバイス35はA/D変換部39、制御回路40を備えている。行選択回路37と読み出し回路38とを合わせて駆動回路という。行選択回路37を行ドライバーともいう。このセンサーデバイスを用いることで、例えばナイトビジョン機器等に用いられる赤外線カメラ等を実現できる。   That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the sensor device 35 as an electronic device includes a sensor array 36 as a light detection unit that detects infrared rays, a row selection circuit 37, and a readout circuit 38. Further, the sensor device 35 includes an A / D conversion unit 39 and a control circuit 40. The row selection circuit 37 and the readout circuit 38 are collectively referred to as a drive circuit. The row selection circuit 37 is also called a row driver. By using this sensor device, for example, an infrared camera used in a night vision device or the like can be realized.

センサーアレイ36にはセンサーアレイ24が用いられ、強誘電体素子25がマトリックス状に2次元配置されている。強誘電体素子25には強誘電体素子1、強誘電体素子15または強誘電体素子20のいずれかが用いられている。また複数の行線と複数の列線との配線が設けられている。行線はワード線や走査線とも称し、列線はデータ線とも称す。尚、行線及び列線の一方の本数が1本であってもよい。例えば行線が1本である場合には行線に沿った方向(図中横方向)に複数の強誘電体素子25が配列される。一方、列線が1本である場合には列線に沿った方向(図中縦方向)に複数の強誘電体素子25が配列される。   The sensor array 24 is used as the sensor array 36, and the ferroelectric elements 25 are two-dimensionally arranged in a matrix. As the ferroelectric element 25, any one of the ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, and the ferroelectric element 20 is used. In addition, wirings with a plurality of row lines and a plurality of column lines are provided. Row lines are also referred to as word lines and scanning lines, and column lines are also referred to as data lines. One of the row lines and the column lines may be one. For example, when there is one row line, a plurality of ferroelectric elements 25 are arranged in a direction along the row line (lateral direction in the figure). On the other hand, when there is one column line, a plurality of ferroelectric elements 25 are arranged in a direction along the column line (vertical direction in the figure).

図9に示すように、センサーアレイ36の各強誘電体素子25は、各行線と各列線の交差位置に対応する場所に配置される。例えば、行線WL1と列線DL1の交差位置に対応する場所に強誘電体素子25の1つが配置されている。他の強誘電体素子25も同様に配置されている。   As shown in FIG. 9, each ferroelectric element 25 of the sensor array 36 is disposed at a location corresponding to the intersection position of each row line and each column line. For example, one of the ferroelectric elements 25 is arranged at a location corresponding to the intersection position of the row line WL1 and the column line DL1. The other ferroelectric elements 25 are similarly arranged.

図8に戻って、行選択回路37は、1つまたは複数の行線に接続される。そして各行線の選択動作を行う。例えば図9のような320×240画素のQVGA(Quarter Video Graphics Array )のセンサーアレイ36を例にとれば、行線WL0、WL1、WL2・・・・WL239を順次選択して走査する動作を行う。即ちこれらの行線を選択する信号であるワード選択信号をセンサーアレイ36に出力する。   Returning to FIG. 8, the row selection circuit 37 is connected to one or more row lines. Then, each row line is selected. For example, taking a 320 × 240 pixel QVGA (Quarter Video Graphics Array) sensor array 36 as shown in FIG. 9 as an example, row lines WL0, WL1, WL2,... WL239 are sequentially selected and scanned. . That is, a word selection signal that is a signal for selecting these row lines is output to the sensor array 36.

読み出し回路38は、1つまたは複数の列線に接続される。そして各列線の読み出し動作を行う。QVGAのセンサーアレイ36を例にとれば、列線DL0、DL1、DL2・・・・DL319からの検出信号(検出電流、検出電荷)を読み出す動作を行う。   The read circuit 38 is connected to one or more column lines. Then, a read operation for each column line is performed. Taking the QVGA sensor array 36 as an example, an operation of reading detection signals (detection current, detection charge) from the column lines DL0, DL1, DL2,.

A/D変換部39は、読み出し回路38において取得された検出電圧(測定電圧)をデジタルデータにA/D変換する処理を行う。そしてA/D変換後のデジタルデータDOUTを出力する。具体的には、A/D変換部39には、複数の列線の各列線に対応して各A/D変換器が設けられる。そして、各A/D変換器は、対応する列線において読み出し回路38により取得された検出電圧のA/D変換処理を行う。   The A / D converter 39 performs a process of A / D converting the detection voltage (measurement voltage) acquired by the readout circuit 38 into digital data. Then, the digital data DOUT after A / D conversion is output. Specifically, the A / D converter 39 is provided with each A / D converter corresponding to each of the plurality of column lines. Each A / D converter performs A / D conversion processing of the detected voltage acquired by the reading circuit 38 in the corresponding column line.

制御回路40は、各種の制御信号を生成して、行選択回路37、読み出し回路38、A/D変換部39に出力する。例えば、充電や放電(リセット)の制御信号を生成して出力する。或いは、各回路のタイミングを制御する信号を生成して出力する。   The control circuit 40 generates various control signals and outputs them to the row selection circuit 37, the readout circuit 38, and the A / D conversion unit 39. For example, a charge or discharge (reset) control signal is generated and output. Alternatively, a signal for controlling the timing of each circuit is generated and output.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、センサーデバイス35は赤外線を検出するセンサーアレイ36を備えている。そして、センサーアレイ36は強誘電体素子25が2次元配置されているセンサーアレイ24を備えている。赤外線が照射される場所は加熱されるので温度が上昇する。そして、センサーアレイ24は温度の分布を検出する。従って、センサーデバイス35は赤外線を介して赤外線の発光源の分布を検出することができる。センサーアレイ36は上記に記載の強誘電体素子25を備えている。上記に記載の強誘電体素子25は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本実施形態のセンサーデバイス35は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子25を備えた電子機器とすることができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the sensor device 35 includes the sensor array 36 that detects infrared rays. The sensor array 36 includes a sensor array 24 in which the ferroelectric elements 25 are two-dimensionally arranged. Since the place irradiated with infrared rays is heated, the temperature rises. The sensor array 24 detects the temperature distribution. Therefore, the sensor device 35 can detect the distribution of the infrared light source via the infrared light. The sensor array 36 includes the ferroelectric element 25 described above. The ferroelectric element 25 described above is an element having a low lead content and a low noise. Therefore, the sensor device 35 of the present embodiment can be an electronic device including the ferroelectric element 25 with low lead content and low noise.

