JP2023049810A - Laminated body and magnetoelectric conversion element having laminated body - Google Patents

Laminated body and magnetoelectric conversion element having laminated body Download PDF

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Yasuhisa Okano
隆男 野口
Takao Noguchi
睦子 中野
Mutsuko Nakano
美知 田中
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Abstract

To provide a laminated body having a high magnetoelectric conversion coefficient and a magnetoelectric conversion element including the laminated body.SOLUTION: A laminated body 1b includes a piezoelectric film 10, and a magnetostrictive film 20 directly or indirectly laminated on the piezoelectric film, and the magnetostrictive film 20 has an amorphous layer 21 including a plurality of striped patterns 22 extending along the film thickness direction. The plurality of stripped patterns 22 include a plurality of penetrating stripped patterns 22a continuous from one main surface 25a of the magnetostrictive film 20 to the other main surface 25b, and an amorphous phase 21 of the magnetostrictive film 20 has a columnar structure formed by the plurality of penetrating stripped patterns 22a.SELECTED DRAWING: Figure 1B

Description

本発明は、圧電体膜と磁歪膜とを含む積層体、および、当該積層体を有する磁気電気変換素子に関する。 The present invention relates to a laminate including a piezoelectric film and a magnetostrictive film, and a magnetoelectric transducer having the laminate.

特許文献１に示すように、圧電体膜と磁歪膜とを有する積層体が知られている。この積層体では、離間したところから非接触で送信される磁場や電磁波などのエネルギー（入力信号）を電気出力に変換することができる。そのため、当該積層体を、非接触給電システムなどで用いられる磁気電気変換素子に応用することが期待されている。磁気電気変換素子において、より大きな電気出力を得るためには、磁気電気変換係数の高い積層体を開発することが求められている。 As shown in Patent Document 1, a laminate having a piezoelectric film and a magnetostrictive film is known. This laminate can convert energy (input signal) such as a magnetic field or an electromagnetic wave transmitted from a distant place in a contactless manner into an electric output. Therefore, it is expected that the laminated body will be applied to a magnetoelectric transducer used in a contactless power supply system or the like. In order to obtain a larger electric output in a magnetoelectric conversion element, it is required to develop a laminate having a high magnetoelectric conversion coefficient.

実全昭５８－０４０８５３号公報Japanese Utility Model Publication No. 58-040853

本発明は、このような実情を鑑みてなされ、その目的は、磁気電気変換係数の高い積層体、および当該積層体を含む磁気電気変換素子を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a laminate having a high magnetoelectric conversion coefficient and a magnetoelectric conversion element including the laminate.

上記の目的を達成するために、本発明に係る積層体は、
圧電体膜と、前記圧電体膜の上に直接または間接的に積層してある磁歪膜と、を有し、
前記磁歪膜が、膜厚方向に沿って延在する複数の筋状模様を含むアモルファス組織を有する。 In order to achieve the above object, the laminate according to the present invention is
Having a piezoelectric film and a magnetostrictive film directly or indirectly laminated on the piezoelectric film,
The magnetostrictive film has an amorphous texture including a plurality of striped patterns extending along the film thickness direction.

本発明の積層体では、上記特徴を有することで、従来の積層体よりも高い磁気電気変換係数が得られる。 With the laminate of the present invention having the above characteristics, a magnetoelectric conversion coefficient higher than that of a conventional laminate can be obtained.

好ましくは、複数の前記筋状模様は、前記磁歪膜の一方の主面から他方の主面まで連続する複数の貫通型筋状模様を含み、
前記磁歪膜の前記アモルファス組織が、複数の前記貫通型筋状模様により形成される柱状構造を有する。
磁歪膜のアモルファス組織が柱状構造を有することで、積層体の磁気電気変換係数をさらに向上させることができる。 Preferably, the plurality of streak patterns include a plurality of penetrating streak patterns continuous from one main surface of the magnetostrictive film to the other main surface,
The amorphous structure of the magnetostrictive film has a columnar structure formed by a plurality of the penetrating streak patterns.
Since the amorphous structure of the magnetostrictive film has a columnar structure, the magnetoelectric conversion coefficient of the laminate can be further improved.

好ましくは、前記圧電体膜が、エピタキシャル成長した膜である。
エピタキシャル成長した圧電体薄膜に対して、筋状模様や柱状構造を有する磁歪膜を積層することで、積層体の磁気電気変換係数をさらに向上させることができる。 Preferably, the piezoelectric film is an epitaxially grown film.
By laminating a magnetostrictive film having a striped pattern or a columnar structure on an epitaxially grown piezoelectric thin film, the magnetoelectric conversion coefficient of the laminated body can be further improved.

本発明に係る積層体は、磁気電気変換素子に応用することができる。本発明の積層体を有する磁気電気変換素子は、７９．５８Ａ／ｍ（１Ｏｅ）未満の微小な外部磁場に対しても出力可能であり、かつ、従来よりも大きな電気出力を得ることができる。 A laminate according to the present invention can be applied to a magnetoelectric transducer. The magnetoelectric conversion element having the laminate of the present invention can output even against a minute external magnetic field of less than 79.58 A/m (1 Oe), and can obtain a larger electric output than conventional ones.

図１Ａは、本発明の一実施形態に係る積層体の要部断面図である。FIG. 1A is a fragmentary cross-sectional view of a laminate according to one embodiment of the present invention. 図１Ｂは、本発明の他の実施形態に係る積層体の要部断面図である。FIG. 1B is a fragmentary cross-sectional view of a laminate according to another embodiment of the present invention. 図２は、図１Ａまた図１Ｂに示す積層体を有する磁気電気変換素子の一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of a magnetoelectric transducer having the laminate shown in FIGS. 1A and 1B. 図３は、図２に示すIII－III線に沿う断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III--III shown in FIG. 図４は、図２に示すIV－IV線に沿う断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV--IV shown in FIG.

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

第１実施形態
図１Ａに示すように、本発明の一実施形態に係る積層体１ａは、少なくとも圧電体膜１０と、磁歪膜２０と、を有する。圧電体膜１０および磁歪膜２０は、いずれも、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面に沿って存在しており、Ｚ軸方向に沿って積層してある。なお、圧電体膜１０の膜厚方向、および、磁歪膜２０の膜厚方向は、いずれも、Ｚ軸と一致しており、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、相互に垂直である。 First Embodiment As shown in FIG. 1A, a laminate 1a according to one embodiment of the present invention has at least a piezoelectric film 10 and a magnetostrictive film 20. As shown in FIG. Both the piezoelectric film 10 and the magnetostrictive film 20 exist along a plane including the X-axis and the Y-axis, and are laminated along the Z-axis direction. The film thickness direction of the piezoelectric film 10 and the film thickness direction of the magnetostrictive film 20 both coincide with the Z-axis, and the X-, Y-, and Z-axes are perpendicular to each other.

（圧電体膜１０）
圧電体膜１０は、圧電材料で構成してあり、圧電効果または逆圧電効果を奏する。圧電効果とは、外力（応力）が加わることで電荷を発生する効果を意味し、逆圧電効果とは、電圧を加えることで歪が発生する効果を意味する。このような効果を奏する圧電材料としては、水晶、ニオブ酸リチウム、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ：（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）、ジルコン酸チタン酸バリウムカルシウム（ＢＣＺＴ：（Ｂａ，Ｃａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、などが例示される。 (Piezoelectric film 10)
The piezoelectric film 10 is made of a piezoelectric material and exhibits a piezoelectric effect or an inverse piezoelectric effect. The piezoelectric effect means the effect of generating an electric charge when an external force (stress) is applied, and the inverse piezoelectric effect means the effect of generating strain when a voltage is applied. Examples of piezoelectric materials that exhibit such an effect include crystal, lithium niobate, aluminum nitride (AlN), zinc oxide (ZnO), lead zirconate titanate (PZT: Pb(Zr, Ti)O 3 ), and potassium niobate. Examples include sodium (KNN: (K, Na)NbO 3 ), barium calcium zirconate titanate (BCZT: (Ba, Ca) (Zr, Ti) O 3 ), and the like.

本実施形態では、上記の圧電材料のうち、特に、ＰＺＴ、ＫＮＮ、およびＢＣＺＴなどのペロブスカイト構造を有する圧電材料を用いることが好ましい。圧電体膜１０として、ペロブスカイト構造の圧電材料を使用することで、優れた圧電特性と、高い信頼性と、を両立して得ることができる。なお、圧電体薄膜１０を構成する上記の圧電材料には、特性を改善するために、適宜副成分が添加してあっても良い。 In this embodiment, among the above piezoelectric materials, it is particularly preferable to use piezoelectric materials having a perovskite structure such as PZT, KNN, and BCZT. By using a piezoelectric material with a perovskite structure as the piezoelectric film 10, both excellent piezoelectric characteristics and high reliability can be obtained. In order to improve the characteristics of the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 10, an auxiliary component may be added as appropriate.

また、圧電体膜１０は、エピタキシャル成長した膜であることがより好ましい。ここで、エピタキシャル成長とは、成膜の際に、膜の結晶が、下地材料の結晶格子に整合する形で、膜厚方向（Ｚ軸方向）および平面方向（Ｘ軸およびＹ軸方向）に揃いながら成長することをいう。そのため、エピタキシャル成長の場合、圧電体膜１０は、成膜中の高温状態において、結晶が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の３軸すべての方向に揃って配向した状態（３軸配向）となる。 Moreover, the piezoelectric film 10 is more preferably an epitaxially grown film. Here, epitaxial growth means that the crystals of the film are aligned in the film thickness direction (Z-axis direction) and planar direction (X-axis and Y-axis directions) in a manner that matches the crystal lattice of the underlying material during film formation. It means to grow while Therefore, in the case of epitaxial growth, the piezoelectric film 10 is in a state in which the crystals are aligned in all three axial directions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction (three-axis orientation).

なお、３軸配向するようにエピタキシャル成長しているか否かは、薄膜形成過程において反射高速電子線回折評価（ＲＨＥＥＤ評価）を行うことで確認できる。成膜中の膜表面において、結晶配向に乱れがある場合には、ＲＨＥＥＤ像は、リング状に伸びたパターンを示す。一方で、上記のようにエピタキシャル成長している場合には、ＲＨＥＥＤ像は、スポット状またはストリーク状のシャープなパターンを示す。上記のようなＲＨＥＥＤ像は、あくまでも成膜中の高温状態で観測される。 Whether or not the epitaxial growth is triaxially oriented can be confirmed by reflection high-energy electron diffraction evaluation (RHEED evaluation) during the thin film formation process. When the crystal orientation is disturbed on the surface of the film being formed, the RHEED image shows a pattern extending in a ring shape. On the other hand, in the case of epitaxial growth as described above, the RHEED image shows a sharp spot-like or streak-like pattern. The RHEED image as described above is observed only in a high temperature state during film formation.

また、エピタキシャル成長した場合、圧電体膜１０は、成膜後の室温状態において、結晶粒界がほとんど形成されず、単結晶に近い（完全な単結晶ではない）結晶構造を有する。より具体的に、成膜後における圧電体膜１０の結晶構造は、３軸配向したうえで、複数の結晶相を有することが好ましく、また、少なくとも３種のドメイン（域）を含むドメイン構造を有することが好ましい。圧電体膜１０がドメイン構造を有することで、圧電特性がより向上する。 In addition, when epitaxially grown, the piezoelectric film 10 has almost no grain boundaries at room temperature after film formation and has a crystal structure close to a single crystal (not a perfect single crystal). More specifically, the crystal structure of the piezoelectric film 10 after film formation is preferably triaxially oriented and has a plurality of crystal phases. It is preferable to have Since the piezoelectric film 10 has a domain structure, the piezoelectric characteristics are further improved.

