JP2583882B2 - 配向性ペロブスカイト型化合物積層膜 - Google Patents
配向性ペロブスカイト型化合物積層膜Info
- Publication number
- JP2583882B2 JP2583882B2 JP62072432A JP7243287A JP2583882B2 JP 2583882 B2 JP2583882 B2 JP 2583882B2 JP 62072432 A JP62072432 A JP 62072432A JP 7243287 A JP7243287 A JP 7243287A JP 2583882 B2 JP2583882 B2 JP 2583882B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- perovskite
- type compound
- oriented
- orientation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子デバイス分野に用いられる電子材料に関
するものであり、特に、結晶軸に配向性を有する配向性
ペロブスカイト型化合物積層膜に関するものである。
するものであり、特に、結晶軸に配向性を有する配向性
ペロブスカイト型化合物積層膜に関するものである。
従来の技術 ペロブスカイト型化合物の薄膜の研究はPbTiO3系薄膜
の焦電形熱検出素子や、PLZT系薄膜の光変調素子や、Ba
TiO3系薄膜のコンデンサン素子に代表される様に近年活
発に行なわれている。これらの薄膜素子ではすぐれた特
性を得るために薄膜の結晶軸を配向させる事が必要であ
り、そのためにMgOなどの単結晶を基板にし、その上に
ペロブスカイト型化合物をエピタキシヤル成長させる手
法が用いられている。
の焦電形熱検出素子や、PLZT系薄膜の光変調素子や、Ba
TiO3系薄膜のコンデンサン素子に代表される様に近年活
発に行なわれている。これらの薄膜素子ではすぐれた特
性を得るために薄膜の結晶軸を配向させる事が必要であ
り、そのためにMgOなどの単結晶を基板にし、その上に
ペロブスカイト型化合物をエピタキシヤル成長させる手
法が用いられている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この様に単結晶基板上にスパッタリン
グ法などで生成されたペロブスカイト型化合物薄膜はす
ぐれた配向性を示すが、たとえば、焦電形熱検出素子の
様に信号検出用の電極をMgOとPbTiO3薄膜の間に設ける
事が必要であり、このたにPbTiO3薄膜の配向性が低下
し、また、単結晶基板を用いるために高価になるという
問題があった。
グ法などで生成されたペロブスカイト型化合物薄膜はす
ぐれた配向性を示すが、たとえば、焦電形熱検出素子の
様に信号検出用の電極をMgOとPbTiO3薄膜の間に設ける
事が必要であり、このたにPbTiO3薄膜の配向性が低下
し、また、単結晶基板を用いるために高価になるという
問題があった。
本発明の目的は、これらの問題を解決するもので、配
向性のすぐれたペロブスカイト型化合物積層膜を提供す
る事にある。
向性のすぐれたペロブスカイト型化合物積層膜を提供す
る事にある。
問題点を解決するための手段 本発明による配向性ペロブスカイト型化合物積層膜は
上記目的を達成するもので、その技術的手段は、結晶軸
に配向性を有さないガラスなどの基板上に、結晶軸が配
向したペロブスカイト構造を有する化学式La1-X-ySrXBa
yMeO３−δで、０ｘ0.8、０ｙ0.5、0.1ｘ＋
ｙ0.8、０δ0.5であり、MeがMn、Fe、Coのうちか
ら選ばれた少なくとも１種である組成範囲にある導電性
薄膜を設け、前期導電性の配向膜上に結晶軸が配向した
ペロブスカイト型化合物ABO3膜を成長せしめたことにあ
る。
上記目的を達成するもので、その技術的手段は、結晶軸
に配向性を有さないガラスなどの基板上に、結晶軸が配
向したペロブスカイト構造を有する化学式La1-X-ySrXBa
yMeO３−δで、０ｘ0.8、０ｙ0.5、0.1ｘ＋
ｙ0.8、０δ0.5であり、MeがMn、Fe、Coのうちか
ら選ばれた少なくとも１種である組成範囲にある導電性
薄膜を設け、前期導電性の配向膜上に結晶軸が配向した
ペロブスカイト型化合物ABO3膜を成長せしめたことにあ
る。
作用 本発明は上記構成からなり、結晶軸に配向性のない基
板上にも、導電性薄膜を介して極めて配向性の良いペロ
ブスカイト型化合物膜を得ることができる。
板上にも、導電性薄膜を介して極めて配向性の良いペロ
ブスカイト型化合物膜を得ることができる。
導電性薄膜はペロブスカイト構造を有し、その全体の
結晶軸の配向方向としては＜100＞もしくは＜110＞方向
が好ましい。
結晶軸の配向方向としては＜100＞もしくは＜110＞方向
が好ましい。
ペロブスカイト化合物膜としては、La1-X-ySrXBayMeO
３−δとの格子定数のミスフィットが±15％以内のもの
が望ましく、特に、薄膜素子としての機能を考慮した場
合、ペロブスカイト型化合物ABO3のＡサイトにPbとBaと
Laの少なくとも１種、ＢサイトにTiとZrの少なくとも１