(第6の実施形態)
次に、赤外線を検出する光検出部に強誘電体素子を備える電子機器の1つである赤外線カメラの一実施形態について図10の赤外線カメラの構成を示すブロック図を用いて説明する。図10に示すように、電子機器としての赤外線カメラ41は、光学系42、光検出部43、画像処理部44、処理部45、記憶部46、操作部47、表示部48を含んで構成されている。
(Sixth embodiment)
Next, an embodiment of an infrared camera, which is one of electronic devices including a ferroelectric element in a light detection unit that detects infrared light, will be described with reference to a block diagram showing the configuration of the infrared camera in FIG. As shown in FIG. 10, an infrared camera 41 as an electronic device includes an optical system 42, a light detection unit 43, an image processing unit 44, a processing unit 45, a storage unit 46, an operation unit 47, and a display unit 48. ing.

光学系42は、例えば1枚または複数枚のレンズやレンズを駆動する駆動部等を含む。そして光検出部43への物体像の結像を行う。また必要であればフォーカス調整等も行う。   The optical system 42 includes, for example, one or a plurality of lenses and a driving unit that drives the lenses. Then, an object image is formed on the light detection unit 43. If necessary, focus adjustment is also performed.

光検出部43には、上記実施形態のセンサーデバイス35が用いられている。従って、光検出部43は強誘電体素子25を備えている。光検出部43は、二次元配列された強誘電体素子25に加えて行選択回路(行ドライバー)、列線を介して強誘電体素子25からのデータを読み出す読み出し回路及びA/D変換部等を備えている。そして、二次元配列された各強誘電体素子25からのデータを順次読み出して、被写体の画像データを形成する。   The light detection unit 43 uses the sensor device 35 of the above embodiment. Therefore, the light detection unit 43 includes the ferroelectric element 25. The light detection unit 43 includes a row selection circuit (row driver) in addition to the two-dimensionally arranged ferroelectric elements 25, a readout circuit that reads data from the ferroelectric elements 25 via the column lines, and an A / D conversion unit. Etc. Then, the data from the respective ferroelectric elements 25 arranged two-dimensionally are sequentially read out to form subject image data.

画像処理部44は、光検出部43からのデジタルの画像データに基づいて、画像補正処理等の各種の画像処理を行う。   The image processing unit 44 performs various image processing such as image correction processing based on the digital image data from the light detection unit 43.

処理部45は、赤外線カメラ41の全体の制御を行い、赤外線カメラ41内の各ブロックの制御を行う。この処理部45は例えばCPU等により実現される。記憶部46は各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部45や画像処理部44のワーク領域として機能する。操作部47は、操作者が赤外線カメラ41を操作するためのインターフェイスとなるものであり、例えば、各種ボタンやGUI(Graphical User Interface)画面等により実現される。表示部48は、例えば光検出部43により取得された画像やGUI画面等を表示するものであり、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等の各種のディスプレイにより実現される。   The processing unit 45 controls the entire infrared camera 41 and controls each block in the infrared camera 41. The processing unit 45 is realized by a CPU or the like, for example. The storage unit 46 stores various types of information, and functions as a work area for the processing unit 45 and the image processing unit 44, for example. The operation unit 47 is an interface for an operator to operate the infrared camera 41, and is realized by various buttons, a GUI (Graphical User Interface) screen, and the like. The display unit 48 displays, for example, an image acquired by the light detection unit 43, a GUI screen, and the like, and is realized by various displays such as a liquid crystal display and an organic EL display.

このように、直交する二方向に強誘電体素子25が二次元配置された光検出部43を用いて熱(光)分布画像を提供することができる。この光検出部43を用いて、サーモグラフィー、車載用ナイトビジョンあるいは監視カメラ等の電子機器を構成することができる。   In this way, a heat (light) distribution image can be provided using the light detection unit 43 in which the ferroelectric elements 25 are two-dimensionally arranged in two orthogonal directions. By using the light detection unit 43, an electronic device such as a thermography, an in-vehicle night vision, or a surveillance camera can be configured.

もちろん、1セル分または複数セルの強誘電体素子25をセンサーとして用いることで物体の物理情報の解析を行う解析機器や測定を行う測定機器、火や発熱を検知するセキュリティー機器、工場等に設けられるFA(Factory Automation)機器等の各種の電子機器を構成することもできる。   Of course, it is provided in an analysis device that analyzes physical information of an object, a measurement device that performs measurement, a security device that detects fire and heat generation, a factory, etc. by using the ferroelectric element 25 for one cell or multiple cells as a sensor. Various electronic devices such as FA (Factory Automation) devices can also be configured.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、赤外線カメラ41は光検出部43を備え、光検出部43には強誘電体素子25が用いられている。強誘電体素子25には上記に記載の強誘電体素子1、強誘電体素子15または強誘電体素子20が用いられている。光検出部43の強誘電体素子25は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、赤外線カメラ41は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子25を備えた電子機器とすることができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the infrared camera 41 includes the light detection unit 43, and the ferroelectric element 25 is used for the light detection unit 43. As the ferroelectric element 25, the ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, or the ferroelectric element 20 described above is used. The ferroelectric element 25 of the light detection unit 43 is an element having a low lead content and low noise. Therefore, the infrared camera 41 can be an electronic device including the ferroelectric element 25 with a low lead content and low noise.

(第7の実施形態)
次に、光検出部に赤外線を検出する強誘電体素子を備えた赤外線カメラを用いた電子機器の1つである運転支援装置の一実施形態について図11及び図12を用いて説明する。図11は、運転支援装置の構成を示すブロック図であり、図12は、運転支援装置を搭載した自動車を示す概略斜視図である。
(Seventh embodiment)
Next, an embodiment of a driving support device that is one of electronic devices using an infrared camera provided with a ferroelectric element that detects infrared rays in a light detection unit will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the driving support device, and FIG. 12 is a schematic perspective view showing an automobile equipped with the driving support device.

図11に示すように、電子機器としての運転支援装置51は、運転支援装置51を制御するCPUを備えた処理ユニット52と、車両外部の所定の撮像領域における赤外線を検出可能な赤外線カメラ41と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサー54とを備えている。さらに、運転支援装置51は、車両の走行速度を検出する車速センサー55と、運転者のブレーキ操作の有無を検出するブレーキセンサー56と、スピーカー57と、表示装置58とを備えて構成されている。そして、本実施形態の赤外線カメラ41は上記実施形態における赤外線カメラ41と同じカメラが用いられている。従って、赤外線カメラ41は強誘電体素子25を備えている。   As shown in FIG. 11, the driving support device 51 as an electronic device includes a processing unit 52 including a CPU that controls the driving support device 51, and an infrared camera 41 that can detect infrared rays in a predetermined imaging region outside the vehicle. And a yaw rate sensor 54 for detecting the yaw rate of the vehicle. Further, the driving support device 51 includes a vehicle speed sensor 55 that detects the traveling speed of the vehicle, a brake sensor 56 that detects the presence or absence of a brake operation by the driver, a speaker 57, and a display device 58. . And the same camera as the infrared camera 41 in the said embodiment is used for the infrared camera 41 of this embodiment. Therefore, the infrared camera 41 includes the ferroelectric element 25.

この運転支援装置51の処理ユニット52は、例えば、赤外線カメラ41の撮像により得られる自車両周辺の赤外線画像と、ヨーレートセンサー54、車速センサー55、ブレーキセンサー56により検出される自車両の走行状態にかかる検出信号を用いる。そして、処理ユニット52は赤外線画像及び検出信号を用いて自車両の進行方向前方に存在する物体及び歩行者等の対象物を検出する。検出した対象物と自車両との接触が発生する可能性があると判断したときには、スピーカー57または表示装置58により警報を出力する。   For example, the processing unit 52 of the driving support device 51 is configured to display an infrared image around the host vehicle obtained by imaging by the infrared camera 41 and the traveling state of the host vehicle detected by the yaw rate sensor 54, the vehicle speed sensor 55, and the brake sensor 56. Such a detection signal is used. Then, the processing unit 52 detects an object such as an object and a pedestrian existing in front of the traveling direction of the host vehicle using the infrared image and the detection signal. When it is determined that there is a possibility of contact between the detected object and the host vehicle, an alarm is output from the speaker 57 or the display device 58.

図12に示すように、赤外線カメラ41は、自動車の前部において車幅方向の中心付近に配置されている。表示装置58は、フロントウィンドーにおいて運転者の前方視界を妨げない位置に各種情報を表示するHUD59(Head Up Display)等を備えて構成されている。   As shown in FIG. 12, the infrared camera 41 is disposed near the center in the vehicle width direction at the front of the automobile. The display device 58 includes a HUD 59 (Head Up Display) that displays various types of information at a position that does not obstruct the driver's front view in the front window.

(1)本実施形態によれば、運転支援装置51は赤外線カメラ41を備えている。赤外線カメラ41は光検出部43を備え、光検出部43には2次元配置された強誘電体素子25が用いられている。強誘電体素子25には上記に記載の強誘電体素子1、強誘電体素子15または強誘電体素子20が用いられている。光検出部43の強誘電体素子25は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、運転支援装置51は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子25を備えた電子機器とすることができる。   (1) According to the present embodiment, the driving support device 51 includes the infrared camera 41. The infrared camera 41 includes a light detection unit 43, and the ferroelectric element 25 arranged in a two-dimensional manner is used for the light detection unit 43. As the ferroelectric element 25, the ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, or the ferroelectric element 20 described above is used. The ferroelectric element 25 of the light detection unit 43 is an element having a low lead content and low noise. Therefore, the driving support device 51 can be an electronic device including the ferroelectric element 25 with a low lead content and low noise.

(第8の実施形態)
次に、強誘電体素子を備えた赤外線カメラを用いた電子機器の1つであるセキュリティー機器の一実施形態について図13及び図14を用いて説明する。図13は、セキュリティー機器の構成を示すブロック図であり、図14はセキュリティー機器が設置された家を示す模式図である。
(Eighth embodiment)
Next, an embodiment of a security device which is one of electronic devices using an infrared camera equipped with a ferroelectric element will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a security device, and FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a house in which the security device is installed.

図13に示すように、電子機器としてのセキュリティー機器62は監視エリアを撮影する赤外線カメラ41及び監視エリアへの侵入者を検知する人感センサー63を備える。さらに、セキュリティー機器62は、赤外線カメラ41から出力された画像データを処理して監視エリアに侵入した移動体を検知する動き検知処理部64と、人感センサー63の検知処理を行う人感センサー検知処理部65を備える。さらに、セキュリティー機器62は、赤外線カメラ41から出力された画像データを所定の方式で圧縮する画像圧縮部66と、圧縮された画像データや侵入者検知情報の送信や外部装置からセキュリティー機器62への各種設定情報等を受信する通信処理部67を備える。さらに、セキュリティー機器62は、セキュリティー機器62の各処理部に対して条件設定、処理コマンド送信、レスポンス処理をCPUで行う制御部68等を備えて構成されている。そして、本実施形態の赤外線カメラ41は上記実施形態における赤外線カメラ41と同じカメラが用いられている。従って、赤外線カメラ41は強誘電体素子25を備えている。   As shown in FIG. 13, a security device 62 as an electronic device includes an infrared camera 41 that captures a monitoring area and a human sensor 63 that detects an intruder into the monitoring area. Further, the security device 62 processes the image data output from the infrared camera 41 to detect a moving body that has entered the monitoring area, and a human sensor detection that performs a human sensor 63 detection process. A processing unit 65 is provided. Further, the security device 62 includes an image compression unit 66 that compresses image data output from the infrared camera 41 by a predetermined method, transmission of compressed image data and intruder detection information, and transmission from an external device to the security device 62. A communication processing unit 67 for receiving various setting information and the like is provided. Further, the security device 62 includes a control unit 68 that performs condition setting, processing command transmission, and response processing on each processing unit of the security device 62 by the CPU. And the same camera as the infrared camera 41 in the said embodiment is used for the infrared camera 41 of this embodiment. Therefore, the infrared camera 41 includes the ferroelectric element 25.

動き検知処理部64は、図示しないバッファメモリーと、バッファメモリーの出力が入力されるブロックデータ平滑部と、ブロックデータ平滑部の出力が入力される状態変化検出部とを備える。そして、動き検知処理部64の状態変化検出部は、監視エリアが静止状態であれば動画で撮影した異なるフレームでも同一画像データとなるが、状態変化(移動体の侵入)があるとフレーム間の画像データで差が生じることを利用して状態変化を検知している。   The motion detection processing unit 64 includes a buffer memory (not shown), a block data smoothing unit to which an output of the buffer memory is input, and a state change detection unit to which an output of the block data smoothing unit is input. The state change detection unit of the motion detection processing unit 64 has the same image data even in different frames taken by a moving image if the monitoring area is stationary. A change in state is detected by utilizing the difference in image data.

図14に示すように、セキュリティー機器62は軒下に赤外線カメラ41及び人感センサー63が設置されている。そして、赤外線カメラ41は撮像エリア69を検出し、人感センサー63は検知エリア70を検出する。   As shown in FIG. 14, the security device 62 has an infrared camera 41 and a human sensor 63 installed under the eaves. The infrared camera 41 detects the imaging area 69, and the human sensor 63 detects the detection area 70.

(1)本実施形態によれば、セキュリティー機器62は赤外線カメラ41を備えている。赤外線カメラ41は光検出部43を備え、光検出部43には強誘電体素子25が用いられている。強誘電体素子25には上記に記載の強誘電体素子1、強誘電体素子15または強誘電体素子20が用いられている。光検出部43の強誘電体素子25は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、セキュリティー機器62は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子25を備えた電子機器とすることができる。   (1) According to the present embodiment, the security device 62 includes the infrared camera 41. The infrared camera 41 includes a light detection unit 43, and the ferroelectric element 25 is used for the light detection unit 43. As the ferroelectric element 25, the ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, or the ferroelectric element 20 described above is used. The ferroelectric element 25 of the light detection unit 43 is an element having a low lead content and low noise. Therefore, the security device 62 can be an electronic device including the ferroelectric element 25 with a low lead content and low noise.

(第9の実施形態)
次に、赤外線を検出する光検出部に赤外線を検出する強誘電体素子を赤外線検出素子として備えた電子機器の1つであるゲーム機器の一実施形態について図15及び図16を用いて説明する。図15は、ゲーム機器のコントローラーの構成を示すブロック図であり、図16はコントローラーの使用方法を説明するための模式図である。
(Ninth embodiment)
Next, an embodiment of a game machine which is one of electronic devices provided with a ferroelectric element that detects infrared rays as an infrared detection element in a light detection unit that detects infrared rays will be described with reference to FIGS. 15 and 16. . FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the controller of the game machine, and FIG. 16 is a schematic diagram for explaining how to use the controller.

図15に示すように、ゲーム機器に用いられる電子機器としてのコントローラー73は、撮像情報演算ユニット74と、操作スイッチ75と、加速度センサー76と、コネクター77と、プロセッサー78と、無線モジュール79と、を備えて構成される。   As shown in FIG. 15, a controller 73 as an electronic device used for a game device includes an imaging information calculation unit 74, an operation switch 75, an acceleration sensor 76, a connector 77, a processor 78, a wireless module 79, It is configured with.

撮像情報演算ユニット74は、撮像ユニット80と、この撮像ユニット80で撮像した画像データを処理するための画像処理回路81を有する。撮像ユニット80は光検出部82を含み、光検出部82と接続して赤外線だけを通すフィルターである赤外線フィルター83及びレンズ等の光学系84を配置している。そして、画像処理回路81は、撮像ユニット80から得られた赤外線画像データを処理して、高輝度部分を検知し、それの重心位置や面積を検出してこれらのデータを出力する。本実施形態の光検出部82には上記実施形態の強誘電体素子25が用いられており、強誘電体素子25には上記に記載の強誘電体素子1、強誘電体素子15または強誘電体素子20が用いられている。   The imaging information calculation unit 74 includes an imaging unit 80 and an image processing circuit 81 for processing image data captured by the imaging unit 80. The imaging unit 80 includes a light detection unit 82, and an infrared filter 83 that is a filter that is connected to the light detection unit 82 and transmits only infrared rays, and an optical system 84 such as a lens are disposed. Then, the image processing circuit 81 processes the infrared image data obtained from the imaging unit 80, detects a high-luminance portion, detects the position of the center of gravity and the area thereof, and outputs these data. The photodetector element 82 of the present embodiment uses the ferroelectric element 25 of the above embodiment, and the ferroelectric element 25 includes the ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, or the ferroelectric described above. A body element 20 is used.

プロセッサー78は、操作スイッチ75からの操作データと、加速度センサー76からの加速度データ及び高輝度部分データを一連のコントロールデータとして出力する。無線モジュール79は所定周波数の搬送波をこのコントロールデータで変調し、アンテナ85から電波信号として出力する。   The processor 78 outputs the operation data from the operation switch 75, the acceleration data from the acceleration sensor 76, and the high luminance partial data as a series of control data. The wireless module 79 modulates a carrier wave of a predetermined frequency with this control data and outputs it as a radio signal from the antenna 85.

尚、コントローラー73に設けられているコネクター77を通して入力されたデータもプロセッサー78によって上述のデータと同様に処理されてコントロールデータとして無線モジュール79とアンテナ85を介して出力される。   Data input through the connector 77 provided in the controller 73 is also processed by the processor 78 in the same manner as the above-described data, and is output as control data via the wireless module 79 and the antenna 85.

図16に示すように、ゲーム機器86はコントローラー73、ゲーム機本体87、ディスプレイ88、LEDモジュール89及びLEDモジュール90を備えている。プレイヤー91は一方の手でコントローラー73を把持してゲームをプレイする。そして、コントローラー73の撮像ユニット80をディスプレイ88の画面92に向けると、ディスプレイ88の近傍に設置された二つのLEDモジュール89及びLEDモジュール90から出力される赤外線を撮像ユニット80が検知する。   As shown in FIG. 16, the game device 86 includes a controller 73, a game machine main body 87, a display 88, an LED module 89, and an LED module 90. The player 91 holds the controller 73 with one hand and plays the game. When the imaging unit 80 of the controller 73 is directed toward the screen 92 of the display 88, the imaging unit 80 detects infrared rays output from the two LED modules 89 and the LED module 90 installed in the vicinity of the display 88.

そして、コントローラー73は、二つのLEDモジュール89、LEDモジュール90の位置や面積情報を高輝度点の情報として取得する。輝点の位置や大きさのデータがコントローラー73から無線でゲーム機本体87に送信され、ゲーム機本体87がデータを受信する。プレイヤー91がコントローラー73を動かすと、輝点の位置や大きさのデータが変化する。それを利用して、ゲーム機本体87はコントローラー73の動きに対応した操作信号を取得できる。そして、操作信号にしたがってゲーム機器86はゲームを進行させることができる。   Then, the controller 73 acquires the position and area information of the two LED modules 89 and LED modules 90 as information on the high luminance point. The data of the position and size of the bright spot is wirelessly transmitted from the controller 73 to the game machine main body 87, and the game machine main body 87 receives the data. When the player 91 moves the controller 73, the position and size data of the bright spot changes. By utilizing this, the game machine main body 87 can acquire an operation signal corresponding to the movement of the controller 73. The game device 86 can advance the game according to the operation signal.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、ゲーム機器86のコントローラー73は光検出部82を備え、光検出部82には強誘電体素子25が用いられている。光検出部82の強誘電体素子25は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、ゲーム機器86は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子25が備えられたコントローラー73を有する電子機器とすることができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the controller 73 of the game device 86 includes the light detection unit 82, and the ferroelectric element 25 is used for the light detection unit 82. The ferroelectric element 25 of the light detection unit 82 is an element having a low lead content and a small noise. Therefore, the game device 86 can be an electronic device having the controller 73 provided with the ferroelectric element 25 with a low lead content and low noise.

(第10の実施形態)
次に、光検出部に赤外線を検出する強誘電体素子を赤外線検出素子として備える赤外線カメラを用いた電子機器の1つである体温測定装置の一実施形態について図17を用いて説明する。図17は、体温測定装置の構成を示すブロック図である。
(Tenth embodiment)
Next, an embodiment of a body temperature measuring apparatus which is one of electronic devices using an infrared camera provided with a ferroelectric element for detecting infrared rays as an infrared detection element in a light detection unit will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the body temperature measuring device.

図17に示すように、電子機器としての体温測定装置95は、赤外線カメラ41と、体温分析装置96と、情報通信装置97と、ケーブル98とを備えて構成されている。本実施形態の赤外線カメラ41は第6の実施形態の赤外線カメラ41と同じカメラが用いられている。従って、赤外線カメラ41は強誘電体素子25を備えている。   As shown in FIG. 17, a body temperature measuring device 95 as an electronic device includes an infrared camera 41, a body temperature analyzing device 96, an information communication device 97, and a cable 98. The same camera as the infrared camera 41 of the sixth embodiment is used as the infrared camera 41 of the present embodiment. Therefore, the infrared camera 41 includes the ferroelectric element 25.

赤外線カメラ41は所定の対象領域を撮影し、撮影された対象者99の画像情報をケーブル98を経由して体温分析装置96に送信する。体温分析装置96は、画像読取処理ユニット及び体温分析処理ユニットを含む。画像読取処理ユニットは赤外線カメラ41からの熱分布画像を読み取る。体温分析処理ユニットは画像読取処理ユニットからのデータと画像分析設定テーブルに基づいて体温分析テーブルを作成する。そして、体温分析処理ユニットは体温分析テーブルに基づいて体温情報送信用データを情報通信装置97へ送信する。この体温情報送信用データは体温異常であることに対応する所定のデータを含んでもよい。また、撮影領域内に複数の対象者99を含んでいると判断した場合には、対象者99の人数と体温異常者の人数の情報を体温情報送信用データに含んでもよい。   The infrared camera 41 captures a predetermined target area, and transmits image information of the captured subject 99 to the body temperature analyzer 96 via the cable 98. The body temperature analysis device 96 includes an image reading processing unit and a body temperature analysis processing unit. The image reading processing unit reads the heat distribution image from the infrared camera 41. The body temperature analysis processing unit creates a body temperature analysis table based on the data from the image reading processing unit and the image analysis setting table. Then, the body temperature analysis processing unit transmits body temperature information transmission data to the information communication device 97 based on the body temperature analysis table. The data for transmitting body temperature information may include predetermined data corresponding to abnormal body temperature. In addition, when it is determined that a plurality of subjects 99 are included in the imaging region, information on the number of subjects 99 and the number of people with abnormal body temperature may be included in the body temperature information transmission data.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、体温測定装置95は赤外線カメラ41を備えている。赤外線カメラ41は光検出部43を備え、光検出部43には強誘電体素子25が用いられている。強誘電体素子25には上記に記載の強誘電体素子1、強誘電体素子15または強誘電体素子20が用いられている。光検出部43の強誘電体素子25は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、体温測定装置95は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子25を有する赤外線カメラ41を備えた電子機器とすることができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the body temperature measuring device 95 includes the infrared camera 41. The infrared camera 41 includes a light detection unit 43, and the ferroelectric element 25 is used for the light detection unit 43. As the ferroelectric element 25, the ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, or the ferroelectric element 20 described above is used. The ferroelectric element 25 of the light detection unit 43 is an element having a low lead content and low noise. Therefore, the body temperature measuring device 95 can be an electronic device including the infrared camera 41 having the ferroelectric element 25 with a low lead content and low noise.

(第11の実施形態)
次に、光検出部に赤外線を検出する強誘電体素子を赤外線検出素子として備える電子機器の1つである特定物質探知装置の一実施形態について図18の特定物質探知装置の構成を示すブロック図を用いて説明する。
(Eleventh embodiment)
Next, a block diagram showing a configuration of the specific substance detection apparatus of FIG. 18 for one embodiment of a specific substance detection apparatus which is one of electronic devices including a ferroelectric element for detecting infrared rays as an infrared detection element in a light detection unit. Will be described.

図18に示すように電子機器としての特定物質探知装置102は、制御ユニット103と、照射光ユニット104と、光学フィルター105と、撮像ユニット106と、表示部107とを備えて構成されている。撮像ユニット106は、図示しないレンズ等の光学系と光検出部を備え、当該光検出部はテラヘルツ域の波長を吸収する赤外線吸収膜を備える強誘電体素子25を含んで構成されている。   As shown in FIG. 18, the specific substance detection device 102 as an electronic device includes a control unit 103, an irradiation light unit 104, an optical filter 105, an imaging unit 106, and a display unit 107. The imaging unit 106 includes an optical system such as a lens (not shown) and a light detection unit, and the light detection unit includes a ferroelectric element 25 including an infrared absorption film that absorbs a wavelength in the terahertz range.

制御ユニット103は、本装置全体を制御するシステムコントローラーを含み、該システムコントローラーは制御ユニットに含まれる光源駆動部及び画像処理ユニットを制御する。照射光ユニット104は、波長が100μm〜1000μmの範囲にある電磁波であるテラヘルツ光を射出するレーザー装置と光学系を含み、テラヘルツ光を検査対象の人物108に照射する。人物108からの反射テラヘルツ光は、探知対象である特定物質109の分光スペクトルのみを通過させる光学フィルター105を介して撮像ユニット106に受光される。撮像ユニット106で生成された画像信号は、制御ユニット103の画像処理ユニットで所定の画像処理が施され、その画像信号が表示部107へ出力される。そして人物108の衣服内等に特定物質109が存在するか否かにより受光信号の強度が異なるので特定物質109の存在が判別できる。   The control unit 103 includes a system controller that controls the entire apparatus, and the system controller controls the light source driving unit and the image processing unit included in the control unit. The irradiation light unit 104 includes a laser device and an optical system that emits terahertz light that is an electromagnetic wave having a wavelength in the range of 100 μm to 1000 μm, and irradiates the person 108 to be inspected with terahertz light. The reflected terahertz light from the person 108 is received by the imaging unit 106 via the optical filter 105 that allows only the spectral spectrum of the specific substance 109 to be detected to pass. The image signal generated by the imaging unit 106 is subjected to predetermined image processing by the image processing unit of the control unit 103, and the image signal is output to the display unit 107. The presence of the specific substance 109 can be determined because the intensity of the received light signal varies depending on whether or not the specific substance 109 exists in the clothes of the person 108.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、特定物質探知装置102は撮像ユニット106に光検出部を備え、光検出部には強誘電体素子25が用いられている。強誘電体素子25には上記に記載の強誘電体素子1、強誘電体素子15または強誘電体素子20が用いられている。光検出部の強誘電体素子25は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、特定物質探知装置102は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子25を備えた電子機器とすることができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to the present embodiment, the specific substance detection apparatus 102 includes the light detection unit in the imaging unit 106, and the ferroelectric element 25 is used for the light detection unit. As the ferroelectric element 25, the ferroelectric element 1, the ferroelectric element 15, or the ferroelectric element 20 described above is used. The ferroelectric element 25 of the light detection unit is an element having a low lead content and a low noise. Therefore, the specific substance detection device 102 can be an electronic device including the ferroelectric element 25 with a low lead content and low noise.

(第12の実施形態)
次に、強誘電体素子を備える電子機器の1つである超音波画像診断装置の特徴的な例について、図に従って説明する。超音波画像診断装置について図19〜図21に従って説明する。図19は超音波画像診断装置の構成を示す概略斜視図である。図19に示すように、電子機器としての超音波画像診断装置112は超音波装置としての超音波プローブ113を備えている。超音波プローブ113は一方向に長い略直方体の形状をしている。超音波プローブ113の長手方向をZ方向とする。超音波プローブ113の+Z方向の面は略平坦な面であり、平面形状が長方形になっている。平面形状の直交する2辺が延びる方向をX方向及びY方向とする。
(Twelfth embodiment)
Next, a characteristic example of an ultrasonic diagnostic imaging apparatus that is one of electronic devices including a ferroelectric element will be described with reference to the drawings. An ultrasonic diagnostic imaging apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is a schematic perspective view showing the configuration of the ultrasonic diagnostic imaging apparatus. As shown in FIG. 19, the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 112 as an electronic apparatus includes an ultrasonic probe 113 as an ultrasonic apparatus. The ultrasonic probe 113 has a substantially rectangular parallelepiped shape that is long in one direction. The longitudinal direction of the ultrasonic probe 113 is defined as the Z direction. The surface in the + Z direction of the ultrasonic probe 113 is a substantially flat surface, and the planar shape is a rectangle. The directions in which two orthogonal sides of the planar shape extend are defined as an X direction and a Y direction.

超音波プローブ113の+Z方向側には超音波センサー114が設置されている。超音波プローブ113の+Z方向側の面では筐体から超音波センサー114が露出している。超音波プローブ113の内部には超音波センサー114を制御する制御部115が設置され、超音波センサー114と制御部115とがケーブル116により接続されている。制御部115にはCPU(中央演算装置)及び記憶装置を備えている。記憶装置には超音波センサー114を駆動する駆動波形のデータや超音波センサー114を駆動する手順を示すプログラムが記憶されている。そして、CPUはプログラムに沿って超音波センサー114に駆動波形を出力して超音波センサー114を駆動する。   An ultrasonic sensor 114 is installed on the + Z direction side of the ultrasonic probe 113. On the surface on the + Z direction side of the ultrasonic probe 113, the ultrasonic sensor 114 is exposed from the housing. A control unit 115 that controls the ultrasonic sensor 114 is installed inside the ultrasonic probe 113, and the ultrasonic sensor 114 and the control unit 115 are connected by a cable 116. The control unit 115 includes a CPU (Central Processing Unit) and a storage device. The storage device stores drive waveform data for driving the ultrasonic sensor 114 and a program indicating a procedure for driving the ultrasonic sensor 114. Then, the CPU drives the ultrasonic sensor 114 by outputting a drive waveform to the ultrasonic sensor 114 according to the program.

超音波プローブ113はケーブル117を介して制御装置118と接続されている。制御装置118は超音波プローブ113が出力するデータ信号を入力し、データ信号を解析して表示する装置である。   The ultrasonic probe 113 is connected to the control device 118 via a cable 117. The control device 118 is a device that receives a data signal output from the ultrasonic probe 113 and analyzes and displays the data signal.

超音波プローブ113は生体119の表面に押圧して用いられる。超音波プローブ113は超音波センサー114から生体119に向けて超音波を射出する。そして、超音波センサー114は生体119の内部で反射した反射波を受信する。反射波は反射して戻る時間が反射した面により異なるので、反射波が戻る時間を解析することにより生体119の内部の構造を非破壊検査することができる。超音波センサー114が受信した反射波の信号は制御部115に出力される。制御部115はA/D変換部(Analog−to−digital)を備え、反射波の信号をデジタルデータに変換する。そして、デジタルデータに変換されたデータ信号はケーブル116、制御部115、ケーブル117を介して制御装置118に送信される。制御装置118は反射波のデータ信号を受信して解析する。そして、制御装置118は生体119の内部構造を画像に変換して表示する。   The ultrasonic probe 113 is used by being pressed against the surface of the living body 119. The ultrasonic probe 113 emits ultrasonic waves from the ultrasonic sensor 114 toward the living body 119. Then, the ultrasonic sensor 114 receives the reflected wave reflected inside the living body 119. Since the reflected wave has a different return time depending on the reflected surface, the internal structure of the living body 119 can be nondestructively inspected by analyzing the return time of the reflected wave. The reflected wave signal received by the ultrasonic sensor 114 is output to the control unit 115. The control unit 115 includes an A / D conversion unit (Analog-to-digital), and converts a reflected wave signal into digital data. The data signal converted into digital data is transmitted to the control device 118 via the cable 116, the control unit 115, and the cable 117. The control device 118 receives and analyzes the reflected wave data signal. Then, the control device 118 converts the internal structure of the living body 119 into an image and displays it.

図20は超音波センサーの構造を示す概略斜視図である。図20に示すように、超音波センサー114は基板120を備えている。基板120の+Z方向側の面には超音波素子121がマトリックス状に設置されている。図中Y方向を第1方向122とし、X方向を第2方向123とする。超音波素子121は第1方向122及び第2方向123に整列している。第1方向122に並ぶ超音波素子121を第1超音波素子列124とし、第2方向123に並ぶ超音波素子121を第2超音波素子列125とする。超音波素子121は超音波を射出する機能と反射波を受信して電気信号に変換する機能を備えている。尚、超音波センサー114は超音波を射出する素子と反射波を受信して電気信号に変換する素子とを別々に備えても良い。   FIG. 20 is a schematic perspective view showing the structure of the ultrasonic sensor. As shown in FIG. 20, the ultrasonic sensor 114 includes a substrate 120. Ultrasonic elements 121 are arranged in a matrix on the surface of the substrate 120 on the + Z direction side. In the drawing, the Y direction is a first direction 122, and the X direction is a second direction 123. The ultrasonic elements 121 are aligned in the first direction 122 and the second direction 123. The ultrasonic elements 121 aligned in the first direction 122 are referred to as a first ultrasonic element array 124, and the ultrasonic elements 121 aligned in the second direction 123 are referred to as a second ultrasonic element array 125. The ultrasonic element 121 has a function of emitting ultrasonic waves and a function of receiving reflected waves and converting them into electrical signals. The ultrasonic sensor 114 may include an element that emits ultrasonic waves and an element that receives reflected waves and converts them into electrical signals.

本実施形態では、例えば、説明を分かり易くするために、図中第1超音波素子列124の列数は20列とし、第2超音波素子列125は6列とした。従って、超音波センサー114では基板120上に120個の超音波素子121を有する超音波素子群126が設置されている。尚、第1超音波素子列124の列数は32列以上、第2超音波素子列125は256列以上あると解像度が高くなるので検出した超音波画像を見易くできる。   In the present embodiment, for the sake of easy understanding, for example, the number of first ultrasonic element rows 124 in the drawing is 20 and the number of second ultrasonic element rows 125 is 6. Therefore, in the ultrasonic sensor 114, an ultrasonic element group 126 having 120 ultrasonic elements 121 is installed on the substrate 120. If the number of the first ultrasonic element rows 124 is 32 or more and the number of the second ultrasonic element rows 125 is 256 or more, the resolution becomes high, so that the detected ultrasonic image can be easily seen.

第1超音波素子列124の各超音波素子121は第1方向122に延びる第2電極配線127に接続されている。同様に、第2超音波素子列125の各超音波素子121は第2方向123に延びる第3電極配線128に接続されている。基板120の−Y方向側の端にはフレキシブルケーブル129が設置され、第2電極配線127はフレキシブルケーブル129と接続している。基板120の+X方向側の端にはフレキシブルケーブル130が設置され、第3電極配線128はフレキシブルケーブル130と接続している。   Each ultrasonic element 121 in the first ultrasonic element row 124 is connected to a second electrode wiring 127 extending in the first direction 122. Similarly, each ultrasonic element 121 of the second ultrasonic element row 125 is connected to a third electrode wiring 128 extending in the second direction 123. A flexible cable 129 is installed at the end of the substrate 120 on the −Y direction side, and the second electrode wiring 127 is connected to the flexible cable 129. A flexible cable 130 is installed at the + X direction end of the substrate 120, and the third electrode wiring 128 is connected to the flexible cable 130.

さらに、各超音波素子121は第1電極配線131と接続され、第1電極配線131もフレキシブルケーブル129と接続している。第2電極配線127及び第3電極配線128はケーブル116を介して制御部115と接続されている。そして、制御部115は第2電極配線127、第3電極配線128及び第1電極配線131を通じて各超音波素子121に電圧信号を出力する。超音波素子121は電圧信号を入力し、電圧信号に応じて超音波を射出する。   Further, each ultrasonic element 121 is connected to the first electrode wiring 131, and the first electrode wiring 131 is also connected to the flexible cable 129. The second electrode wiring 127 and the third electrode wiring 128 are connected to the control unit 115 via the cable 116. Then, the control unit 115 outputs a voltage signal to each ultrasonic element 121 through the second electrode wiring 127, the third electrode wiring 128, and the first electrode wiring 131. The ultrasonic element 121 receives a voltage signal and emits an ultrasonic wave according to the voltage signal.

図21は超音波素子の構造を示す模式側断面図である。図21に示すように、基板120には超音波素子121と対向する場所に凹部133が設置されている。凹部133により基板120は一部の厚みが薄くなっており、厚みが薄い場所が振動する振動部134になっている。基板120はシリコン基板であり、凹部133はエッチングにより形成される。振動部134では酸化シリコン膜と酸化ジルコウム膜とが積層されている。   FIG. 21 is a schematic side sectional view showing the structure of the ultrasonic element. As shown in FIG. 21, the substrate 120 is provided with a recess 133 at a location facing the ultrasonic element 121. A part of the substrate 120 is thinned by the recess 133, and a vibration part 134 that vibrates in a thin place. The substrate 120 is a silicon substrate, and the recess 133 is formed by etching. In the vibrating portion 134, a silicon oxide film and a zirconium oxide film are stacked.

振動部134の+Z方向側には第1電極135が設置されている。第1電極135は第1電極配線131と接続されている。第1電極135上には第1強誘電体層4と第2強誘電体層5が重ねて設置されている。第2強誘電体層5上には第2電極136が設置されている。第1電極135、第1強誘電体層4、第2強誘電体層5及び第2電極136により強誘電体素子137が構成されている。第2電極136上には絶縁膜138が設置されている。絶縁膜138には第2電極136上に貫通孔が形成されている。さらに、絶縁膜138は強誘電体素子137及び第1電極135を覆って設置されている。   A first electrode 135 is provided on the + Z direction side of the vibration part 134. The first electrode 135 is connected to the first electrode wiring 131. On the first electrode 135, the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 are disposed so as to overlap each other. A second electrode 136 is provided on the second ferroelectric layer 5. The first electrode 135, the first ferroelectric layer 4, the second ferroelectric layer 5, and the second electrode 136 constitute a ferroelectric element 137. An insulating film 138 is provided on the second electrode 136. A through hole is formed in the insulating film 138 on the second electrode 136. Further, the insulating film 138 is provided so as to cover the ferroelectric element 137 and the first electrode 135.

絶縁膜138上には第2電極136と対向する場所に第3電極139が設置されている。第3電極139は第2方向123に延在する第3電極配線128と接続されている。第2電極136及び第3電極139は絶縁膜138を挟んでコンデンサーとして機能する。   A third electrode 139 is provided on the insulating film 138 at a location facing the second electrode 136. The third electrode 139 is connected to the third electrode wiring 128 extending in the second direction 123. The second electrode 136 and the third electrode 139 function as a capacitor with the insulating film 138 interposed therebetween.

さらに、絶縁膜138上には強誘電体素子137の−Y方向側に抵抗体140が設置されている。抵抗体140は電気抵抗を有する膜である。抵抗体140の一端と第2電極136との間には双方を接続する接続配線143が設置されている。接続配線143は貫通孔に設置され、貫通孔を通して第2電極136と接続される。さらに、抵抗体140の他端は第2電極配線127と接続されている。   Further, a resistor 140 is provided on the insulating film 138 on the −Y direction side of the ferroelectric element 137. The resistor 140 is a film having electrical resistance. A connection wiring 143 that connects both ends of the resistor 140 and the second electrode 136 is provided. The connection wiring 143 is installed in the through hole and connected to the second electrode 136 through the through hole. Furthermore, the other end of the resistor 140 is connected to the second electrode wiring 127.

絶縁膜138上では強誘電体素子137の+X方向側を通って第2電極配線127が設置されている。第2電極配線127は第1方向122に延びる配線である。そして、第2電極配線127、強誘電体素子137、第3電極139等を覆って絶縁膜144が設置されている。   On the insulating film 138, the second electrode wiring 127 is disposed through the + X direction side of the ferroelectric element 137. The second electrode wiring 127 is a wiring extending in the first direction 122. An insulating film 144 is provided to cover the second electrode wiring 127, the ferroelectric element 137, the third electrode 139, and the like.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、超音波画像診断装置112は超音波素子121を備え、超音波素子121には強誘電体素子137が用いられている。強誘電体素子137は第1強誘電体層4と第2強誘電体層5とが積層された素子である。従って、強誘電体素子137は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、超音波画像診断装置112は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子137を備えた電子機器とすることができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 112 includes the ultrasonic element 121, and the ferroelectric element 137 is used for the ultrasonic element 121. The ferroelectric element 137 is an element in which a first ferroelectric layer 4 and a second ferroelectric layer 5 are laminated. Therefore, the ferroelectric element 137 is an element having a low lead content and a small noise. Therefore, the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 112 can be an electronic device including the ferroelectric element 137 with low lead content and low noise.

以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例は総て本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。   Although several embodiments have been described above, those skilled in the art can easily understand that many modifications are possible without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term anywhere in the specification or the drawings.

本発明は、種々の強誘電体素子を用いた電子機器に広く適用することができる。検出する光の波長は問わない。また、強誘電体素子を有する電子機器は、例えば、供給する熱量と流体が奪う熱量とが均衡する条件下にて流体の流量を検出するフローセンサー等にも適用できる。このフローセンサーに設けられる熱伝対等に代えて本発明の強誘電体素子を備えた電子機器を設けることができ、光以外を検出対象とすることができる。   The present invention can be widely applied to electronic devices using various ferroelectric elements. The wavelength of the light to detect is not ask | required. In addition, an electronic device having a ferroelectric element can be applied to, for example, a flow sensor that detects the flow rate of a fluid under a condition in which the amount of heat supplied and the amount of heat taken by the fluid are balanced. An electronic device including the ferroelectric element of the present invention can be provided in place of the thermocouple provided in the flow sensor, and other than light can be detected.

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)
前記第1の実施形態では、第1強誘電体層4に重ねて第2強誘電体層5が設置された。第1強誘電体層4と第2強誘電体層5との間に導電性の層があっても良い。このときにも、第1強誘電体層4および第2強誘電体層5は圧電体として作用する。そして、同様の効果を得ることができる。前記第2の実施形態においても、第1強誘電体層16と第2強誘電体層17との間に導電性の層があっても良い。このときにも、第1強誘電体層16および第2強誘電体層17は圧電体として作用する。そして、同様の効果を得ることができる。さらに、前記第3の実施形態においても同様であり、同様の効果を得ることができる。
Note that the present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be added by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. A modification will be described below.
(Modification 1)
In the first embodiment, the second ferroelectric layer 5 is provided so as to overlap the first ferroelectric layer 4. There may be a conductive layer between the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5. Also at this time, the first ferroelectric layer 4 and the second ferroelectric layer 5 function as piezoelectric bodies. And the same effect can be acquired. Also in the second embodiment, there may be a conductive layer between the first ferroelectric layer 16 and the second ferroelectric layer 17. Also at this time, the first ferroelectric layer 16 and the second ferroelectric layer 17 act as piezoelectric bodies. And the same effect can be acquired. The same applies to the third embodiment, and the same effect can be obtained.

(変形例2)
前記第2の実施形態では、第1電極3上に第1強誘電体層16、第2強誘電体層17、第2電極6の順に積層した。第1電極3上に第2強誘電体層17、第1強誘電体層16、第2電極6の順に積層しても良い。このときにも、強誘電体素子15と同様の効果を得ることができる。
(Modification 2)
In the second embodiment, the first ferroelectric layer 16, the second ferroelectric layer 17, and the second electrode 6 are stacked in this order on the first electrode 3. The second ferroelectric layer 17, the first ferroelectric layer 16, and the second electrode 6 may be laminated on the first electrode 3 in this order. Also at this time, the same effect as that of the ferroelectric element 15 can be obtained.

1,15,20,25…強誘電体素子、3…第1電極、4,16…第1強誘電体層、5,17…第2強誘電体層、6…第2電極、24…熱電気変換装置としてのセンサーアレイ、35…電子機器としてのセンサーデバイス、36…光検出部としてのセンサーアレイ、41…電子機器としての赤外線カメラ、51…電子機器としての運転支援装置、62…電子機器としてのセキュリティー機器、73…電子機器としてのコントローラー、95…電子機器としての体温測定装置、102…電子機器としての特定物質探知装置、112…電子機器としての超音波画像診断装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,15,20,25 ... Ferroelectric element, 3 ... 1st electrode, 4,16 ... 1st ferroelectric layer, 5,17 ... 2nd ferroelectric layer, 6 ... 2nd electrode, 24 ... Heat Sensor array as electrical conversion device, 35 ... Sensor device as electronic device, 36 ... Sensor array as light detection unit, 41 ... Infrared camera as electronic device, 51 ... Driving support device as electronic device, 62 ... Electronic device As a security device, 73 as a controller as an electronic device, 95 as a body temperature measuring device as an electronic device, 102 as a specific substance detection device as an electronic device, and 112 as an ultrasonic diagnostic imaging device as an electronic device.

Claims (9)

第1電極及び第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設置されペロブスカイト構造を有する第1強誘電体層と、
前記第1強誘電体層と前記第2電極との間に設置されペロブスカイト構造を有する第2強誘電体層と、を備え、
前記第1強誘電体層は前記第2強誘電体層より電気抵抗が高く、
前記第2強誘電体層は鉛を含まないことを特徴とする強誘電体素子。
A first electrode and a second electrode;
A first ferroelectric layer disposed between the first electrode and the second electrode and having a perovskite structure;
A second ferroelectric layer disposed between the first ferroelectric layer and the second electrode and having a perovskite structure;
The first ferroelectric layer has a higher electrical resistance than the second ferroelectric layer,
The ferroelectric element, wherein the second ferroelectric layer does not contain lead.
請求項1に記載の強誘電体素子であって、
前記第1強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含み、
前記第2強誘電体層はビスマス、ランタン、鉄を含むことを特徴とする強誘電体素子。
The ferroelectric element according to claim 1, wherein
The first ferroelectric layer includes lead, zirconium, and titanium;
The ferroelectric element, wherein the second ferroelectric layer contains bismuth, lanthanum, and iron.
請求項1に記載の強誘電体素子であって、
前記第1強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含み、
前記第2強誘電体層はビスマス、ガドリニウム、鉄を含むことを特徴とする強誘電体素子。
The ferroelectric element according to claim 1, wherein
The first ferroelectric layer includes lead, zirconium, and titanium;
The ferroelectric element, wherein the second ferroelectric layer contains bismuth, gadolinium, and iron.
請求項2に記載の強誘電体素子であって、
前記第2強誘電体層はマンガンを含むことを特徴とする強誘電体素子。
The ferroelectric element according to claim 2, wherein
The ferroelectric element, wherein the second ferroelectric layer contains manganese.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の強誘電体素子であって、
前記第2強誘電体層は(111)に配向していることを特徴とする強誘電体素子。
A ferroelectric element according to any one of claims 1 to 4, wherein
The ferroelectric element, wherein the second ferroelectric layer is oriented in (111).
請求項1〜5のいずれか一項に記載の強誘電体素子であって、
前記第1強誘電体層は前記第2強誘電体層より薄いことを特徴とする強誘電体素子。
A ferroelectric element according to any one of claims 1 to 5, wherein
The ferroelectric element, wherein the first ferroelectric layer is thinner than the second ferroelectric layer.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の強誘電体素子が2次元配置されていることを特徴とする熱電気変換装置。   A thermoelectric conversion device, wherein the ferroelectric elements according to any one of claims 1 to 6 are two-dimensionally arranged. 赤外線を検出する光検出部を備える電子機器であって、
前記光検出部に請求項7に記載の熱電気変換装置を備えることを特徴とする電子機器。
An electronic device including a light detection unit that detects infrared rays,
An electronic apparatus comprising the thermoelectric conversion device according to claim 7 in the light detection unit.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の強誘電体素子を備えていることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the ferroelectric element according to claim 1.
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