圧電体膜１０がドメイン構造を有する場合、ドメイン構造の具体的な構成は、使用する圧電材料によって異なる。たとえば、圧電体膜１０がＰＺＴのエピタキシャル成長した膜である場合には、正方晶と菱面体晶の少なくとも２種の結晶相を有することが好ましい。そして、この場合、正方晶は、ｃ軸（直方体（結晶格子）の長手方向の軸）が膜厚方向を向いたドメインと、ｃ軸が面内方向を向いたドメインと、を有する。また、菱面体晶の結晶相は、膜厚方向に対して（１００）面が平行となるように配向している。すなわち、圧電体膜１０がＰＺＴのエピタキシャル成長した膜である場合には、正方晶の２種のドメインと、菱面体晶のドメインとの計３種のドメインを含むことが好ましい。 When the piezoelectric film 10 has a domain structure, the specific configuration of the domain structure differs depending on the piezoelectric material used. For example, when the piezoelectric film 10 is an epitaxially grown PZT film, it preferably has at least two crystal phases, tetragonal and rhombohedral. In this case, the tetragonal crystal has domains in which the c-axis (longitudinal axis of the rectangular parallelepiped (crystal lattice)) faces the film thickness direction and domains in which the c-axis faces the in-plane direction. In addition, the rhombohedral crystal phase is oriented such that the (100) plane is parallel to the film thickness direction. That is, when the piezoelectric film 10 is an epitaxially grown PZT film, it preferably includes a total of three domains, two tetragonal domains and a rhombohedral domain.

一方、圧電体膜１０がＫＮＮのエピタキシャル成長した膜である場合には、斜方晶の２種のドメインと、単斜晶の１種のドメインと（計３種のドメイン）を有することが好ましい。上記の場合、斜方晶の２種のドメインとは、斜方晶の（００１）面が膜厚方向に対して略平行となるように配向したドメイン（ａドメイン）と、斜方晶の（０１０）面が膜厚方向に対して略平行となるように配向したドメイン（ｃドメイン）とが存在し得る。また、単斜晶のドメインでは、（１００）面または（０１０）面が膜厚方向に対して略平行となっていることが好ましい。 On the other hand, when the piezoelectric film 10 is a KNN epitaxially grown film, it preferably has two types of orthorhombic domains and one type of monoclinic domain (three domains in total). In the above case, the two types of orthorhombic domains are a domain (a domain) oriented such that the (001) plane of the orthorhombic crystal is substantially parallel to the film thickness direction, and an orthorhombic ( 010) plane may be oriented so as to be substantially parallel to the film thickness direction (c domain). In the monoclinic domain, the (100) plane or (010) plane is preferably substantially parallel to the film thickness direction.

また、圧電体膜１０がＢＣＺＴのエピタキシャル成長膜である場合には、正方晶の２種のドメインと、斜方晶の２種のドメインと（計４種のドメイン）を有することが好ましい。 When the piezoelectric film 10 is a BCZT epitaxially grown film, it preferably has two tetragonal domains and two orthorhombic domains (a total of four domains).

上述したような複数のドメインは、共通のドメイン境界を挟んで接しているため、各ドメインの結晶軸の向きは、膜厚方向や面内方向から最大数度程度ずれていても良い。また、上述したような複数のドメインは、少なくとも成膜時の高温状態においては、同じ結晶系の同じ方位に配向した等価なドメインであり、成膜後に室温や使用温度に冷却される過程で、より安定な結晶相やドメインに転移することで形成される。 Since a plurality of domains as described above are in contact with each other across a common domain boundary, the orientation of the crystal axis of each domain may deviate from the film thickness direction or the in-plane direction by a maximum of several degrees. In addition, the plurality of domains as described above are equivalent domains oriented in the same orientation of the same crystal system at least in a high temperature state during film formation. It is formed by transitioning to a more stable crystal phase or domain.

なお、上述したような複数のドメインが混在して存在する様子は、圧電体膜１０を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の電子線回折またはＸ線回折（ＸＲＤ）などで分析することにより確認できる。たとえば、ＸＲＤを用いてＣｕ-Ｋα線によるθ－２θ測定をした場合、２θ＝４２°～４６°の範囲において、圧電体膜１０に由来する反射ピークが確認される。圧電体膜１０がドメイン構造を有する場合、この反射ピークは、ドメインの数に応じて複数個観測される場合がある。もしくは、各ドメインに対応する複数のピークが重なることで、半値幅が０．２°以上のブロードな反射ピークとして観測される場合もある。 It should be noted that the presence of a plurality of domains in a mixed manner as described above can be confirmed by analyzing the piezoelectric film 10 by electron beam diffraction or X-ray diffraction (XRD) of a transmission electron microscope (TEM). . For example, when θ-2θ measurement is performed using Cu-Kα rays using XRD, a reflection peak derived from the piezoelectric film 10 is confirmed in the range of 2θ=42° to 46°. When the piezoelectric film 10 has a domain structure, a plurality of reflection peaks may be observed depending on the number of domains. Alternatively, a plurality of peaks corresponding to each domain may be superimposed and observed as a broad reflection peak with a half width of 0.2° or more.

圧電体膜１０の厚みｔｐは、特に限定されず、たとえば、厚みｔｐの平均が０．５～１０μｍの範囲内であることが好ましい。厚みｔｐは、図１Ａに示すような膜厚方向と平行な断面写真を画像解析することで求められる。この場合、厚みｔｐは、面内方向で３点以上の箇所で計測を行い、その平均値を算出する。また、厚みｔｐのばらつきは、±５％以下であることが好ましい。 The thickness tp of the piezoelectric film 10 is not particularly limited. For example, the average thickness tp is preferably in the range of 0.5 to 10 μm. The thickness tp can be obtained by image analysis of a cross-sectional photograph parallel to the film thickness direction as shown in FIG. 1A. In this case, the thickness tp is measured at three or more points in the in-plane direction, and the average value thereof is calculated. Moreover, the variation in the thickness tp is preferably ±5% or less.

（磁歪膜２０）
磁歪膜２０は、圧電体膜１０の上に直接または間接的に積層してある。「間接的に積層」とは、圧電体膜１０と磁歪膜２０との間に、電極膜などの他の膜が介在してもよいことを意味する。他の膜が圧電体膜１０と磁歪膜２０との間に介在する場合、圧電体膜１０と磁歪膜２０との間隔は、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがより好ましい。図１Ａでは、磁歪膜２０が、２つの主面２５ａ，２５ｂ（膜表面）を有し、一方の主面２５ａが圧電体膜１０と接している。 (Magnetostrictive film 20)
The magnetostrictive film 20 is laminated directly or indirectly on the piezoelectric film 10 . “Indirect lamination” means that another film such as an electrode film may be interposed between the piezoelectric film 10 and the magnetostrictive film 20 . When another film is interposed between the piezoelectric film 10 and the magnetostrictive film 20, the distance between the piezoelectric film 10 and the magnetostrictive film 20 is preferably 1000 nm or less, more preferably 200 nm or less. In FIG. 1A, the magnetostrictive film 20 has two main surfaces 25a and 25b (film surfaces), one main surface 25a of which is in contact with the piezoelectric film 10. In FIG.

磁歪膜２０は、アモルファス材料を含んでおり、特に、アモルファスの軟磁性合金を含むことが好ましい。アモルファスの軟磁性合金としては、たとえば、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｓｉ－Ｂ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｂ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｂ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｂ系合金、Ｆｅ－Ａｌ－Ｓｉ－Ｂ系合金、またはＦｅ－Ｃｏ－Ｓｉ－Ｂ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系合金、Ｃｏ－Ｆｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｂ－Ｍｏ系合金、Ｆｅ－Ｇａ－Ｂ系合金、Ｆｅ－Ｓｍ－Ｂ系合金などが挙げられる。磁歪膜２０の断面では、上記のような軟磁性合金からなるアモルファス相２１が主相として存在する。 The magnetostrictive film 20 contains an amorphous material, and preferably contains an amorphous soft magnetic alloy. Examples of amorphous soft magnetic alloys include Fe—Si—B alloys, Fe—Cr—Si—B alloys, Fe—Ni—Mo—B alloys, Fe—Co—B alloys, Fe—Ni— B system alloy, Fe-Al-Si-B system alloy, or Fe-Co-Si-B system alloy, Fe-Si-B-Cu-Nb system alloy, Co-Fe-Ni-Si-B-Mo system alloy , Fe—Ga—B alloys, Fe—Sm—B alloys, and the like. In the cross section of the magnetostrictive film 20, the amorphous phase 21 made of the above soft magnetic alloy exists as the main phase.

ここで、アモルファスとは、結晶のような長距離秩序は有していないが、短距離秩序は存在する原子配列の状態を意味する。磁歪膜２０の原子配列は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による電子線回折、ＴＥＭ像の高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ）、ＴＥＭ像の位相コントラストに基づく画像解析、中性子線回折（ＮＤ）などにより解析することができる。Ｘ線回折（ＸＲＤ）や電子線回折において、回折ピークや回折スポットが現れる場合、結晶に起因する長距離秩序が存在すると判断でき、ハローパターンが現れる場合、アモルファスの短距離秩序が存在すると判断できる。なお、長距離秩序と短距離秩序とは併存可能である。 Here, the term "amorphous" means a state of atomic arrangement in which short-range order exists but does not have long-range order like crystal. The atomic arrangement of the magnetostrictive film 20 is determined by X-ray diffraction (XRD), electron beam diffraction by a transmission electron microscope (TEM), fast Fourier transform processing (FFT) of TEM images, image analysis based on phase contrast of TEM images, neutron beam It can be analyzed by diffraction (ND) or the like. In X-ray diffraction (XRD) or electron diffraction, when diffraction peaks or diffraction spots appear, it can be determined that long-range order due to crystals exists, and when a halo pattern appears, it can be determined that amorphous short-range order exists. . Note that the long-range order and the short-range order can coexist.

たとえば、ＸＲＤの２θ／θ測定により磁歪膜２０の構造解析を実施した場合、磁歪膜２０のＸＲＤパターンは、２θ＝３０°～６０°の範囲において、半値幅が０．５°以上のブロードなハローパターンを有し、結晶に起因する回折ピークが観測されないことが望ましい。ＴＥＭの電子線回折で磁歪膜２０の構造解析を実施した場合には、輪郭が不鮮明な同心円状のハローパターンが観測され、結晶に起因する回折スポットや、多結晶の存在を示すデバイ・リングは、観測されないことが好ましい。 For example, when the structure analysis of the magnetostrictive film 20 is performed by XRD 2θ/θ measurement, the XRD pattern of the magnetostrictive film 20 is broad with a half width of 0.5° or more in the range of 2θ=30° to 60°. Desirably, it has a halo pattern and no diffraction peaks due to crystals are observed. When the structure of the magnetostrictive film 20 is analyzed by TEM electron beam diffraction, a concentric halo pattern with an unclear contour is observed, and diffraction spots caused by crystals and Debye rings indicating the existence of polycrystals are not observed. , preferably not observed.

前述のとおり、本実施形態の磁歪膜２０は、主相がアモルファス相２１であるが、長距離秩序を有する結晶相が含まれていてもよい。磁歪膜２０が結晶相を含む場合、磁歪膜２０のＸＲＤパターンには、アモルファス相に起因するハローパターンと共に、結晶相に起因するピークが観測されることがある。ただし、磁歪膜２０の非晶質化度は、９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましく、１００％であることがさらに好ましい。 As described above, the main phase of the magnetostrictive film 20 of this embodiment is the amorphous phase 21, but it may contain a crystalline phase having long-range order. When the magnetostrictive film 20 contains a crystal phase, the XRD pattern of the magnetostrictive film 20 may have a halo pattern due to the amorphous phase and a peak due to the crystal phase. However, the degree of amorphization of the magnetostrictive film 20 is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 100%.

非晶質化度は、たとえば、磁歪膜２０の断面に占めるアモルファス相２１の面積比率により算出することができる。位相コントラストによるＴＥＭ像やＨＲＴＥＭ像では、結晶質部分では、格子が規則的に配列している様子が確認でき、アモルファス部分では、規則性のないランダムな模様が確認できる。そのため、位相コントラストに基づいて、結晶相とアモルファス相２１とを識別して、アモルファス相２１の面積割合を概算することができる。 The degree of amorphousness can be calculated, for example, from the area ratio of the amorphous phase 21 in the cross section of the magnetostrictive film 20 . In the phase contrast TEM image and HRTEM image, it can be confirmed that lattices are regularly arranged in the crystalline portion, and random patterns without regularity can be confirmed in the amorphous portion. Therefore, the crystalline phase and the amorphous phase 21 can be distinguished from each other based on the phase contrast, and the area ratio of the amorphous phase 21 can be roughly calculated.

磁歪膜２０の厚みｔｍは、特に限定されず、たとえば、厚みｔｍの平均が０．０３μｍ～５μｍの範囲内であることが好ましい。厚みｔｍは、圧電体膜１０の厚みｔｐと同様にして測定すればよく、厚みｔｍのばらつきは、±５％以下であることが好ましい。 The thickness t m of the magnetostrictive film 20 is not particularly limited, and for example, the average thickness t m is preferably within the range of 0.03 μm to 5 μm. The thickness tm may be measured in the same manner as the thickness tp of the piezoelectric film 10, and the variation of the thickness tm is preferably ±5% or less.

図１Ａに示す断面では、結晶相を図示しておらず、アモルファス組織（すなわちアモルファス相２１の金属組織）を示している。図１Ａに示すように、磁歪膜２０におけるアモルファス組織には、膜厚方向に沿って延在する複数の筋状模様２２が存在する。 In the cross section shown in FIG. 1A, the crystal phase is not shown, but the amorphous structure (that is, the metallic structure of the amorphous phase 21) is shown. As shown in FIG. 1A, the amorphous texture of the magnetostrictive film 20 has a plurality of striped patterns 22 extending along the film thickness direction.

「膜厚方向に沿って延在する」とは、筋状模様２２の延伸方向が膜厚方向と平行な場合に限られない。筋状模様２２の延伸方向は、膜厚方向に対して±６０°の範囲内で傾斜していてもよく、筋状模様２２は、膜厚方向と平行な部分と、膜厚方向に対して傾斜している部分とを含んでいてもよい。また、筋状模様２２は、完全な直線である必要はなく、延伸方向が±６０°の範囲から外れない程度に、うねりや波線状部分、稲妻状部分などを含んでいてもよく、筋が分岐していてもよい。 "Extending along the film thickness direction" is not limited to the case where the extending direction of the striped pattern 22 is parallel to the film thickness direction. The extending direction of the streak pattern 22 may be inclined within a range of ±60° with respect to the film thickness direction. A sloping portion may also be included. In addition, the streak pattern 22 does not have to be completely straight, and may include undulations, wavy lines, lightning-like portions, etc., to the extent that the stretching direction does not deviate from the range of ±60°. It may be branched.

筋状模様２２は、ＴＥＭにより磁歪膜２０の断面を観察することで確認することができる。たとえば、ＴＥＭの明視野像で断面観察すると、筋状模様２２は、コントラストがアモルファス相２１よりも明るい筋として認識できる。また、筋状模様２２の周囲を電子線回折で構造解析すると、筋状模様２２は、アモルファス相２１中に分散しており、筋状模様２２の周囲がアモルファス相２１で囲まれていることが確認できる。そのため、筋状模様２２は、結晶粒界、磁性粒子間の境界、および、互いに材質が異なる２つの層の境界などとは異なる。筋状模様２２は、膜密度がアモルファス相２１の平均よりも低い領域であると考えられ、空隙、欠陥、原子間距離の長距離化、製膜時に残留したガスが脱離した際の痕跡、アモルファス相内における軽元素の偏析などに起因して、アモルファス相２１中に発生すると考えられる。 The striped pattern 22 can be confirmed by observing the cross section of the magnetostrictive film 20 with a TEM. For example, when cross-sectionally observed with a TEM bright-field image, the streak pattern 22 can be recognized as streaks with a brighter contrast than the amorphous phase 21 . Further, when structural analysis is performed around the streak pattern 22 by electron beam diffraction, it is found that the streak pattern 22 is dispersed in the amorphous phase 21 and that the streak pattern 22 is surrounded by the amorphous phase 21. I can confirm. Therefore, the streak pattern 22 is different from a crystal grain boundary, a boundary between magnetic grains, a boundary between two layers made of different materials, and the like. The streak pattern 22 is considered to be a region where the film density is lower than the average of the amorphous phase 21, and includes voids, defects, increased interatomic distance, traces when the gas remaining during film formation is desorbed, It is considered that they are generated in the amorphous phase 21 due to the segregation of light elements in the amorphous phase.

筋状模様２２の膜厚方向と垂直な幅は、１０ｎｍ以下であり、５ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以下であることがより好ましい。筋状模様２２の幅の下限値は、特に限定されず、倍率：１０万倍～１００万倍のＴＥＭ像で視認できる程度の幅である。 The width of the striped pattern 22 perpendicular to the film thickness direction is 10 nm or less, preferably 5 nm or less, and more preferably 3 nm or less. The lower limit of the width of the striped pattern 22 is not particularly limited, and is a width that can be visually recognized in a TEM image at a magnification of 100,000 to 1,000,000.

また、筋状模様２２の膜厚方向の長さＬＳは、特に限定されない。たとえば、筋状模様２２の長さＬＳは、３ｎｍ以上とすることができ、磁歪膜２の厚みｔｍの平均に対する筋状模様２２の長さＬＳの平均の比（ＬＳ／ｔｍ）は、０．０１～１とすることが好ましく、０．１以上であることがより好ましい。なお、筋状模様２２の長さＬＳは、うねりなどの微小な曲折部分を加味して測定する必要はなく、筋状模様２２を直線と見なして測定すればよい。 Moreover, the length L S of the streak pattern 22 in the film thickness direction is not particularly limited. For example, the length L S of the streak pattern 22 can be 3 nm or more, and the ratio of the average length L S of the streak pattern 22 to the average thickness t m of the magnetostrictive film 2 (L S /t m ) is preferably 0.01 to 1, more preferably 0.1 or more. It should be noted that the length L S of the streak pattern 22 does not need to be measured taking into account minute bending portions such as undulations, and may be measured by regarding the streak pattern 22 as a straight line.

磁歪膜２０の断面の所定面積ＡＭ（単位ｎｍ２）に含まれる筋状模様２２の平均本数Ｎは、１～１００本／ＡＭであることが好ましく、５～３０本／ＡＭであることがより好ましい。Ｎを上記下限値以上とすることで、歪が発生し易くなり、Ｎを上記上限値以下とすることで、磁歪膜２０の信頼性を確保することができる。本実施形態において、所定面積ＡＭは、幅ｄＭ：５０ｎｍ×厚みｔｍの範囲とする。平均本数Ｎは、ＴＥＭの観測視野を変えて少なくとも３箇所以上で所定面積ＡＭの範囲内に存在する筋状模様２２の数を計測することで算出すればよい。 The average number N of the streak patterns 22 included in the predetermined cross-sectional area A M (unit: nm 2 ) of the magnetostrictive film 20 is preferably 1 to 100 lines/A M , and more preferably 5 to 30 lines/A M. is more preferable. By making N equal to or higher than the above lower limit value, distortion tends to occur, and by making N equal to or lower than the above upper limit value, the reliability of the magnetostrictive film 20 can be ensured. In the present embodiment, the predetermined area A M is in the range of width d M : 50 nm×thickness t m . The average number N can be calculated by measuring the number of streak patterns 22 existing within a predetermined area AM at at least three locations while changing the observation field of the TEM.

次に、図１Ａに示す積層体１ａの製造方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the laminate 1a shown in FIG. 1A will be described.

積層体１ａは、図１Ａでは図示しない基板上に形成する。積層体１ａを形成する基板の材質は、特に限定されず、たとえば、単結晶の基板であることが好ましい。単結晶基板としては、Ｓｉ、ＭｇＯ、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などが挙げられる。特に、基板は、表面がＳｉ（１００）面の単結晶となっているシリコン基板（ウェハ）を使用することがより好ましい。 The laminate 1a is formed on a substrate not shown in FIG. 1A. The material of the substrate forming the laminate 1a is not particularly limited, and is preferably a single crystal substrate, for example. Single crystal substrates include Si, MgO, strontium titanate (SrTiO 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), and the like. In particular, it is more preferable to use a silicon substrate (wafer) whose surface is a Si (100) plane single crystal.

圧電体膜１０と磁歪膜２０の成膜順は、特に限定されず、圧電体膜１０を基板側に形成してもよいし、磁歪膜２０を基板側に形成してもよい。ただし、圧電体膜１０をエピタキシャル成長させるためには、単結晶の基板上に圧電体膜１０を形成してから、磁歪膜２０を形成することが好ましい。この際、圧電体膜１０の下方（磁歪層の反対側）には、バッファ層や電極膜を形成してもよい。 The order of forming the piezoelectric film 10 and the magnetostrictive film 20 is not particularly limited, and the piezoelectric film 10 may be formed on the substrate side, or the magnetostrictive film 20 may be formed on the substrate side. However, in order to epitaxially grow the piezoelectric film 10, it is preferable to form the magnetostrictive film 20 after forming the piezoelectric film 10 on a single crystal substrate. At this time, a buffer layer or an electrode film may be formed under the piezoelectric film 10 (on the opposite side of the magnetostrictive layer).

圧電体膜１０は、各種薄膜作製法により形成する。薄膜作製法としては、蒸着法、スパッタリング法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、ＰＬＤ法などの物理的または化学的な方法を用いることができる。本実施形態において、圧電体膜１０の薄膜作製法は、特に限定されないが、特に、スパッタリング法を選択することが好ましい。スパッタリング法では、圧電特性の高い膜を、大面積に安定的に作製することができる。 The piezoelectric film 10 is formed by various thin film forming methods. Physical or chemical methods such as vapor deposition, sputtering, sol-gel, CVD, and PLD can be used as thin film formation methods. In this embodiment, the method for forming the piezoelectric film 10 is not particularly limited, but it is particularly preferable to select the sputtering method. The sputtering method can stably produce a film with high piezoelectric properties over a large area.

たとえば、スパッタリング法により圧電体膜１０を形成する場合、安定的にエピタキシャル成長をさせるためには、スパッタリングターゲットの組成、基板温度、成膜速度、ガス組成、真空度、基板－ターゲット間距離などを適正に制御することが好ましい。また、圧電体膜１０がドメイン構造を有するためには、特に、スパッタリングターゲットの組成、基板温度、もしくは、積層する磁歪膜２０の応力などを制御することが好ましい。 For example, when the piezoelectric film 10 is formed by sputtering, the composition of the sputtering target, the substrate temperature, the deposition rate, the gas composition, the degree of vacuum, the distance between the substrate and the target, etc. must be properly selected in order to stably grow epitaxially. is preferably controlled to In order for the piezoelectric film 10 to have a domain structure, it is particularly preferable to control the composition of the sputtering target, the substrate temperature, or the stress of the laminated magnetostrictive film 20 .

たとえば、スパッタリングターゲットの組成は、圧電材料の材質に応じて、複数のドメインや結晶相が形成されやすい組成を選択すると共に、蒸気圧の高い元素を、化学量論的組成の２０～１２０％増しとすることが好ましい。ＰＺＴを例にとると、Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）で表される原子比が、１．２～２．２であることが好ましく、Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）で表される原子比が、１～１．５となるように制御することが好ましい。 For example, depending on the material of the piezoelectric material, the composition of the sputtering target should be selected to facilitate the formation of multiple domains and crystal phases. It is preferable to Taking PZT as an example, the atomic ratio represented by Pb/(Zr+Ti) is preferably 1.2-2.2, and the atomic ratio represented by Zr/(Zr+Ti) is preferably 1-1. It is preferable to control to be 5.

また、基板温度については、５５０～６５０℃となるように制御することが好ましく、磁歪膜２０の応力は、圧縮応力とすることが好ましい。なお、圧電体膜１０の結晶構造をドメイン構造とする場合、成膜後に、酸化雰囲気において３００℃～５００℃の温度でアニール処理することも効果的である。 The substrate temperature is preferably controlled to 550 to 650° C., and the stress of the magnetostrictive film 20 is preferably compressive stress. When the crystal structure of the piezoelectric film 10 is a domain structure, it is also effective to perform annealing at a temperature of 300° C. to 500° C. in an oxidizing atmosphere after film formation.

磁歪膜２０は、真空堆積法により、圧電体膜１０の上に直接または間接的に形成する。真空堆積法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ＰＬＤ法、イオンビーム蒸着法（ＩＢＤ法）などが挙げられ、特に、スパッタリング法を選択することが好ましい。また、筋状模様２２を有するアモルファス組織を形成するためには、真空度、基板温度、不活性ガスの流量、および、成膜圧力などの成膜条件を所定の範囲に制御することが好ましい。 The magnetostrictive film 20 is directly or indirectly formed on the piezoelectric film 10 by vacuum deposition. Examples of the vacuum deposition method include a sputtering method, a vacuum deposition method, a PLD method, an ion beam deposition method (IBD method), and the like, and it is particularly preferable to select the sputtering method. In order to form the amorphous structure having the streak pattern 22, it is preferable to control the film forming conditions such as the degree of vacuum, the substrate temperature, the flow rate of the inert gas, and the film forming pressure within a predetermined range.

成膜時の真空度は、０．１Ｐａ以下とすることが好ましく、０．０５Ｐａ以下であることがより好ましく、０．０２Ｐａ～０．０５Ｐａの範囲内であることがさらに好ましい。成膜時の真空度とは、成膜中における成膜室内のプロセスガスと残留ガス等その他のガスによる圧力の合計を意味しており、値が低いほど真空度が高いことを意味する。一方、成膜前の成膜室内の圧力は、１．０×１０－５ Ｐａ以下とすることが好ましく、５．０×１０－６Ｐａ以下であることがより好ましく、１×１０－６Ｐａ～５．０×１０－６Ｐａの範囲内であることがさらに好ましい。 The degree of vacuum during film formation is preferably 0.1 Pa or less, more preferably 0.05 Pa or less, and still more preferably in the range of 0.02 Pa to 0.05 Pa. The degree of vacuum during film formation means the total pressure of the process gas and other gases such as residual gas in the film formation chamber during film formation, and the lower the value, the higher the degree of vacuum. On the other hand, the pressure inside the film forming chamber before film formation is 1.0×10 −5 It is preferably 5.0×10 −6 Pa or less, more preferably 1×10 −6 Pa to 5.0×10 −6 Pa.

筋状模様２２は、上記のように成膜前の真空度を高く設定したうえで、成膜時の基板の温度を低くすることで発生し易くなる。具体的に、基板温度は、６０℃未満であることが好ましく、２５℃～４０℃の範囲内であることがより好ましい。 The streak pattern 22 is likely to occur when the degree of vacuum before film formation is set high as described above and the temperature of the substrate during film formation is lowered. Specifically, the substrate temperature is preferably less than 60.degree. C., more preferably within the range of 25.degree. C. to 40.degree.

また、成膜時には、Ａｒなどの不活性ガスを導入するが、その不活性ガスの流量を多くして、成膜圧力を高くすることで、筋状模様２２が発生し易くなる。具体的に、不活性ガスの流量は３０ｓｃｃｍ超過であることが好ましく、６０ｓｃｃｍ以上であることがより好ましい。不活性ガスの流量の上限は、たとえば、１００ｓｃｃｍ以下である。また、成膜圧力は、０．０１６Ｐａ超過であることが好ましく、０．０３Ｐａ以上であることがより好ましい。成膜圧力の上限は、たとえば、０．０５Ｐａ以下である。なお、単位：ｓｃｃｍは、１ａｔｍ（１０１３ｈＰａ）で２５℃の条件に換算（標準状態換算）した場合の流量ｃｍ３／ｍｉｎを意味する。 In addition, an inert gas such as Ar is introduced during film formation, and the streak patterns 22 are more likely to occur by increasing the flow rate of the inert gas and increasing the film formation pressure. Specifically, the inert gas flow rate is preferably greater than 30 sccm, and more preferably greater than or equal to 60 sccm. The upper limit of the inert gas flow rate is, for example, 100 sccm or less. Also, the film formation pressure is preferably more than 0.016 Pa, more preferably 0.03 Pa or more. The upper limit of the film formation pressure is, for example, 0.05 Pa or less. The unit: sccm means the flow rate cm 3 /min when converted to the conditions of 1 atm (1013 hPa) and 25° C. (converted to standard conditions).

基板温度、不活性ガス流量、および成膜圧力などの成膜条件が、筋状模様２２の発生に影響する理由は、必ずしも明らかではないが、たとえば、以下に示す事由が考えられる。 The reason why the film formation conditions such as the substrate temperature, the inert gas flow rate, and the film formation pressure affect the generation of the streak pattern 22 is not necessarily clear, but the reasons given below can be considered, for example.

基板温度が低い場合や、不活性ガス流量が多い場合には、スパッタリングターゲットから放出されたスパッタ粒子が、不活性ガスにより阻害され、不活性ガスを巻き込んだ状態で基板に堆積されるようになると考えられる。つまり、基板温度や不活性ガス流量を上記の所定範囲に制御することにより、不活性ガスが成膜後の膜内に残留される易くなると考えられる。この残留ガスの影響で、空隙、欠陥、原子間距離の長距離化、脱ガス痕、軽元素の偏析などが生じ、筋状模様２２を有するアモルファス組織が得られると考えられる。 When the substrate temperature is low or the flow rate of the inert gas is high, the sputtered particles emitted from the sputtering target are blocked by the inert gas, and are deposited on the substrate in a state involving the inert gas. Conceivable. In other words, it is considered that controlling the substrate temperature and the flow rate of the inert gas within the above-described predetermined ranges facilitates the inert gas to remain in the film after deposition. It is considered that the residual gas causes voids, defects, increased interatomic distance, traces of degassing, segregation of light elements, and the like, and an amorphous structure having streak patterns 22 is obtained.

上記の事由は、立証が困難な仮説であり、基板温度、不活性ガス流量、および成膜圧力以外の条件が筋状模様２２の発現に関係している可能性もある。また、前述した成膜条件は、磁歪膜２０の合金組成によって変動することも考えられる。 The above reason is a hypothesis that is difficult to prove, and there is a possibility that conditions other than the substrate temperature, the inert gas flow rate, and the film formation pressure are related to the development of the streak pattern 22 . It is also conceivable that the film formation conditions described above may vary depending on the alloy composition of the magnetostrictive film 20 .

上記の方法により、積層体１ａが形成された基板が得られる。なお、各膜１０，２０を有する基板については、適宜パターニング加工などを施し、所定の形状に加工することで、積層体１ａを含む磁気電気変換素子となる。この磁気電気変換素子の製造においては、上記のパターニング加工後に、基板の一部または全部をエッチングなどにより除去してもよい。なお、磁気電気変換素子の構成に関しては、第３実施形態で詳細を説明する。 By the method described above, a substrate having the laminate 1a formed thereon is obtained. The substrate having the films 10 and 20 is appropriately patterned and processed into a predetermined shape to form a magnetoelectric conversion element including the laminate 1a. In the manufacture of this magnetoelectric transducer, part or all of the substrate may be removed by etching or the like after the patterning process. The configuration of the magnetoelectric transducer will be described in detail in the third embodiment.

（第１実施形態のまとめ）
本実施形態の積層体１ａは、圧電体膜１０と、磁歪膜２０とを有しており、磁歪膜２０が、膜厚方向に沿って延在する複数の筋状模様２２を含むアモルファス組織を有する。積層体１ａは、当該特徴を有することで、従来の積層体よりも高い磁気電気変換係数αＭＥを有する。 (Summary of the first embodiment)
The laminated body 1a of this embodiment has a piezoelectric film 10 and a magnetostrictive film 20. The magnetostrictive film 20 has an amorphous structure including a plurality of striped patterns 22 extending along the film thickness direction. have. Due to this feature, the laminate 1a has a magnetoelectric conversion coefficient α ME higher than that of a conventional laminate.

ここで、磁気電気変換係数αＭＥは、以下の（１）により表される。

Figure 2023049810000002
上記（１）式において、ｄｐは、圧電体膜１０に係るパラメータである圧電定数であり、ｄｍは、磁歪膜２０に係るパラメータである磁気歪定数である。上記（１）式に示すように、磁気電気変換係数αＭＥは、圧電体膜１０の特性と、磁歪膜２０の特性の両方に依存する。 Here, the magnetoelectric conversion coefficient α ME is represented by the following (1).
Figure 2023049810000002
In the above equation (1), dp is a piezoelectric constant, which is a parameter related to the piezoelectric film 10, and dm is a magnetostriction constant, which is a parameter related to the magnetostrictive film 20. As shown in formula (1) above, the magnetoelectric conversion coefficient α ME depends on both the characteristics of the piezoelectric film 10 and the characteristics of the magnetostrictive film 20 .

本実施形態の積層体１ａでは、筋状模様２２のアモルファス組織を有する磁歪膜２０を形成することで、従来の磁歪膜２０よりも高い磁気歪定数ｄｍが得られ、この磁気歪定数ｄｍの向上によって磁気電気変換係数αＭＥが向上する。また、磁歪膜２０のアモルファス組織が、筋状模様２２を有することで、磁歪膜２０のしきい磁場を低減することができる。そのため、本実施形態の積層体１ａは、微弱な外部磁場に対しても応答可能である。 In the laminated body 1a of the present embodiment, the magnetostrictive film 20 having the amorphous structure of the striped pattern 22 is formed, so that a magnetostrictive constant dm higher than that of the conventional magnetostrictive film 20 can be obtained, and the magnetostrictive constant dm is improved, the magnetoelectric conversion coefficient α ME is improved. Further, the amorphous structure of the magnetostrictive film 20 has the striped pattern 22, so that the threshold magnetic field of the magnetostrictive film 20 can be reduced. Therefore, the laminated body 1a of this embodiment can respond even to a weak external magnetic field.

当該効果が得られる理由は、必ずしも明らかではないが、たとえば、以下の事由が考えられる。筋状模様２２では、膜密度がアモルファス相２１の平均よりも低下していると考えられる。低膜密度の筋状模様２２が膜厚方向に沿って延在することで、磁歪特性（しきい磁場および磁気歪定数）が向上すると考えられる。 Although the reason why the effect is obtained is not necessarily clear, for example, the following reasons are conceivable. It is considered that the streak pattern 22 has a lower film density than the average of the amorphous phase 21 . It is considered that the magnetostrictive characteristics (threshold magnetic field and magnetostriction constant) are improved by the streak pattern 22 having a low film density extending along the film thickness direction.

本実施形態の積層体１ａでは、圧電体膜１０が、エピタキシャル成長した膜である。圧電体膜１０をエピタキシャル成長させて形成することで、圧電特性の改善が図れ、磁気電気変換係数αＭＥをより向上させることができる。 In the laminate 1a of the present embodiment, the piezoelectric film 10 is an epitaxially grown film. By epitaxially growing the piezoelectric film 10, the piezoelectric characteristics can be improved, and the magnetoelectric conversion coefficient α ME can be further improved.

第２実施形態
第２実施形態では、図１Ｂに示す積層体１ｂについて説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と共通の構成に関しては、同じ符号を使用し、説明を省略する。 Second Embodiment In the second embodiment, a laminate 1b shown in FIG. 1B will be described. In addition, in 2nd Embodiment, the same code|symbol is used regarding the structure which is common in 1st Embodiment, and description is abbreviate|omitted.

図１Ｂの積層体１ｂは、第１実施形態の積層体１ａと同様に、圧電体膜１０と、磁歪膜２０とを有する。積層体１ｂにおける圧電体膜１０は、積層体１ａと同様の構成とすればよい。一方、積層体１ｂの磁歪膜２０では、アモルファス組織の模様が、積層体１ａの磁歪膜２０とは若干異なっている。 A laminate 1b of FIG. 1B has a piezoelectric film 10 and a magnetostrictive film 20, like the laminate 1a of the first embodiment. The piezoelectric film 10 in the laminate 1b may have the same structure as the laminate 1a. On the other hand, in the magnetostrictive film 20 of the laminated body 1b, the pattern of the amorphous structure is slightly different from that of the magnetostrictive film 20 of the laminated body 1a.

磁歪膜２０におけるアモルファス組織には、第１実施形態の磁歪膜２０と同様に、膜厚方向に沿って延在する複数の筋状模様２２が存在する。ただし、第２実施形態における磁歪膜２０の筋状模様２２は、貫通型筋状模様２２ａと、内包型筋状模様２２ｂと、を含む。 The amorphous structure of the magnetostrictive film 20 has a plurality of striped patterns 22 extending along the film thickness direction, like the magnetostrictive film 20 of the first embodiment. However, the streak pattern 22 of the magnetostrictive film 20 in the second embodiment includes a penetrating streak pattern 22a and an encapsulating streak pattern 22b.

貫通型筋状模様２２ａは、圧電体膜１０側の主面２５ａ（一方の膜表面）から反対側の主面２５ｂ（他方の膜表面）まで連続しており、膜厚方向に沿って磁歪膜２０を貫通するように延在している。すなわち、貫通型筋状模様２２ａの膜厚方向の長さＬＳ１は、磁歪膜２０の厚みｔｍと同程度である（ＬＳ１／ｔｍ≒１．０）。 The penetrating streak pattern 22a is continuous from a main surface 25a (one film surface) on the piezoelectric film 10 side to a main surface 25b (the other film surface) on the opposite side, and extends along the film thickness direction of the magnetostrictive film. It extends through 20 . That is, the length L S1 in the film thickness direction of the penetrating streak pattern 22a is approximately the same as the thickness t m of the magnetostrictive film 20 (L S1 /t m ≈1.0).

一方、内包型筋状模様２２ｂは、膜厚方向の長さＬＳ２が磁歪膜２０の厚みｔｍよりも短く、内包型筋状模様２２ｂのＺ軸方向の片端もしくは両端が、膜表面に到達せずに、磁歪膜２０の内部に内包されている。 On the other hand, the length L S2 in the film thickness direction of the encapsulating streak pattern 22b is shorter than the thickness t m of the magnetostrictive film 20, and one end or both ends of the encapsulating streak pattern 22b in the Z-axis direction reach the film surface. It is enclosed inside the magnetostrictive film 20 without being formed.

貫通型筋状模様２２ａと内包型筋状模様２２ｂとの相違点は、膜厚方向の長さのみである。貫通型筋状模様２２ａの幅、および、内包型筋状模様２２ｂの幅は、同程度の範囲内とすることができ、いずれも、１０ｎｍ以下であり、５ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以下であることがより好ましい。 The only difference between the penetrating streak pattern 22a and the encapsulating streak pattern 22b is the length in the film thickness direction. The width of the penetrating streak pattern 22a and the width of the encapsulating streak pattern 22b can be within the same range, and both are 10 nm or less, preferably 5 nm or less, and 3 nm or less. is more preferable.

図１Ｂに示す磁歪膜２０の断面では、アモルファス相２１が、複数の貫通型筋状模様２２ａにより、複数の柱状領域に区分けされている。換言すると、磁歪膜２０におけるアモルファス組織は、複数の貫通型筋状模様２２ａにより形成される柱状構造を有する。 In the cross section of the magnetostrictive film 20 shown in FIG. 1B, the amorphous phase 21 is divided into a plurality of columnar regions by a plurality of penetrating streak patterns 22a. In other words, the amorphous structure in the magnetostrictive film 20 has a columnar structure formed by a plurality of penetrating streak patterns 22a.

Ｘ軸方向またはＹ軸方向で隣り合う貫通型筋状模様２２ａの平均間隔ｄａは、１００ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましく、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。なお、貫通型筋状模様２２ａの平均間隔ｄａは、換言すると、アモルファス相２１の柱状領域の平均幅である。 The average interval da between the penetrating streak patterns 22a adjacent in the X-axis direction or the Y-axis direction is preferably 100 nm or less, more preferably 1 nm or more and 50 nm or less, and 5 nm or more and 25 nm or less. More preferred. The average interval d a of the penetrating streak pattern 22 a is, in other words, the average width of the columnar regions of the amorphous phase 21 .

磁歪膜２０の断面の所定面積ＡＭ（単位ｎｍ２）に含まれる貫通型筋状模様２２ａの平均本数Ｎ１は、１～５０本／ＡＭであることが好ましく、２～１０本／ＡＭであることがより好ましい。所定面積ＡＭは、第１実施形態と同様に、幅ｄＭ：５０ｎｍ×厚みｔｍの範囲とする。所定面積ＡＭにおける貫通型筋状模様２２ａの本数と内包型筋状模様２２ｂの本数の和は、筋状模様２２の平均本数Ｎ（第１実施形態参照）として算出することができ、Ｎ１／Ｎは、２％～５０％であることが好ましく、１０％～２５％であることがより好ましい。平均本数Ｎ１は、平均本数Ｎと同様に、ＴＥＭの観測視野を変えて少なくとも３箇所以上で所定面積ＡＭの範囲内に存在する貫通型筋状模様２２ａの数を計測することで算出すればよい。 The average number N1 of the penetrating striped patterns 22a included in the predetermined area A M (unit: nm 2 ) of the cross section of the magnetostrictive film 20 is preferably 1 to 50/A M , more preferably 2 to 10/A M. is more preferable. The predetermined area A M is in the range of width d M : 50 nm×thickness t m as in the first embodiment. The sum of the number of penetrating streak patterns 22a and the number of inclusive streak patterns 22b in a predetermined area AM can be calculated as the average number N of streak patterns 22 (see the first embodiment), and N1/ N is preferably 2% to 50%, more preferably 10% to 25%. Similarly to the average number N, the average number N1 can be calculated by changing the observation field of the TEM and measuring the number of penetrating streak patterns 22a present in at least three locations within the range of the predetermined area AM . good.

柱状構造のアモルファス組織を有する磁歪膜２０は、第１実施形態と同様の条件で製造することができる。貫通型筋状模様２２ａを形成するためには、成膜時に基板を加熱せずに、基板温度を３０℃以下とより低く設定することが好ましい。そして、不活性ガスの流量を７０ｓｃｃｍ以上とし、成膜圧力を０．０４Ｐａ以上とより高く設定することが好ましい。 The magnetostrictive film 20 having the columnar amorphous structure can be manufactured under the same conditions as in the first embodiment. In order to form the penetrating streak pattern 22a, it is preferable to set the substrate temperature as low as 30° C. or lower without heating the substrate during film formation. It is preferable to set the flow rate of the inert gas to 70 sccm or higher and the film forming pressure to 0.04 Pa or higher.

（第２実施形態のまとめ）
第２実施形態における積層体１ｂでは、磁歪膜２０のアモルファス組織が、複数の貫通型筋状模様２２ａにより形成される柱状構造を有する。磁歪膜２０のアモルファス組織が柱状構造を有することで、磁歪膜２０のしきい磁場および磁気歪定数を、第１実施形態よりもさらに向上させることができる。その結果、第２実施形態の積層体１ｂでは、磁気電気変換係数αＭＥをさらに向上させることができる。 (Summary of Second Embodiment)
In the laminate 1b according to the second embodiment, the amorphous structure of the magnetostrictive film 20 has a columnar structure formed by a plurality of penetrating streak patterns 22a. Since the amorphous structure of the magnetostrictive film 20 has a columnar structure, the threshold magnetic field and magnetostriction constant of the magnetostrictive film 20 can be further improved over those of the first embodiment. As a result, the magnetoelectric conversion coefficient α ME can be further improved in the laminate 1b of the second embodiment.

第３実施形態
第３実施形態では、図２～図４を参照して、第１実施形態の積層体１ａまたは第２実施形態の積層体１ｂを含む磁気電気変換素子１００について説明する。なお、第３実施形態において、第１実施形態および第２実施形態と共通の構成に関しては、同じ符号を使用し、説明を省略する。 Third Embodiment In the third embodiment , a magnetoelectric transducer 100 including the laminate 1a of the first embodiment or the laminate 1b of the second embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, in 3rd Embodiment, the same code|symbol is used regarding the structure which is common in 1st Embodiment and 2nd Embodiment, and description is abbreviate|omitted.

図２に示すように、磁気電気変換素子１００は、基板６と、基板６の上に形成してある本体部４と、を有する。基板６は、磁気電気変換素子１００のＺ軸方向における最下層に位置し、平面視において略矩形の外縁形状を有する。なお、基板６の平面視形状は、特に限定されず、円形、楕円形、角部が丸みを帯びた四角形、およびその他多角形であってもよい。また、基板６の厚みも、特に限定されず、十分な強度を確保できる厚みであればよい。 As shown in FIG. 2 , the magnetoelectric conversion element 100 has a substrate 6 and a body portion 4 formed on the substrate 6 . The substrate 6 is located in the lowest layer in the Z-axis direction of the magnetoelectric conversion element 100 and has a substantially rectangular outer edge shape in plan view. The planar shape of the substrate 6 is not particularly limited, and may be a circle, an ellipse, a quadrangle with rounded corners, or other polygons. Also, the thickness of the substrate 6 is not particularly limited as long as it can ensure sufficient strength.

この基板６は、Ｘ－Ｙ平面の略中央部において、開口部６１を有しており、この開口部６１のＺ軸方向の上方に本体部４の膜積層部４１が位置している。つまり、本体部４の膜積層部４１は、基板６の開口部６１に対向して配置してある。開口部６１の平面視形状および寸法は、膜積層部４１の形状や寸法に合わせて決定される。第３実施形態では、開口部６１が略矩形の平面視形状を有する。 The substrate 6 has an opening 61 in the substantially central portion of the XY plane, and the film lamination portion 41 of the main body 4 is positioned above the opening 61 in the Z-axis direction. That is, the film lamination portion 41 of the main body portion 4 is arranged so as to face the opening portion 61 of the substrate 6 . The shape and dimensions of the opening 61 in plan view are determined according to the shape and dimensions of the film lamination portion 41 . In the third embodiment, the opening 61 has a substantially rectangular plan view shape.

基板６は、少なくとも本体部４を支持できる絶縁物であればよい。たとえば、圧電体膜１０や磁歪膜２０の成膜時に使用する基板を加工することで、図２～４に示す基板６を構成することが好ましい。この場合、基板６は、単結晶基板であることが好ましく、表面がＳｉ（１００）面の単結晶となっているシリコン基板を使用することがより好ましい。また、基板６の開口部６１は、各機能膜（１２，１０，２０など）の成膜後に、基板６の一部をエッチング等により除去することで形成できる。 The substrate 6 may be an insulating material capable of supporting at least the body portion 4 . For example, it is preferable to form the substrate 6 shown in FIGS. In this case, the substrate 6 is preferably a single crystal substrate, more preferably a silicon substrate having a single crystal Si (100) surface. Further, the opening 61 of the substrate 6 can be formed by removing a part of the substrate 6 by etching or the like after forming each functional film (12, 10, 20, etc.).

本体部４は、基板６のＺ軸方向の上方において、開口部６１の上部開口面を、Ｘ軸方向に架け渡すように存在している。この本体部４において、開口部６１と対向する部分が膜積層部４１であり、膜積層部４１は、本体部４のＸ軸方向の略中央に位置する。そして、本体部４のＸ軸方向における一方の端部は、基板６の表面に面して接続してあり、固定部４２ａとなっている。また、Ｘ軸方向における本体部４の他方の端部も、基板６の表面に面して接続してあり、固定部４２ｂとなっている。加えて、本体部４は、膜積層部４１と固定部４２ａ，４２ｂとを連結する２つの支持部４３と、を有する。 The main body 4 exists above the substrate 6 in the Z-axis direction so as to bridge the upper opening surface of the opening 61 in the X-axis direction. In the body portion 4 , the portion facing the opening 61 is the film lamination portion 41 , and the film lamination portion 41 is positioned substantially in the center of the body portion 4 in the X-axis direction. One end of the body portion 4 in the X-axis direction is connected to face the surface of the substrate 6 to form a fixed portion 42a. The other end of the body portion 4 in the X-axis direction is also connected to face the surface of the substrate 6, and serves as a fixing portion 42b. In addition, the body portion 4 has two supporting portions 43 that connect the film laminated portion 41 and the fixing portions 42a and 42b.

また、本体部４は、機能膜を積層した積層構造体であって、少なくとも、下部電極膜１２と、圧電体膜１０と、磁歪膜２０とを有する。特に、本体部４における膜積層部４１が、第１～第２実施形態における積層体１ａまたは積層体１ｂに該当する。 The main body 4 is a laminated structure in which functional films are laminated, and has at least a lower electrode film 12 , a piezoelectric film 10 and a magnetostrictive film 20 . In particular, the film laminated portion 41 in the main body portion 4 corresponds to the laminated body 1a or the laminated body 1b in the first and second embodiments.

下部電極膜１２は、一方の固定部４２ａから他方の固定部４２ｂにかけて延在しており、圧電体膜１０よりもＺ軸下方に位置する。この下部電極膜１２は、圧電体膜１０で発生した電荷を回収し取り出すための電極であり、金属や酸化物導電体などの導電材料で構成される。下部電極膜１２の平均厚みは、３ｎｍ～２００ｎｍとすることが好ましい。 The lower electrode film 12 extends from one fixed portion 42a to the other fixed portion 42b and is positioned below the piezoelectric film 10 in the Z axis. The lower electrode film 12 is an electrode for recovering and extracting charges generated in the piezoelectric film 10, and is made of a conductive material such as a metal or an oxide conductor. The average thickness of the lower electrode film 12 is preferably 3 nm to 200 nm.

なお、圧電体膜１０をエピタキシャル成長した膜とする場合、下部電極膜１２も、エピタキシャル成長した膜とすることが好ましい。この場合、下部電極膜１２は、たとえば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）などの面心立方構造の金属薄膜か、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３：以下ＳＲＯと略す）やニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ３）などの酸化物導電体薄膜とすることが好ましい。また、上記の金属薄膜と上記の酸化物導電体薄膜とを積層して下部電極膜１２を構成してもよい。 When the piezoelectric film 10 is an epitaxially grown film, it is preferable that the lower electrode film 12 is also an epitaxially grown film. In this case, the lower electrode film 12 is, for example, a thin metal film having a face-centered cubic structure such as platinum (Pt), iridium (Ir), or gold (Au), or strontium ruthenate (SrRuO 3 : hereinafter abbreviated as SRO) or nickel. It is preferable to use an oxide conductor thin film such as lithium oxide (LiNiO 3 ). Alternatively, the lower electrode film 12 may be formed by stacking the metal thin film and the oxide conductor thin film.

圧電体膜１０は、一方の固定部４２ａから他方の固定部４２ｂにかけて延在しており、下部電極膜１２の上に積層してある。図２に示すように、圧電体膜１０の平面視形状は、本体部４の各部位４１～４３の形状に適合しており、Ｘ－Ｙ平面における寸法が、下部電極膜１２の平面寸法よりも小さくなっている。 The piezoelectric film 10 extends from one fixed portion 42 a to the other fixed portion 42 b and is laminated on the lower electrode film 12 . As shown in FIG. 2, the planar shape of the piezoelectric film 10 conforms to the shapes of the parts 41 to 43 of the main body 4, and the dimensions on the XY plane are larger than the planar dimensions of the lower electrode film 12. is also smaller.

磁歪膜２０は、膜積層部４１において圧電体膜１０の上に積層してあり、固定部４２および支持部４３には、磁歪膜２０が形成されていない。このように、磁歪膜２０は、膜積層部４１に積層してあればよく、必ずしも固定部４２や支持部４３に積層してある必要はない。ただし、支持部４３や、固定部４２の一部において磁歪膜２０が存在していてもよい。また、図２において磁歪膜２０は、略矩形の平面視形状を有しており、磁歪膜２０の平面寸法は、圧電体膜１０の膜積層部４１における平面寸法よりも小さくすることが好ましい。換言すると、Ｘ－Ｙ平面において、磁歪膜２０の外周縁は、圧電体膜１０の外周縁よりも内側に位置することが好ましい。 The magnetostrictive film 20 is laminated on the piezoelectric film 10 in the film lamination portion 41 , and the magnetostrictive film 20 is not formed on the fixed portion 42 and the support portion 43 . As described above, the magnetostrictive film 20 may be laminated on the film lamination portion 41 and does not necessarily have to be laminated on the fixed portion 42 or the support portion 43 . However, the magnetostrictive film 20 may be present in the supporting portion 43 and part of the fixing portion 42 . In FIG. 2, the magnetostrictive film 20 has a substantially rectangular planar shape, and the planar dimension of the magnetostrictive film 20 is preferably smaller than the planar dimension of the film lamination portion 41 of the piezoelectric film 10 . In other words, the outer edge of the magnetostrictive film 20 is preferably located inside the outer edge of the piezoelectric film 10 in the XY plane.

固定部４２ａでは、取出電極１８ａが下部電極膜１２に電気的に接続してあり、この取出電極１８ａを介して、図示しない外部回路が接続可能となっている。一方、固定部４２ｂには、磁歪膜２０に電気的に接続してある取出電極１８ｂが存在しており、この取出電極１８ｂを介して図示しない外部回路が接続可能となっている。なお、固定部４２ｂにおいて、取出電極１８ｂと下部電極膜１２との間には絶縁膜５０が介在してあり、この絶縁膜５０によって、取出電極１８ｂと下部電極膜１２とが、短絡しないように互いに絶縁されている。 In the fixed portion 42a, the lead-out electrode 18a is electrically connected to the lower electrode film 12, and an external circuit (not shown) can be connected via the lead-out electrode 18a. On the other hand, the fixed portion 42b has a lead-out electrode 18b electrically connected to the magnetostrictive film 20, and an external circuit (not shown) can be connected via the lead-out electrode 18b. An insulating film 50 is interposed between the lead-out electrode 18b and the lower electrode film 12 in the fixed portion 42b. insulated from each other.

取出電極１８ａ，１８ｂは、導電性を有していればよく、その材質や寸法は特に制限されない。たとえば、取出電極１８ａ，１８ｂは、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌなどの導電性金属を含むことができ、導電性金属の他にガラス成分などが含まれていてもよい。なお、図２および図３において、取出電極１８ａ，１８ｂは、薄膜状の電極として示してあるが、ビアホール電極としてもよい。また、絶縁膜５０は、電気絶縁性を有していればよく、その材質や厚みは特に制限されない。たとえば、絶縁膜５０は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ポリイミドなどで構成することができる。 The extraction electrodes 18a and 18b only need to be conductive, and the material and dimensions thereof are not particularly limited. For example, the extraction electrodes 18a and 18b can contain a conductive metal such as Pt, Ag, Cu, Au, and Al, and may contain a glass component or the like in addition to the conductive metal. Although the extraction electrodes 18a and 18b are shown as thin-film electrodes in FIGS. 2 and 3, they may be via-hole electrodes. Moreover, the insulating film 50 only needs to have electrical insulation, and its material and thickness are not particularly limited. For example, the insulating film 50 can be made of SiO 2 , Al 2 O 3 , polyimide, or the like.

本体部４の膜積層部４１は、開口部６１の上部開口面よりも寸法が小さい略矩形の平面視形状を有しており、Ｘ軸と平行な縁辺とＹ軸と平行な縁辺とを有している。前述したように、膜積層部４１は開口部６１の上方に位置しており、図４に示す断面では、膜積層部４１が、開口部６１のＺ軸上方において浮遊しているように見える。図３に示すように、Ｘ－Ｙ平面と平行な膜積層部４１の上面および下面は、基板６に直に接していない非拘束面であることが好ましい。なお、膜積層部４１の上面および下面とは、開口部６１と対向する面である。また、図４に示す断面とは、図２に示すIV－IV線に沿う断面であって、支持部４３を含まないＸ－Ｚ断面である。 The film lamination portion 41 of the main body portion 4 has a substantially rectangular shape in plan view that is smaller than the upper opening surface of the opening portion 61, and has edges parallel to the X-axis and edges parallel to the Y-axis. are doing. As described above, the film stack 41 is positioned above the opening 61, and in the cross section shown in FIG. 4, the film stack 41 appears to float above the opening 61 along the Z axis. As shown in FIG. 3, the top and bottom surfaces of the film stack 41 parallel to the XY plane are preferably non-constrained surfaces that are not in direct contact with the substrate 6 . The upper surface and the lower surface of the film lamination portion 41 are surfaces facing the opening portion 61 . The cross section shown in FIG. 4 is a cross section along line IV-IV shown in FIG.

図２および図４に示すように、Ｚ軸方向からの平面視において、膜積層部４１の外周縁と、開口部６１の内周縁とは、互いに接触しておらず、膜積層部４１の外周縁と開口部６１の内周縁との間には、隙間４６が存在する。ここで、上記の「膜積層部４１の外周縁」とは、膜積層部４１における下部電極膜１２の外周縁であり、より具体的に、膜積層部４１における支持部４３との連結部分を除く下部電極膜１２の外周縁を意味する。第３実施形態において、隙間４６の平均幅Ｗｇは、１μｍ～５００μｍであることが好ましい。 As shown in FIGS. 2 and 4 , in a plan view from the Z-axis direction, the outer peripheral edge of the film stack 41 and the inner peripheral edge of the opening 61 are not in contact with each other. A gap 46 exists between the peripheral edge and the inner peripheral edge of the opening 61 . Here, the above-mentioned "peripheral edge of the film lamination part 41" is the outer periphery of the lower electrode film 12 in the film lamination part 41. It means the outer peripheral edge of the lower electrode film 12 except for. In the third embodiment, the average width Wg of the gaps 46 is preferably 1 μm to 500 μm.

膜積層部４１において、Ｙ軸方向の幅Ｗｖｙは、特に限定されないが、膜積層部４１が有する固有周波数を考慮して幅Ｗｖｙを決定することが好ましい。また、膜積層部４１のＸ軸方向の幅Ｗｖｘは、特に限定されず、上記の幅Ｗｖｙよりも狭い幅とすることもできるが、幅Ｗｖｙよりも広い幅とすることが好ましい。また、膜積層部４１の平均厚みＴｖは、各機能膜の厚みに依存し、特に限定されないが、たとえば、０．５μｍ～３０μｍとすることが好ましい。 Although the width Wvy in the Y-axis direction of the film lamination portion 41 is not particularly limited, it is preferable to determine the width Wvy in consideration of the natural frequency of the film lamination portion 41 . Further, the width Wvx of the film lamination portion 41 in the X-axis direction is not particularly limited, and may be narrower than the width Wvy, but preferably wider than the width Wvy. Also, the average thickness Tv of the film lamination portion 41 depends on the thickness of each functional film and is not particularly limited, but is preferably 0.5 μm to 30 μm, for example.

また、膜積層部４１は、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面に沿った板状の形態を有するが、この板状の膜積層部４１は、可能な限り平坦であることが好ましい。たとえば、膜積層部４１の平面度は、幅Ｗｖｙよりも小さい値とすることが好ましい。また、Ｘ－Ｙ平面と平行な膜積層部４１の上面および下面は、表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）または二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ：旧ＲＭＳ）で、１μｍ以下であることが好ましい。 Moreover, although the film lamination portion 41 has a plate-like form along a plane including the X-axis and the Y-axis, it is preferable that the plate-like film lamination portion 41 be as flat as possible. For example, the flatness of the film lamination portion 41 is preferably set to a value smaller than the width Wvy. In addition, the surface roughness of the upper surface and the lower surface of the film lamination part 41 parallel to the XY plane should be 1 μm or less in arithmetic mean roughness (Ra) or root mean square roughness (Rq: old RMS). is preferred.

なお、平面度は、接触式で測定してもよいし、非接触式で測定してもよい。たとえば、ＣＮＣ画像測定器やレーザ顕微鏡などにより平面度を測定することができる。また、表面粗さＲａ，Ｒｑについても、接触式で測定してもよいし、非接触式で測定してもよく、ＪＩＳ－Ｂ０６０１に準拠して測定すればよい。 The flatness may be measured by a contact method or a non-contact method. For example, the flatness can be measured using a CNC image measuring instrument, a laser microscope, or the like. Further, the surface roughnesses Ra and Rq may be measured by a contact method or a non-contact method, and may be measured according to JIS-B0601.

本体部４の支持部４３は、膜積層部４１のＸ軸方向における端部と、固定部４２とを、Ｘ軸方向に沿って連結しており、第３実施形態では、支持部４３が、固定部４２の数に応じて２つ形成してある。この支持部４３は、膜積層部４１よりも剛性が低くなるような様態で形成してあることが好ましい。 The supporting portion 43 of the main body portion 4 connects the end portion of the film lamination portion 41 in the X-axis direction and the fixing portion 42 along the X-axis direction. Two are formed according to the number of fixing parts 42 . It is preferable that the supporting portion 43 is formed in such a manner that its rigidity is lower than that of the film lamination portion 41 .

たとえば、支持部４３において、Ｙ軸方向の幅Ｗｓｙは、膜積層部４１の幅Ｗｖｙよりも狭くすることが好ましい。より具体的に、膜積層部４１の幅Ｗｖｙに対する支持部４３の幅Ｗｓｙの比率（Ｗｓｙ／Ｗｖｙ）は、１０％～９０％とすることがより好ましい。あるいは、支持部４３のＺ軸方向の平均厚みＴｓは、膜積層部４１のＺ軸方向の平均厚みＴｖよりも薄いことが好ましい。より具体的には、膜積層部４１の平均厚みＴｖに対する支持部４３の平均厚みＴｓの比率（Ｔｓ／Ｔｖ）は、５０％～９５％であることがより好ましい。 For example, it is preferable that the width Wsy of the supporting portion 43 in the Y-axis direction is narrower than the width Wvy of the film lamination portion 41 . More specifically, the ratio (Wsy/Wvy) of the width Wsy of the supporting portion 43 to the width Wvy of the film lamination portion 41 is more preferably 10% to 90%. Alternatively, the average thickness Ts in the Z-axis direction of the supporting portion 43 is preferably thinner than the average thickness Tv in the Z-axis direction of the film lamination portion 41 . More specifically, the ratio (Ts/Tv) of the average thickness Ts of the supporting portion 43 to the average thickness Tv of the film lamination portion 41 is more preferably 50% to 95%.

さらに、支持部４３において、平均厚みＴｓと幅Ｗｓｙとの積（Ｔｓ×Ｗｓｙ）は、膜積層部４１における平均厚みＴｖと幅Ｗｖｙとの積と比較して、９０％以下であることが好ましく、７５％以下であることがより好ましい。なお、支持部４３における連結方向（Ｘ軸）の長さＷｓｘは、隙間４６の平均幅Ｗｇと同等とすることができる。 Furthermore, in the supporting portion 43, the product of the average thickness Ts and the width Wsy (Ts×Wsy) is preferably 90% or less of the product of the average thickness Tv and the width Wvy in the film lamination portion 41. , 75% or less. Note that the length Wsx of the support portion 43 in the connecting direction (X-axis) can be made equal to the average width Wg of the gap 46 .

本実施形態の磁気電気変換素子１００では、開口部６１のＺ軸上方に位置する膜積層部４１が振動子として機能する。特に、膜積層部４１は、面内伸縮振動のバルク弾性波振動子であることが好ましい。膜積層部４１の振動様態は、機能膜（圧電体膜１０や磁歪膜２０など）の材質、機能膜の厚み、機能膜の結晶配向性、膜積層部４１の形状、および、本体部４の各部位の寸法（特に膜積層部４１および支持部４３の寸法）などに影響されて定まる。磁気電気変換素子１００では、外部からの磁場を受けて、膜積層部４１が振動し、当該振動により圧電体膜１０の表面に電荷が発生する。このような機構により、外部磁場などの入力信号を電気出力に変換することができる。 In the magnetoelectric conversion element 100 of this embodiment, the film stack 41 located above the opening 61 along the Z axis functions as a vibrator. In particular, the film lamination part 41 is preferably a bulk elastic wave oscillator of in-plane stretching vibration. The vibration mode of the film lamination portion 41 depends on the material of the functional film (the piezoelectric film 10, the magnetostrictive film 20, etc.), the thickness of the functional film, the crystal orientation of the functional film, the shape of the film lamination portion 41, and the body portion 4. It is determined by being affected by the dimensions of each part (especially the dimensions of the film lamination part 41 and the support part 43). In the magnetoelectric conversion element 100 , the film lamination portion 41 vibrates upon receiving an external magnetic field, and the vibration generates electric charges on the surface of the piezoelectric film 10 . Such a mechanism can convert an input signal such as an external magnetic field into an electrical output.

なお、第３実施形態の磁気電気変換素子１００は、半導体製造プロセスで用いられるような微細加工技術を用いて製造することができる。 It should be noted that the magnetoelectric conversion element 100 of the third embodiment can be manufactured using microfabrication techniques such as those used in semiconductor manufacturing processes.

（第３実施形態のまとめ）
第３実施形態の磁気電気変換素子１００では、膜積層部４１が、磁気電気変換係数αＭＥの高い第１または第２実施形態の積層体１ａ，１ｂで構成してある。そのため、磁気電気変換素子１００では、従来よりも高い出力電圧が得られる。また、７９．５８Ａ／ｍ（１Ｏｅ）未満の微小な外部磁場に対しても出力可能である。この磁気電気変換素子１００は、電源や電気／電子回路と接続され、回路基板に搭載するか、パッケージされることにより、エネルギー変換デバイスや磁気センサなどの電子デバイスとして利用することができる。 (Summary of the third embodiment)
In the magnetoelectric transducer 100 of the third embodiment, the film lamination portion 41 is composed of the lamination bodies 1a and 1b of the first or second embodiment having a high magnetoelectric conversion coefficient αME . Therefore, the magnetoelectric conversion element 100 can obtain a higher output voltage than the conventional one. In addition, output is possible even for a minute external magnetic field of less than 79.58 A/m (1 Oe). The magnetoelectric conversion element 100 can be used as an electronic device such as an energy conversion device or a magnetic sensor by being connected to a power source or an electric/electronic circuit and mounted on a circuit board or packaged.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

たとえば、磁気電気変換素子１００における膜積層部４１の平面視形状は、図２に示す様態に限定されず、楕円形状、円形状、ミアンダ状、もしくは渦巻き状の平面視形状であってもよい。また、膜積層部４１は、図２～４に示すような両端固定型の構造を有していてもよいが、一端が自由端となったカンチレバー型の構造であってもよい。さらに、磁気電気変換素子は、図２～４に示すような単一素子であってもよいが、複数の膜積層部４１が共通の基板上に連続して形成されたアレー素子であってもよい。 For example, the planar view shape of the film lamination portion 41 in the magnetoelectric conversion element 100 is not limited to the mode shown in FIG. 2, and may be an elliptical, circular, meandering, or spiral planar shape. Moreover, the film lamination part 41 may have a structure with both ends fixed as shown in FIGS. 2 to 4, but may have a cantilever structure with one end being a free end. Furthermore, the magnetoelectric conversion element may be a single element as shown in FIGS. good.

また、磁気電気変換素子の本体部４には、上述した下部電極膜１２、圧電体膜１０、および磁歪膜２０の他に、その他の機能膜が含まれていてもよい。 In addition to the lower electrode film 12, the piezoelectric film 10, and the magnetostrictive film 20 described above, the main body 4 of the magnetoelectric transducer may include other functional films.

たとえば、本体部４のＺ軸方向の最下層（すなわち下部電極膜１２の下方）には、下部電極膜１２の結晶性および圧電体膜１０の結晶性を制御するバッファ層が形成してあってもよい。バッファ層は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、もしくは、希土類元素（ＳｃおよびＹを含む）により安定化された酸化ジルコニウム（安定化ジルコニア）を主成分とすることが好ましく、バッファ層もエピタキシャル成長した膜とすることが好ましい。バッファ層が形成してあることで、下部電極膜１２および圧電体膜１０をエピタキシャル成長させ易くすることができる。また、バッファ層は、エッチングにより開口部６１を形成する際に、エッチングストッパ層としても機能する。バッファ層を形成する場合、その平均厚みは、５ｎｍ～１００ｎｍとすることが好ましい。 For example, a buffer layer that controls the crystallinity of the lower electrode film 12 and the piezoelectric film 10 is formed in the lowest layer in the Z-axis direction of the main body 4 (that is, below the lower electrode film 12). good too. The buffer layer is preferably composed mainly of zirconium oxide (ZrO 2 ) or zirconium oxide (stabilized zirconia) stabilized with a rare earth element (including Sc and Y), and the buffer layer is also an epitaxially grown film. preferably. Forming the buffer layer facilitates epitaxial growth of the lower electrode film 12 and the piezoelectric film 10 . The buffer layer also functions as an etching stopper layer when the opening 61 is formed by etching. When the buffer layer is formed, its average thickness is preferably 5 nm to 100 nm.

また、圧電体膜１０と磁歪膜２０との間には、上部電極膜が形成してあってもよい。上部電極膜を形成することで、圧電体膜１０で発生する電荷をより効率よく取り出すことができる。上部電極膜は、下部電極膜１２と同様の構成（厚みや材質）とすることができる。さらに、下面を除く本体部４の最外層には、保護層が形成してあってもよい。保護層としては、Ｔｉ，Ｔａ，またはＰｔなどの金属を含む保護層や、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、またはポリイミドなどで構成する絶縁性の保護層が例示され、金属製の保護層と絶縁性の保護層とを両方形成してもよい。保護層の平均厚みは、特に限定されず、たとえば、５ｎｍ～５０ｎｍとすることができる。 Also, an upper electrode film may be formed between the piezoelectric film 10 and the magnetostrictive film 20 . By forming the upper electrode film, the charges generated in the piezoelectric film 10 can be extracted more efficiently. The upper electrode film can have the same configuration (thickness and material) as the lower electrode film 12 . Furthermore, a protective layer may be formed on the outermost layer of the body portion 4 excluding the lower surface. Examples of the protective layer include a protective layer containing a metal such as Ti, Ta, or Pt, and an insulating protective layer made of SiO 2 , Al 2 O 3 , polyimide, or the like. You may form both a protective layer and a protective layer. The average thickness of the protective layer is not particularly limited, and can be, for example, 5 nm to 50 nm.

以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below using examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

実施例１
実施例１では、以下に示す手順で、磁気電気変換素子を製造した。まず、単結晶のシリコン基板の上に、下部電極膜１２を形成し、その下部電極膜１２の上に、圧電体膜１０である平均厚み１０００ｎｍのＰＺＴ膜を形成した。実施例１において、圧電体膜１０は、エピタキシャル成長した膜ではなく、多結晶構造とした。 Example 1
In Example 1, a magnetoelectric conversion element was manufactured in the following procedure. First, a lower electrode film 12 was formed on a single crystal silicon substrate, and a PZT film having an average thickness of 1000 nm was formed as the piezoelectric film 10 on the lower electrode film 12 . In Example 1, the piezoelectric film 10 has a polycrystalline structure instead of an epitaxially grown film.

次に、超高真空ＤＣスパッタリング装置を用いて、圧電体膜１０の上に磁歪膜２０を形成した。磁歪膜２０の成膜条件は、成膜前の真空度：１．０×１０－５ Ｐａ以下、成膜時の真空度：０．０１６～０．０５Ｐａの範囲内、出力：２００Ｗ（ＤＣ）、不活性ガス（Ａｒガス）流量：６０ｓｃｃｍ、基板温度：２５℃とした。なお、実施例１では、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｓｉ－Ｂ系の合金ターゲットを使用し、磁歪膜２０の平均厚みは、５２０ｎｍであった。 Next, a magnetostrictive film 20 was formed on the piezoelectric film 10 using an ultra-high vacuum DC sputtering apparatus. The film formation conditions for the magnetostrictive film 20 are: degree of vacuum before film formation: 1.0×10 −5 Pa or less, degree of vacuum during film formation: within the range of 0.016 to 0.05 Pa, output: 200 W (DC), flow rate of inert gas (Ar gas): 60 sccm, substrate temperature: 25°C. In Example 1, an Fe--Co--Si--B alloy target was used, and the average thickness of the magnetostrictive film 20 was 520 nm.

各膜１２，１０，２０の成膜後、パターニング加工やシリコン基板のエッチングなどを施し、図２～４に示す形状の磁気電気変換素子を得た。 After forming the respective films 12, 10 and 20, patterning processing and etching of the silicon substrate were performed to obtain the magnetoelectric conversion element having the shape shown in FIGS.

実施例２
実施例２では、磁歪膜２０の成膜時において、不活性ガス流量を１００ｓｃｃｍとし、実施例１よりも成膜圧力の高い条件で磁歪膜２０を形成した。実施例２において、磁歪膜の成膜条件以外の実験条件は、実施例１と同様とし、実施例２に係る磁気電気変換素子を得た。 Example 2
In Example 2, when the magnetostrictive film 20 was formed, the flow rate of the inert gas was set to 100 sccm, and the magnetostrictive film 20 was formed under the conditions of higher film forming pressure than in Example 1. FIG. In Example 2, the experimental conditions other than the conditions for forming the magnetostrictive film were the same as in Example 1, and a magnetoelectric transducer according to Example 2 was obtained.

比較例１
比較例１では、磁歪膜の成膜時において、不活性ガス流量を３０ｓｃｃｍとし、実施例１よりも成膜圧力の低い条件で磁歪膜を形成した。比較例１において、磁歪膜の成膜条件以外の実験条件は、実施例１と同様とし、比較例１に係る磁気電気変換素子を得た。 Comparative example 1
In Comparative Example 1, the inert gas flow rate was set to 30 sccm and the magnetostrictive film was formed under the conditions of a film forming pressure lower than that of Example 1 during the formation of the magnetostrictive film. In Comparative Example 1, the experimental conditions other than the conditions for forming the magnetostrictive film were the same as in Example 1, and a magnetoelectric conversion element according to Comparative Example 1 was obtained.

実施例３
実施例３では、圧電体膜１０を、エピタキシャル成長したＰＺＴ膜とした。なお、圧電体膜１０の成膜時には、ＲＨＥＥＤ評価を行い、圧電体膜１０がエピタキシャル成長していることを確認した。実施例３において、圧電体膜１０の結晶配向性以外の実験条件は、実施例１と同様とし、実施例３に係る磁気電気変換素子を得た。 Example 3
In Example 3, the piezoelectric film 10 was an epitaxially grown PZT film. RHEED evaluation was performed when the piezoelectric film 10 was formed, and it was confirmed that the piezoelectric film 10 was epitaxially grown. In Example 3, the experimental conditions other than the crystal orientation of the piezoelectric film 10 were the same as in Example 1, and a magnetoelectric transducer according to Example 3 was obtained.

実施例４
実施例４では、圧電体膜１０を、エピタキシャル成長したＰＺＴ膜とした。なお、圧電体膜１０の成膜時には、ＲＨＥＥＤ評価を行い、圧電体膜１０がエピタキシャル成長していることを確認した。また、実施例４では、磁歪膜２０の成膜時において、不活性ガス流量を１００ｓｃｃｍとし、実施例１よりも成膜圧力の高い条件で磁歪膜２０を形成した。実施例４において、上記以外の実験条件は、実施例１と同様とし、実施例４に係る磁気電気変換素子を得た。 Example 4
In Example 4, the piezoelectric film 10 was an epitaxially grown PZT film. RHEED evaluation was performed when the piezoelectric film 10 was formed, and it was confirmed that the piezoelectric film 10 was epitaxially grown. In addition, in Example 4, the magnetostrictive film 20 was formed under the condition that the inert gas flow rate was set to 100 sccm and the film formation pressure was higher than that of Example 1 when the magnetostrictive film 20 was formed. In Example 4, the experimental conditions other than the above were the same as in Example 1, and a magnetoelectric conversion element according to Example 4 was obtained.

比較例２
比較例２では、圧電体膜を、エピタキシャル成長したＰＺＴ膜とした。なお、圧電体膜の成膜時には、ＲＨＥＥＤ評価を行い、圧電体膜がエピタキシャル成長していることを確認した。また、比較例２では、磁歪膜の成膜時において、不活性ガス流量を３０ｓｃｃｍとし、実施例１よりも成膜圧力の低い条件で磁歪膜を形成した。比較例２において、上記以外の実験条件は、実施例１と同様とし、比較例２に係る磁気電気変換素子を得た。 Comparative example 2
In Comparative Example 2, the piezoelectric film was an epitaxially grown PZT film. RHEED evaluation was performed when the piezoelectric film was formed, and it was confirmed that the piezoelectric film was epitaxially grown. In Comparative Example 2, the inert gas flow rate was 30 sccm and the magnetostrictive film was formed under the conditions of a film forming pressure lower than that of Example 1 when forming the magnetostrictive film. In Comparative Example 2, the experimental conditions other than the above were the same as in Example 1, and a magnetoelectric conversion element according to Comparative Example 2 was obtained.

上記の実施例１～４および比較例１～２について、以下に示す評価を実施した。 The following evaluations were performed for Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 described above.

磁歪膜の構造解析
高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析法を用いて、磁歪膜の合金組成を分析したところ、実施例１～４および比較例１～２の磁歪膜組成は、いずれも、（Ｆｅ７０Ｃｏ３０）８０Ｓｉ８Ｂ１２であった。また、ＸＲＤにより磁歪膜の構造解析を実施したところ、実施例１～４および比較例１～２のＸＲＤパターンでは、いずれも、２θ＝３０°～６０°の範囲において、ハローパターンのみが確認でき、結晶に起因する回折ピークは検出されなかった。すなわち、実施例１～４および比較例１～２の磁歪膜は、いずれも、非晶質化度が１００％のアモルファスであった。 Structural analysis of the magnetostrictive film When the alloy composition of the magnetostrictive film was analyzed using a high-frequency inductively coupled plasma (ICP) analysis method, the magnetostrictive film compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were all (Fe 70Co30 ) 80Si8B12 . _ In addition, when the structure analysis of the magnetostrictive film was performed by XRD, in the XRD patterns of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, only a halo pattern could be confirmed in the range of 2θ = 30 ° to 60 °. , no diffraction peaks attributed to crystals were detected. That is, the magnetostrictive films of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2 were all amorphous with a degree of amorphization of 100%.

アモルファス組織の観察
磁歪膜の断面を、ＴＥＭ（明視野）により観察し、筋状模様２２の平均本数Ｎと、貫通型筋状模様２２ａの平均本数Ｎ１と、を測定した。この際、基準となる測定面積（所定面積Ａｍ）は、ｄＭ：５０ｎｍ×ｔｍ：５００ｎｍ＝２５００ｎｍ２とし、５箇所で測定面積に含まれる筋状模様の本数を計測することで、平均本数ＮおよびＮ１を算出した。 Observation of Amorphous Structure A cross-section of the magnetostrictive film was observed by TEM (bright field), and the average number N of streak patterns 22 and the average number N1 of penetrating streak patterns 22a were measured. At this time, the reference measurement area (predetermined area A m ) is d M : 50 nm × t m : 500 nm = 2500 nm 2 , and by measuring the number of streak patterns included in the measurement area at five points, The numbers N and N1 were calculated.

磁気電気変換素子の性能評価
まず、磁気電気変換素子のしきい磁場ＨＴＨを測定した。具体的に、バイアス磁場として５００Ａ／ｍの直流磁場を印可した環境下において、素子に対して、外部より０～６４００Ａ／ｍの回転磁場を印加し、素子に発生するひずみ量をレーザ変位計により測定することで、磁場－歪曲線を得た。そして、０．１ｐｐｍの歪λが発生した際の外部磁場の大きさを、しきい磁場ＨＴＨとして算出した。また、磁場－磁歪曲線の傾きの最大値を、磁気歪定数ｄλ／ｄＨとして算出した。しきい磁場ＨＴＨは、７９．５８Ａ／ｍ（１Ｏｅ）未満を良好と判断し、３０Ａ／ｍ以下を特に良好と判断した。 Performance Evaluation of Magnetoelectric Transducer First, the threshold magnetic field H TH of the magnetoelectric transducer was measured. Specifically, in an environment in which a DC magnetic field of 500 A / m is applied as a bias magnetic field, a rotating magnetic field of 0 to 6400 A / m is applied to the element from the outside, and the amount of strain generated in the element is measured by a laser displacement meter. A magnetic field-strain curve was obtained by the measurement. Then, the magnitude of the external magnetic field when the strain λ of 0.1 ppm was generated was calculated as the threshold magnetic field HTH . Also, the maximum value of the slope of the magnetic field-magnetostriction curve was calculated as the magnetostriction constant dλ/dH. A threshold magnetic field H TH of less than 79.58 A/m (1 Oe) was judged to be good, and a value of 30 A/m or less was judged to be particularly good.

また、磁気電気変換素子に対して、１ＭＨｚ，±２３８７Ａ／ｍ（±３０Ｏｅ）の交流磁場を印加して、素子に発生する出力電圧をロックインアンプにより測定した。当該評価における出力電圧が高いほど、積層体の磁気電気変換係数が高いことを意味し、出力電圧は、１．５ｍＶ以上を良好と判断し、２．０ｍＶ以上を特に良好と判断した。 An alternating magnetic field of 1 MHz, ±2387 A/m (±30 Oe) was applied to the magnetoelectric conversion element, and the output voltage generated in the element was measured with a lock-in amplifier. The higher the output voltage in the evaluation, the higher the magnetoelectric conversion coefficient of the laminate. An output voltage of 1.5 mV or more was judged to be good, and an output voltage of 2.0 mV or more was judged to be particularly good.

実施例１～４および比較例１～２の評価結果を表１に示す。

Figure 2023049810000003
Table 1 shows the evaluation results of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2.
Figure 2023049810000003

表１に示すように、筋状模様２２を有する実施例１～４では、従来の比較例１，２よりも、しきい磁場を小さくすることができた。また、筋状模様２２を有する実施例１～４では、従来の比較例１，２よりも、高い出力電圧が得られており、筋状模様２２を有する磁歪膜２０により磁気電気変換係数が向上することがわかった。特に、実施例２，４では、しきい磁場がより低減され、より高い出力電圧が得られた。この結果から、磁歪膜２０が柱状構造のアモルファス組織を有することにより、磁気電気変換係数がさらに向上することがわかった。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 4 having the striped pattern 22, the threshold magnetic field was able to be made smaller than the conventional Comparative Examples 1 and 2. Further, in Examples 1 to 4 having the streak pattern 22, a higher output voltage was obtained than in the conventional Comparative Examples 1 and 2, and the magnetoelectric conversion coefficient was improved by the magnetostrictive film 20 having the streak pattern 22. found to do. In particular, in Examples 2 and 4, the threshold magnetic field was further reduced and a higher output voltage was obtained. From this result, it was found that the magnetoelectric conversion coefficient was further improved by having the columnar amorphous structure of the magnetostrictive film 20 .

また、エピタキシャル成長したＰＺＴ膜を有する実施例３，４では、多結晶のＰＺＴ膜を有する実施例１，２よりも、高い磁気電気変換係数が得られ、より大きな出力電圧が得られた。 Moreover, in Examples 3 and 4 having epitaxially grown PZT films, higher magnetoelectric conversion coefficients and higher output voltages were obtained than in Examples 1 and 2 having polycrystalline PZT films.

１ａ，１ｂ … 積層体
１０ … 圧電体膜
２０ … 磁歪膜
２１ … アモルファス相
２２ … 筋状模様
２２ａ … 貫通型筋状模様
２２ｂ … 内包型筋状模様
２５ａ，２５ｂ … 主面（膜表面）
１００ … 磁気電気変換素子
６ … 基板
６１ … 開口部
４ … 本体部
４１ … 膜積層部
４２ａ，４２ｂ … 固定部
４３ … 支持部
４６ … 隙間
１２ … 下部電極膜
１８ａ，１８ｂ … 取出電極
５０ … 絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b... Laminate 10... Piezoelectric film 20... Magnetostrictive film 21... Amorphous phase 22... Streak pattern 22a... Penetrating streak pattern 22b... Encapsulating streak pattern 25a, 25b... Main surface (film surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Magnetoelectric conversion element 6... Substrate 61... Opening 4... Main body part 41... Film lamination part 42a, 42b... Fixed part 43... Support part 46... Gap 12... Lower electrode film 18a, 18b... Extraction electrode 50... Insulating film

Claims (4)

圧電体膜と、前記圧電体膜の上に直接または間接的に積層してある磁歪膜と、を有し、
前記磁歪膜が、膜厚方向に沿って延在する複数の筋状模様を含むアモルファス組織、を有する積層体。 Having a piezoelectric film and a magnetostrictive film directly or indirectly laminated on the piezoelectric film,
A laminated body in which the magnetostrictive film has an amorphous structure including a plurality of striped patterns extending along the film thickness direction. 複数の前記筋状模様は、前記磁歪膜の一方の主面から他方の主面まで連続する複数の貫通型筋状模様を含み、
前記磁歪膜の前記アモルファス組織が、複数の前記貫通型筋状模様により形成される柱状構造を有する請求項１に記載の積層体。 The plurality of streak patterns include a plurality of penetrating streak patterns continuous from one main surface to the other main surface of the magnetostrictive film,
2. The laminate according to claim 1, wherein the amorphous structure of the magnetostrictive film has a columnar structure formed by a plurality of the penetrating streak patterns. 前記圧電体膜が、エピタキシャル成長した膜である請求項１または２に記載の積層体。 3. The laminate according to claim 1, wherein the piezoelectric film is an epitaxially grown film. 請求項１～３のいずれかに記載の積層体を有する磁気電気変換素子。
A magnetoelectric transducer comprising the laminate according to any one of claims 1 to 3.
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