種を含んだ強誘電体が望ましい。
３−δとの格子定数のミスフィットが±15％以内のもの
が望ましく、特に、薄膜素子としての機能を考慮した場
合、ペロブスカイト型化合物ABO3のＡサイトにPbとBaと
Laの少なくとも１種、ＢサイトにTiとZrの少なくとも１
種を含んだ強誘電体が望ましい。
また本発明で使用されるLa1-X-ySrXBayMeO３−δ導電
性薄膜の第１の特徴は、その配向性の良さである。一般
に、配向性の良好なペロブスカイト型化合物薄膜を得る
には、基板に製膜したい材料と格子定数の近い単結晶が
使用される。たとえば正方晶のペロブスカイトPbTiO
3（ａ＝3.904Å、ｃ＝4.15Å）の薄膜を立方晶のMgO
（ａ＝4.203Å）単結晶基板上にスパッタリング法で作
成した場合、Ｃ軸がMgO基板に垂直に並んだ配向膜がエ
ピタキシヤル成長する事が知られている。この場合の格
子定数のミスフイットは7.1％である。これに対し、La
1-X-ySrXBayMeO３−δでは基板として結晶軸に配向性の
ない非晶質の石英ガラスや多結晶基板を用いた場合にも
極めて配向性の良い薄膜が得られ、これを基板としてPb
TiO3やPLZTやBaTiO3などのペロブスカイト化合物をエピ
タキシヤル成長せしめる事により、配向性がすぐれ安価
な薄膜を得る事が可能となる。
性薄膜の第１の特徴は、その配向性の良さである。一般
に、配向性の良好なペロブスカイト型化合物薄膜を得る
には、基板に製膜したい材料と格子定数の近い単結晶が
使用される。たとえば正方晶のペロブスカイトPbTiO
3（ａ＝3.904Å、ｃ＝4.15Å）の薄膜を立方晶のMgO
（ａ＝4.203Å）単結晶基板上にスパッタリング法で作
成した場合、Ｃ軸がMgO基板に垂直に並んだ配向膜がエ
ピタキシヤル成長する事が知られている。この場合の格
子定数のミスフイットは7.1％である。これに対し、La
1-X-ySrXBayMeO３−δでは基板として結晶軸に配向性の
ない非晶質の石英ガラスや多結晶基板を用いた場合にも
極めて配向性の良い薄膜が得られ、これを基板としてPb
TiO3やPLZTやBaTiO3などのペロブスカイト化合物をエピ
タキシヤル成長せしめる事により、配向性がすぐれ安価
な薄膜を得る事が可能となる。
本発明で使用されるLa1-X-ySrXBayMeO３−δ導電性薄
膜の第２の特徴は、その固有抵抗値ρが低く、それ自身
が電極として作用する点にある。たとえば、La0.5Sr0.5
CoO3ではρ〜５×10-4Ω・cmが得られる。ρはｘ、ｙの
値やMeの種類で大巾に変化するが実用的にはρ＜10-1・
cmが望ましく、０ｘ0.8、０ｙ0.5、0.1ｘ＋
ｙ0.8、０δ0.5でMeがMn、Fe、Coのうちから選ば
れた少なくとも１種である組成である事が望ましい。δ
（酸素欠損量）の制御はスパッタリング時の雰囲気、基
板温度で制御する事が可能である。
膜の第２の特徴は、その固有抵抗値ρが低く、それ自身
が電極として作用する点にある。たとえば、La0.5Sr0.5
CoO3ではρ〜５×10-4Ω・cmが得られる。ρはｘ、ｙの
値やMeの種類で大巾に変化するが実用的にはρ＜10-1・
cmが望ましく、０ｘ0.8、０ｙ0.5、0.1ｘ＋
ｙ0.8、０δ0.5でMeがMn、Fe、Coのうちから選ば
れた少なくとも１種である組成である事が望ましい。δ
（酸素欠損量）の制御はスパッタリング時の雰囲気、基
板温度で制御する事が可能である。
La1-X-ySrXBayCoO３−δは立方格子もしくは立方格子
からわずかにずれた菱面体格子で形成される。たとえ
ば、La0.1Sr0.9Co0.2Fe0.8はａ＝3.861Åを有する立方
晶でありPbTiO3のａ軸（3.904Å）やBaTiO3のａ軸（3.9
89Å）に極めて近くミスフィットは数％以内である。La
1-X-ySrXBayMeO３−δ上に製膜されるペロブスカイト化
合物としては、PbTiO3やBaTiO3の他に（Pb1-XLaX）（Ti
1-yZry）O3（PLZT）やBaMoO3、BaZrO3、SrMoO3、LaAl
O3、LaTiO3、SrTiO3などが挙げられるが、実用的には強
誘電性を示す前３者が望ましい。
からわずかにずれた菱面体格子で形成される。たとえ
ば、La0.1Sr0.9Co0.2Fe0.8はａ＝3.861Åを有する立方
晶でありPbTiO3のａ軸（3.904Å）やBaTiO3のａ軸（3.9
89Å）に極めて近くミスフィットは数％以内である。La
1-X-ySrXBayMeO３−δ上に製膜されるペロブスカイト化
合物としては、PbTiO3やBaTiO3の他に（Pb1-XLaX）（Ti
1-yZry）O3（PLZT）やBaMoO3、BaZrO3、SrMoO3、LaAl
O3、LaTiO3、SrTiO3などが挙げられるが、実用的には強
誘電性を示す前３者が望ましい。
実施例 以下に本発明に実施例を詳細に説明する。
La1-X-ySrXBayMeO３−δ薄膜およびLa1-X-ySrXBayMeO
３−δにエピタキシヤル成長せしめられるペロブスカイ
ト型化合物薄膜はいずれもスパッタリング法で作成され
た。
３−δにエピタキシヤル成長せしめられるペロブスカイ
ト型化合物薄膜はいずれもスパッタリング法で作成され
た。
第１図に石英ガラス基板上に製膜したLa0.5Sr0.5CoO
３−δのＸ線回折図形を示す。（イ）はRFスパッタリン
グ法によるものであり、スパッタガスには混合比3:1の
アルゴンと酸素との混合ガスを用い、全圧を８×10-3〜
２×10-2Torr、基板温度250℃、入力電力300W、ターゲ
ット直径12.5cmであった。第２図にターゲットに用いた
La0.5Sr0.5CoO3の粉末Ｘ線回折図形を示すが、第１図
（イ）と第２図を比較すると第１図（イ）のスパッタ膜
では＜100＞配向している事が認められる。第１図
（ロ）は第１図（イ）とほゞ同様の条件でRFスパッタし
た場合であるが、この場合には＜110＞配向している事
が認められる。この様にスパッタ条件によって配向方向
が変化する例はこれまで報告された事がないが、以下の
様な傾向が認められた。すなわち、基板温度200℃にし
てRFパワーを100W、200W、300W、400Wと変化させると膜
は非晶質から＜110＞配向膜、＜110＞と＜100＞配向膜
の混ざった膜、＜100＞配向膜と変化する。入力電力以
外に基板温度、ガス圧などによっても配向膜のでき方は
変化するが基板温度を高くし、ガス圧を低くしすぎると
δ＞0.5となりペロブスカイト以外の相が生成される場
合があるので基板温度は700℃以下、ガス圧は10-3〜10
-1Torrの間が望ましい。
３−δのＸ線回折図形を示す。（イ）はRFスパッタリン
グ法によるものであり、スパッタガスには混合比3:1の
アルゴンと酸素との混合ガスを用い、全圧を８×10-3〜
２×10-2Torr、基板温度250℃、入力電力300W、ターゲ
ット直径12.5cmであった。第２図にターゲットに用いた
La0.5Sr0.5CoO3の粉末Ｘ線回折図形を示すが、第１図
（イ）と第２図を比較すると第１図（イ）のスパッタ膜
では＜100＞配向している事が認められる。第１図
（ロ）は第１図（イ）とほゞ同様の条件でRFスパッタし
た場合であるが、この場合には＜110＞配向している事
が認められる。この様にスパッタ条件によって配向方向
が変化する例はこれまで報告された事がないが、以下の
様な傾向が認められた。すなわち、基板温度200℃にし
てRFパワーを100W、200W、300W、400Wと変化させると膜
は非晶質から＜110＞配向膜、＜110＞と＜100＞配向膜
の混ざった膜、＜100＞配向膜と変化する。入力電力以
外に基板温度、ガス圧などによっても配向膜のでき方は
変化するが基板温度を高くし、ガス圧を低くしすぎると
δ＞0.5となりペロブスカイト以外の相が生成される場
合があるので基板温度は700℃以下、ガス圧は10-3〜10
-1Torrの間が望ましい。
La1-X-ySrXBayMeO３−δで、ｘ、ｙの値やMeの種類を
かえてもLa0.5Sr0.5Co３−δの場合とほゞ同様の結果が
得られ、また、基板として石英ガラス以外にAl2O3焼結
体、ZrO2焼結体、Al、Auなどの金属基板を用いる事も可
能である。
かえてもLa0.5Sr0.5Co３−δの場合とほゞ同様の結果が
得られ、また、基板として石英ガラス以外にAl2O3焼結
体、ZrO2焼結体、Al、Auなどの金属基板を用いる事も可
能である。
この様にして得られた配向膜上に種々のペロブスカイ
ト膜をエピタキシヤル成長させた具体的な実施例を以下
に述べる。
ト膜をエピタキシヤル成長させた具体的な実施例を以下
に述べる。
＜実施例１＞ ＜100＞配向したLa0.5Sr0.5CoO3膜上にPb0.9La0.1TiO
3薄膜をRFスパッタリング法で作製した。ターゲットに
は20モル％PbOを過剰に加えた粉末を用いた。基板温度6
00℃、スパッタガスは混合比9:1のアルゴンと酸素の混
合ガスを用い、全圧は２×10-2Torrであった。
3薄膜をRFスパッタリング法で作製した。ターゲットに
は20モル％PbOを過剰に加えた粉末を用いた。基板温度6
00℃、スパッタガスは混合比9:1のアルゴンと酸素の混
合ガスを用い、全圧は２×10-2Torrであった。
得らた膜のＸ線回折図形では（100）面と（001）面か
らの反射のみが観察された。（100）面と（001）面の反
射強度をそれぞれI100、I001とし配向度Ａを Ａ＝I001/（I001＋I100） で定義すると、Ａ＝96％であった。
らの反射のみが観察された。（100）面と（001）面の反
射強度をそれぞれI100、I001とし配向度Ａを Ａ＝I001/（I001＋I100） で定義すると、Ａ＝96％であった。
なお、比較のためにMgO単結晶上に＜100＞配向したPt
膜を設け、これを基板としてPb0.9La0.1TiO3膜を生成し
たところＡ＝75％であった。
膜を設け、これを基板としてPb0.9La0.1TiO3膜を生成し
たところＡ＝75％であった。
＜実施例２＞ ＜100＞配向したLa0.7Sr0.3Mn0.5Ｏ３−δ膜上にＰ
0.83La0.13Ti0.86Zr0.14O3薄膜を実施例１と同じ条件で
作成した。得られた膜はＡ＝93％を示した。
0.83La0.13Ti0.86Zr0.14O3薄膜を実施例１と同じ条件で
作成した。得られた膜はＡ＝93％を示した。
＜実施例３＞ ＜110＞配向したLa0.5Sr0.5CoO３−δ膜上にBa0.5TiO
3薄膜をRFスパッタリング法で作成した。基板温度650℃
３スパッタガスは混合比3:1のアルゴンと酸素の混合ガ
スを用い、全圧は５×10-2Torrであった。得られた膜の
Ｘ線回折図形はほゞ完全に（110）面から反射のみを示
した。
3薄膜をRFスパッタリング法で作成した。基板温度650℃
３スパッタガスは混合比3:1のアルゴンと酸素の混合ガ
スを用い、全圧は５×10-2Torrであった。得られた膜の
Ｘ線回折図形はほゞ完全に（110）面から反射のみを示
した。
発明の効果 本発明による配向性ペロブスカイト型化合物積層膜
は、非配向性基板上に設けられた配向性のLa1-X-ySrXBa
yMeO３−δ膜上にペロブスカイト型化合物膜を成長せし
められるため、極めて配向性にすぐれ、また、高価な単
結晶基板を用いないために高性能で安価な圧電素子、焦
電形熱検出素子、あるいは光変調素子等に応用する事が
できる。
は、非配向性基板上に設けられた配向性のLa1-X-ySrXBa
yMeO３−δ膜上にペロブスカイト型化合物膜を成長せし
められるため、極めて配向性にすぐれ、また、高価な単
結晶基板を用いないために高性能で安価な圧電素子、焦
電形熱検出素子、あるいは光変調素子等に応用する事が
できる。
第１図は本発明の一実施例におけるLa0.5Sr0.5CoO
３−δのスパッタ膜のＸ線回折図形を示す図、第２図は
La0.5Sr0.5CoO３−δの粉末のＸ線回折図形を示す図で
ある。
３−δのスパッタ膜のＸ線回折図形を示す図、第２図は
La0.5Sr0.5CoO３−δの粉末のＸ線回折図形を示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ 41/187 41/18 １０１Ｂ
Claims (3)
- 【請求項１】結晶軸の配向性を有さない基板上に、結晶
軸が配向した化学式La1-x-ySrxBayMeO３−δで、０ｘ
0.8、０ｙ0.5、0.1ｘ＋ｙ0.8、０δ0.5
であり、MeがMn、Fe、Coのうちから選ばれた少なくとも
１種である組成範囲にある導電性薄膜を介して、結晶軸
が配向したペロブスカイト型化合物ABO3膜を設けたこと
を特徴とする配向性ペロブスカイト型化合物積層膜。 - 【請求項２】La1-x-ySrxBayMeO３−δの全体の結晶軸配
向方向が＜100＞もしくは＜110＞であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の配向性ペロブスカイト型
化合物積層膜。 - 【請求項３】ペロブスカイト型化合物ABO3膜がＡサイト
にPbとBaとLaの少なくとも１種、ＢサイトにTiとZrの少
なくとも１種を含んだことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の配向性ペロブスカイト型化合物積層膜。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62072432A JP2583882B2 (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 配向性ペロブスカイト型化合物積層膜 |
| US07/173,748 US5077270A (en) | 1987-03-26 | 1988-03-25 | Elements comprising a film of a perovskite compound whose crystallographic axes are oriented and a method of making such elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62072432A JP2583882B2 (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 配向性ペロブスカイト型化合物積層膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63236797A JPS63236797A (ja) | 1988-10-03 |
| JP2583882B2 true JP2583882B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=13489131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62072432A Expired - Fee Related JP2583882B2 (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 配向性ペロブスカイト型化合物積層膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583882B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3733860B2 (ja) * | 2000-02-01 | 2006-01-11 | 株式会社村田製作所 | 圧電素子およびその製造方法 |
| JP3971598B2 (ja) | 2001-11-01 | 2007-09-05 | 富士通株式会社 | 強誘電体キャパシタおよび半導体装置 |
| JP5376500B2 (ja) * | 2008-12-04 | 2013-12-25 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 酸素イオン伝導性セラミック膜材およびその製造方法 |
| CN103897613A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-02 | 太仓泰邦电子科技有限公司 | 一种压电导电胶带 |
-
1987
- 1987-03-26 JP JP62072432A patent/JP2583882B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63236797A (ja) | 1988-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Garg et al. | Orientation dependence of ferroelectric properties of pulsed-laser-ablated Bi 4− x Nd x Ti 3 O 12 films | |
| EP1486590B1 (en) | Multi-layer structure, and actuator element, capacitive element and filter element using the same | |
| US5077270A (en) | Elements comprising a film of a perovskite compound whose crystallographic axes are oriented and a method of making such elements | |
| JP3341357B2 (ja) | 圧電体薄膜素子 | |
| JP2532381B2 (ja) | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 | |
| EP0957516A1 (en) | Method for manufacturing oxide dielectric device, and memory and semiconductor device usign the device | |
| JPH08253324A (ja) | 強誘電体薄膜構成体 | |
| US5449933A (en) | Ferroelectric thin film element | |
| JP2583882B2 (ja) | 配向性ペロブスカイト型化合物積層膜 | |
| JPH11103024A (ja) | 強誘電体素子および半導体装置 | |
| JPH1087400A (ja) | 層状結晶構造酸化物およびその製造方法 | |
| JPH053439B2 (ja) | ||
| Teowee et al. | Dielectric and Ferroelectric Properties of Sol-Gel Derived PLZT Films | |
| JPH07172984A (ja) | 誘電体薄膜の製造方法及びその製造装置 | |
| Teowee et al. | Compositional tailoring of the dielectric and ferroelectric properties of sol-gel derived PLZT thin films | |
| JPH05147933A (ja) | アモルフアス強誘電体酸化物材料及びその製造方法 | |
| JPH0781183B2 (ja) | 配向性金属薄膜の製造方法 | |
| JPS6253480B2 (ja) | ||
| JPH04182393A (ja) | 機能性薄膜デバイス用基板 | |
| JPH05139730A (ja) | アモルフアス強誘電体酸化物材料及びその製造方法 | |
| Teowee et al. | Sol-gel derived Pb/sub 1-x/Ca/sub x/TiO/sub 3/thin films | |
| Adachi | Rhombohedral PZT thin films prepared by sputtering | |
| JPH05139732A (ja) | アモルフアス強誘電体酸化物材料及びその製造方法 | |
| JPH05105432A (ja) | アモルフアス強誘電体酸化物材料及びその製造方法 | |
| JPH05132314A (ja) | アモルフアス強誘電体酸化物材料及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |