JP3161472B2 - Method of forming barium titanate thin film - Google Patents

Method of forming barium titanate thin film

Info

Publication number
JP3161472B2
JP3161472B2 JP15966091A JP15966091A JP3161472B2 JP 3161472 B2 JP3161472 B2 JP 3161472B2 JP 15966091 A JP15966091 A JP 15966091A JP 15966091 A JP15966091 A JP 15966091A JP 3161472 B2 JP3161472 B2 JP 3161472B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
barium
solution
prepare
titanium alkoxide
alkoxide
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
Application number
JP15966091A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04362015A (en
Inventor
政 米沢
清二 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP15966091A priority Critical patent/JP3161472B2/en
Publication of JPH04362015A publication Critical patent/JPH04362015A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3161472B2 publication Critical patent/JP3161472B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、チタン酸バリウムから
なる薄膜の製造方法に関する。更に詳しくは基体上の誘
電体膜、圧電膜又は半導体膜として利用できるチタン酸
バリウム薄膜の形成方法に関するものである。
The present invention relates to a method for producing a thin film made of barium titanate. More specifically, the present invention relates to a method for forming a barium titanate thin film that can be used as a dielectric film, a piezoelectric film, or a semiconductor film on a base.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、チタン酸バリウム薄膜を基体上に
形成する方法として、例えば少なくともバリウムアルコ
キシドとチタンアルコキシドをアルコールに溶解し、更
に加水分解抑制剤を添加して調製したコーティング溶液
を用いる方法(特開平1−286922)が開示されて
いる。この方法は出発原料であるアルコキシド化合物の
加水分解反応を防止するアルコールアミン等の加水分解
抑制剤を添加するため、コーティング溶液中に微粒子状
の水酸化物や酸化物の析出が抑制され、均質性に優れた
薄膜が得られる特長がある。また、別のチタン酸バリウ
ム薄膜の形成方法として、チタンアルコキシドとバリウ
ム塩とをグリセリンとメタノールの混合溶媒に溶解した
コーティング溶液を用いる方法(土谷,河野,清,幡
野、セラミックス論文誌,98[8]743頁(199
0))が提案されている。この方法はチタンアルコキシ
ドとバリウム塩の溶媒としてメタノール等の低級アルコ
ールのみを用いずに高沸点溶媒であるグリセリンを併用
することにより、コーティング溶液の粘度を高め、この
溶液が成膜時に基体の中心部に凝集せずに均一な膜が得
られる利点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a barium titanate thin film on a substrate, for example, a method using a coating solution prepared by dissolving at least barium alkoxide and titanium alkoxide in alcohol and further adding a hydrolysis inhibitor ( JP-A-1-286922) is disclosed. In this method, a hydrolysis inhibitor such as alcoholamine is added to prevent the hydrolysis reaction of the alkoxide compound as a starting material, so that precipitation of fine-particle hydroxides and oxides in the coating solution is suppressed, and the homogeneity is reduced. There is a feature that a thin film excellent in quality can be obtained. As another method for forming a barium titanate thin film, a method using a coating solution in which a titanium alkoxide and a barium salt are dissolved in a mixed solvent of glycerin and methanol (Tsuchiya, Kawano, Kiyoshi, Hatano, Journal of Ceramics, 98 [8] 743 (199)
0)) has been proposed. This method increases the viscosity of the coating solution by using glycerin, which is a high-boiling solvent, without using only a lower alcohol such as methanol as a solvent for the titanium alkoxide and the barium salt. There is an advantage that a uniform film can be obtained without aggregation.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法は
バリウムアルコキシド溶液とチタンアルコキシド溶液を
加水分解抑制剤ともに乾燥窒素中で混合しても、アルコ
キシド化合物の配合量が多いために加水分解を完全に抑
制することが難しく、混合後の大気中におけるコーティ
ング溶液の長期安定性が十分でない不具合があった。ま
た後者の方法は高沸点溶剤のグリセリンが非常に粘度の
高い溶媒であって、焼成時に膜が粉末状になり易く、し
かもバリウム塩に対する溶解度がアルコール程高くない
ため、これらの特性を補うためにメタノールの配合量を
多くしなければならない。このためこの混合溶媒に溶解
している無機物の濃度が相対的に低下し、しかも次の乾
燥工程及び焼成工程において有機物を除去することが困
難になる欠点があった。またこの方法は前者のように加
水分解抑制剤を添加しないため、調製したコーティング
溶液を長時間大気中に放置するとゲル化し易く保存性に
欠ける問題点があった。本発明の目的は、コーティング
溶液の安定性に優れ、コーティング溶液の溶媒を容易に
除去し得るチタン酸バリウム薄膜の形成方法を提供する
ことにある。また本発明の別の目的は、基体上に均質性
のあるチタン酸バリウム薄膜を高純度に、しかも厚みが
1μm以下に均一に形成することができる方法を提供す
ることにある。
However, in the former method, even when a barium alkoxide solution and a titanium alkoxide solution are mixed together with a hydrolysis inhibitor in dry nitrogen, the hydrolysis is completely completed due to the large amount of the alkoxide compound. And the long-term stability of the coating solution in the air after mixing is not sufficient. In the latter method, glycerin, a high-boiling solvent, is a solvent having a very high viscosity, and the film tends to be powdery at the time of firing, and the solubility in barium salts is not as high as that of alcohol. The amount of methanol must be increased. For this reason, there has been a defect that the concentration of the inorganic substance dissolved in the mixed solvent is relatively reduced, and it is difficult to remove the organic substance in the subsequent drying step and baking step. Also, since this method does not add a hydrolysis inhibitor as in the former case, when the prepared coating solution is left in the air for a long time, there is a problem that the coating solution easily gels and lacks preservability. An object of the present invention is to provide a method for forming a barium titanate thin film which is excellent in stability of a coating solution and can easily remove a solvent of the coating solution. Another object of the present invention is to provide a method capable of forming a uniform barium titanate thin film with high purity and a uniform thickness of 1 μm or less on a substrate.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の製造方法では、先ずメタノール、エタノー
ル、プロパノール、ブタノール、メトキシエタノール及
びエトキシエタノールからなる群より選ばれた1種又は
2種以上のアルコールを用意し、蟻酸、酢酸、プロピオ
ン酸及び酪酸からなる群より選ばれた1種又は2種以上
のカルボン酸を用意する。またバリウムの無機塩及びバ
リウムアルコキシドからなる群より選ばれた1種又は2
種以上のバリウム化合物を用意し、アルコールアミン、
グリコール類及びβ−ジケトンからなる群より選ばれた
1種又は2種以上の前記バリウムアルコキシド及びチタ
ンアルコキシドの加水分解抑制剤を用意する。第一の製
造方法では、チタンアルコキシドを前記アルコールに溶
解してチタンアルコキシド溶液を調製し、この溶液に前
記バリウム化合物を前記カルボン酸又はこのカルボン酸
と前記アルコールとを混合した有機溶液に溶解したバリ
ウム溶液をBaとTiのモル比が1:1になるように前
記加水分解抑制剤とともに加熱還流しながら均一に混合
してコーティング溶液を調製する。また第二の製造方法
では、チタンアルコキシドを前記カルボン酸又はこのカ
ルボン酸と前記アルコールとを混合した有機溶液に溶解
してチタンアルコキシド溶液を調製し、この溶液に前記
バリウム化合物をBaとTiのモル比が1:1になるよ
うに前記加水分解抑制剤とともに加熱還流しながら均一
に混合してコーティング溶液を調製する。続いて第一及
び第二の製造方法とも、コーティング溶液を耐熱性のあ
る基体の表面に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を形成
した基体を乾燥熱処理してチタン酸バリウム前駆体を生
成し、最後にこの前駆体を700〜1000℃の温度で
焼成するチタン酸バリウム薄膜を得る。
In order to achieve the above object, in the production method of the present invention, first, one or two kinds selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, butanol, methoxyethanol and ethoxyethanol are provided. The above alcohol is prepared, and one or more carboxylic acids selected from the group consisting of formic acid, acetic acid, propionic acid and butyric acid are prepared. One or two selected from the group consisting of barium inorganic salts and barium alkoxides;
Prepare more than one kind of barium compound, alcohol amine,
One or more barium alkoxide and titanium alkoxide hydrolysis inhibitors selected from the group consisting of glycols and β-diketones are prepared. In the first production method, a titanium alkoxide is dissolved in the alcohol to prepare a titanium alkoxide solution, and the barium compound is dissolved in the carboxylic acid or an organic solution in which the carboxylic acid and the alcohol are mixed. The solution is uniformly mixed with the hydrolysis inhibitor while heating and refluxing so that the molar ratio of Ba and Ti becomes 1: 1 to prepare a coating solution. Further, in the second production method, a titanium alkoxide is dissolved in an organic solution obtained by mixing the carboxylic acid or the carboxylic acid and the alcohol to prepare a titanium alkoxide solution. A coating solution is prepared by uniformly mixing with the hydrolysis inhibitor while heating and refluxing so that the ratio becomes 1: 1. Subsequently, in both the first and second production methods, a coating solution is applied to the surface of a heat-resistant substrate to form a coating film, and the substrate formed with the coating film is dried and heat-treated to form a barium titanate precursor. A barium titanate thin film is produced and finally this precursor is fired at a temperature of 700 to 1000 ° C.

【0005】以下、本発明を記述する。 (a) チタンアルコキシド溶液の調製 チタンアルコキシドとしては、メトキシド、エトキシ
ド、イソプロポキシド、ブトキシド、メトキシエトキシ
ド、エトキシエトキシド等が挙げられる。チタンアルコ
キシド溶液の溶媒はアルコール又はカルボン酸である。
このアルコールとしてはメタノール、エタノール、プロ
パノール、ブタノール、メトキシエタノール及びエトキ
シエタノールからなる群より選ばれた1種又は2種以上
のアルコールが挙げられ、カルボン酸及び後述するバリ
ウム化合物との相溶性を考慮して選定される。成膜を容
易にするために炭素数が2〜4のアルコールが好まし
い。またカルボン酸としては蟻酸、酢酸、プロピオン酸
及び酪酸からなる群より選ばれた1種又は2種以上の化
合物が挙げられる。チタンアルコキシドを乾燥した窒素
雰囲気中で脱水処理したアルコール又はカルボン酸或い
はカルボン酸とアルコールとを混合した有機溶液に溶解
して透明で均一なチタンアルコキシド溶液を調製する。
乾燥した窒素雰囲気中で溶解させるのは、水分及び酸素
との反応を防ぐためである。この溶液の濃度は0.1〜
5.0モル/Lが好ましい。0.1モル/L未満である
と希薄すぎて成膜が難しく、5.0モル/Lを越えると
溶解度上問題がある。
Hereinafter, the present invention will be described. (a) Preparation of titanium alkoxide solution Examples of titanium alkoxide include methoxide, ethoxide, isopropoxide, butoxide, methoxyethoxide, ethoxyethoxide and the like. The solvent of the titanium alkoxide solution is an alcohol or a carboxylic acid.
Examples of the alcohol include one or more alcohols selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, butanol, methoxyethanol, and ethoxyethanol, in consideration of compatibility with carboxylic acids and barium compounds described below. Selected. Alcohols having 2 to 4 carbon atoms are preferable in order to facilitate film formation. Examples of the carboxylic acid include one or more compounds selected from the group consisting of formic acid, acetic acid, propionic acid, and butyric acid. The titanium alkoxide is dissolved in an organic solution of alcohol or carboxylic acid or a mixture of carboxylic acid and alcohol dehydrated in a dry nitrogen atmosphere to prepare a transparent and uniform titanium alkoxide solution.
The dissolution in a dry nitrogen atmosphere is to prevent a reaction with moisture and oxygen. The concentration of this solution is 0.1 ~
5.0 mol / L is preferred. If it is less than 0.1 mol / L, it is too dilute to form a film, and if it exceeds 5.0 mol / L, there is a problem in solubility.

【0006】(b) バリウム溶液の調製 バリウム溶液はバリウム化合物を前記カルボン酸又はこ
のカルボン酸とアルコールとを混合した有機溶液に溶解
して調製される。バリウム化合物はバリウムの無機塩及
びバリウムアルコキシドからなる群より選ばれた1種又
は2種以上の化合物である。バリウムの無機塩として
は、酢酸バリウム、水酸化バリウム、炭酸バリウム、塩
化バリウム、硝酸バリウム等が挙げられ、バリウムアル
コキシドとしては、メトキシド、エトキシド、イソプロ
ポキシド、ブトキシド、メトキシエトキシド、エトキシ
エトキシド等が挙げられる。バリウム化合物がバリウム
アルコキシドである場合には、カルボン酸を含むアルコ
ールに溶解するか、或いはバリウムアルコキシドを脱水
処理したアルコールのみに溶解しておき、この溶液と後
述するチタンアルコキシド溶液とを混合した後にカルボ
ン酸を添加することにより、透明で均一なバリウム溶液
を調製する。このバリウム溶液の濃度は0.1〜2.0
モル/Lが好ましい。0.1モル/L未満であると希薄
すぎて成膜が難しく、2.0モル/Lを越えると溶解度
上問題がある。カルボン酸の中で、酢酸バリウム又は水
酸化バリウムを酢酸で溶解すると、酢酸バリウム又は水
酸化バリウムの溶解性が高くなり好ましい。
(B) Preparation of a barium solution A barium solution is prepared by dissolving a barium compound in the carboxylic acid or an organic solution obtained by mixing the carboxylic acid and an alcohol. The barium compound is one or more compounds selected from the group consisting of barium inorganic salts and barium alkoxides. Barium inorganic salts include barium acetate, barium hydroxide, barium carbonate, barium chloride, barium nitrate, and the like.Barium alkoxides include methoxide, ethoxide, isopropoxide, butoxide, methoxy ethoxide, ethoxy ethoxide, and the like. Is mentioned. When the barium compound is a barium alkoxide, the barium compound is dissolved in an alcohol containing a carboxylic acid, or the barium alkoxide is dissolved only in an alcohol that has been subjected to a dehydration treatment. A clear and uniform barium solution is prepared by adding the acid. The concentration of this barium solution is 0.1 to 2.0
Mol / L is preferred. If it is less than 0.1 mol / L, it is too thin to form a film, and if it exceeds 2.0 mol / L, there is a problem in solubility. Dissolving barium acetate or barium hydroxide with acetic acid among carboxylic acids is preferable because solubility of barium acetate or barium hydroxide increases.

【0007】(c) 加水分解抑制剤の添加 チタンアルコキシド又はバリウムアルコキシドはそれぞ
れアルコール又はカルボン酸或いはカルボン酸を含むア
ルコールに溶解した状態にしても、空気中の水分により
加水分解して白色沈殿を生じ易いため、加水分解抑制剤
をモル比で0.1<[加水分解抑制剤]/[Ba+T
i]<3の範囲でチタンアルコキシド及びバリウムアル
コキシドの各溶液に添加する。この添加時期は次に述べ
るバリウム溶液とチタンアルコキシド溶液との混合時に
添加してもよいが、各アルコキシドをアルコール等に溶
解するとき又は溶解する前に添加することが操作上好ま
しい。この加水分解抑制剤としてはアルコールアミン、
グリコール類及びβ−ジケトンからなる群より選ばれた
1種又は2種以上の化合物が挙げられる。アルコールア
ミンには、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、モノ2−プロパノールアミ
ン、ジ2−プロパノールアミン等が用いられ、グリコー
ル類には、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等
が用いられる。加水分解抑制剤を添加すると抑制剤がチ
タン又はバリウムのアルコキシドのチタンイオン又はバ
リウムイオンと反応してキレート化合物を生成し、各ア
ルコキシド溶液を水分及び酸素に対して安定なものとす
る。
(C) Addition of hydrolysis inhibitor Even if titanium alkoxide or barium alkoxide is dissolved in alcohol, carboxylic acid or alcohol containing carboxylic acid, respectively, it is hydrolyzed by moisture in the air to form a white precipitate. Therefore, the molar ratio of the hydrolysis inhibitor is 0.1 <[hydrolysis inhibitor] / [Ba + T
i] is added to each solution of titanium alkoxide and barium alkoxide in the range of <3. This addition may be made at the time of mixing the barium solution and the titanium alkoxide solution described below, but it is preferable from an operational point of view to add each alkoxide when or before dissolving it in alcohol or the like. As the hydrolysis inhibitor, alcohol amine,
One or more compounds selected from the group consisting of glycols and β-diketones. Monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, mono-2-propanolamine, di-2-propanolamine, and the like are used as alcohol amines, and ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and the like are used as glycols. Can be When the hydrolysis inhibitor is added, the inhibitor reacts with the titanium ion or barium ion of the alkoxide of titanium or barium to generate a chelate compound, thereby making each alkoxide solution stable to moisture and oxygen.

【0008】(d) コーティング溶液の調製 前記チタンアルコキシド溶液にバリウム化合物をBaと
Tiのモル比が1:1になるように均一に混合してコー
ティング溶液を調製する。チタンアルコキシド溶液がア
ルコールを溶媒としている場合には前記バリウム溶液を
混合し、またカルボン酸を溶媒としている場合には、溶
液化していないバリウム化合物を直接混合してもよい。
チタンアルコキシド溶液又はバリウムアルコキシド溶液
の調製時に加水分解抑制剤を添加していない場合には、
ここで加水分解抑制剤を上記(c)と同じ割合で添加し、
透明で粘稠な混合溶液を調製する。加水分解抑制剤の他
に前述したカルボン酸がこの混合溶液の安定化剤として
作用する。この混合溶液を加熱還流し、次いでこの混合
溶液に対して水をモル比で5<[H2O]/[Ba+T
i]<50の範囲で比較的多く添加し、コーティング溶
液を調製する。加熱還流することにより混合溶液の反応
が促進され、混合溶液が水分及び酸素に対してより安定
化する。また水を添加することにより、加熱還流で粘度
の低下した混合溶液中の未反応のアルコキシド化合物に
積極的に加水分解を生じさせ、コーティング溶液を後述
するコーティング法に応じて所望の粘度に上昇させる。
例えばディップコーティング法又はスピンコーティング
法でコーティングする場合にはコーティング溶液の濃度
は0.1〜2.0モル/L程度が望ましい。調製したコ
ーティング溶液は最後の水の添加により長期間湿気に晒
しても微粒子状の水酸化物や酸化物の析出が完全に抑制
される。
(D) Preparation of Coating Solution A coating solution is prepared by uniformly mixing a barium compound with the titanium alkoxide solution so that the molar ratio of Ba and Ti becomes 1: 1. When the titanium alkoxide solution uses an alcohol as a solvent, the barium solution may be mixed. When the carboxylic acid is used as a solvent, an unsolutioned barium compound may be directly mixed.
When a hydrolysis inhibitor is not added when preparing a titanium alkoxide solution or a barium alkoxide solution,
Here, the hydrolysis inhibitor was added in the same ratio as in (c) above,
Prepare a clear, viscous mixed solution. In addition to the hydrolysis inhibitor, the above-mentioned carboxylic acid acts as a stabilizer for the mixed solution. The mixed solution is heated to reflux, and then water is added to the mixed solution in a molar ratio of 5 <[H 2 O] / [Ba + T
i] Add a relatively large amount in the range of <50 to prepare a coating solution. By heating and refluxing, the reaction of the mixed solution is promoted, and the mixed solution is further stabilized against moisture and oxygen. Further, by adding water, the unreacted alkoxide compound in the mixed solution whose viscosity has decreased by heating and refluxing is positively hydrolyzed to raise the coating solution to a desired viscosity according to a coating method described below. .
For example, when coating by dip coating or spin coating, the concentration of the coating solution is desirably about 0.1 to 2.0 mol / L. Even if the prepared coating solution is exposed to moisture for a long time by the last addition of water, precipitation of particulate hydroxides and oxides is completely suppressed.

【0009】(e) 塗膜の形成 コーティング溶液は耐熱性のある基体の表面に塗布され
る。基体は次に述べる焼成温度に耐えるものであればよ
く、金、銀、白金等の金属や、これらの金属の少なくと
も1種を主成分とする合金や、ガラス、炭素、けい素、
シリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、チタニ
ア、チタン酸ストロンチウム、窒化硼素、窒化けい素、
炭化硼素、炭化けい素等のセラミックス等を用いること
ができる。基体の形状は、繊維状、フィルム状、板状、
バルク状等いずれの形状であったもよい。塗布前に基体
の表面を研磨して平滑にし、更に洗浄して油分等を除去
しておくことが望ましい。塗布の方法としては、スクリ
ーン印刷法によりコーティング溶液を基体に塗る方法の
他に、コーティング溶液を噴霧するスプレーコーティン
グ法、コーティング溶液中に基体を浸漬した後引上げる
ディップコーティング法、引上げる際に基体をスピンさ
せて塗膜の厚みの均一化と薄膜化をはかるスピンコーテ
ィング法等がある。膜厚の均一性の観点からスピンコー
ティング法が望ましい。
(E) Formation of coating film The coating solution is applied to the surface of a heat-resistant substrate. The substrate only needs to withstand the sintering temperature described below, and includes metals such as gold, silver, and platinum, alloys containing at least one of these metals as a main component, glass, carbon, silicon, and the like.
Silica, alumina, magnesia, zirconia, titania, strontium titanate, boron nitride, silicon nitride,
Ceramics such as boron carbide and silicon carbide can be used. The shape of the substrate is fibrous, film, plate,
Any shape such as a bulk shape may be used. It is desirable that the surface of the substrate is polished and smoothed before coating, and further washed to remove oil and the like. As a method of application, in addition to a method of applying a coating solution to a substrate by a screen printing method, a spray coating method of spraying a coating solution, a dip coating method of dipping a substrate after dipping in a coating solution, Is applied to make the thickness of the coating film uniform and thinner. The spin coating method is desirable from the viewpoint of uniformity of the film thickness.

【0010】(f) チタン酸バリウム薄膜の形成 基体表面に形成された塗膜は、室温〜200℃の温度で
乾燥される。乾燥した基体上の塗膜はその溶媒を除去す
るために300〜500℃で熱処理される。これにより
バリウムとチタンの複合酸化物前駆体が生成される。こ
の前駆体を大気圧下、700〜1000℃で焼成する
と、基体上にチタン酸バリウム薄膜が形成される。上記
塗膜の形成から熱処理までの工程を反復することによっ
て厚みを増大でき、反復回数を調整すれば所望の厚みの
チタン酸バリウム薄膜が得られる。上記バリウム溶液及
びチタンアルコキシド溶液の濃度、コーティング溶液の
粘度、基体の引上げ速度、噴霧量等によって変化する
が、塗膜の形成から熱処理までを一回で行うことにより
焼成後にサブミクロン厚の薄膜を形成することができ、
上記塗膜の積層数を増やすことにより数ミクロン厚の薄
膜も得られる。
(F) Formation of Barium Titanate Thin Film The coating film formed on the substrate surface is dried at a temperature of room temperature to 200 ° C. The coating on the dried substrate is heat treated at 300-500 ° C. to remove the solvent. As a result, a composite oxide precursor of barium and titanium is generated. When this precursor is fired at 700 to 1000 ° C. under atmospheric pressure, a barium titanate thin film is formed on the substrate. The thickness can be increased by repeating the steps from the formation of the coating film to the heat treatment, and a barium titanate thin film having a desired thickness can be obtained by adjusting the number of repetitions. The concentration of the barium solution and the titanium alkoxide solution, the viscosity of the coating solution, the pulling rate of the substrate, the spray amount, etc., vary. Can be formed,
By increasing the number of layers of the coating film, a thin film having a thickness of several microns can be obtained.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上述べたように、従来の方法が、バリ
ウムとチタンの各アルコキシド溶液を加水分解抑制剤と
もに乾燥窒素中で混合しても、アルコキシド化合物の配
合量が多いために加水分解を完全に抑制することが難し
かったものが、本発明ではアルコール又はカルボン酸
にチタンアルコキシド及びバリウム化合物を溶解し、
両溶液と加水分解抑制剤とを加熱還流し、更に水を添
加して均一に混合することにより、混合溶液のキレート
化が従来法より格段に促進され、しかもコーティング溶
液は湿気に晒しても加水分解反応をもはや生じないた
め、長期安定性に優れた効果を奏する。また水の添加に
よりコーティング溶液の粘度調整を行うことができる利
点もある。また、本発明では、従来法のように溶媒に高
沸点で高粘度のグリセリンを用いないため、溶媒を希釈
するためのアルコールを多量に混合する必要がなく、こ
れによりコーティング溶液中の無機物の濃度を上げるこ
とができ、基体上に厚みが1μm以下のチタン酸バリウ
ム薄膜を均一にかつ均質に形成することが可能となる。
As described above, even if the conventional method mixes each alkoxide solution of barium and titanium with a hydrolysis inhibitor in dry nitrogen, the hydrolysis is prevented because of the large amount of the alkoxide compound. Although it was difficult to completely suppress the titanium alkoxide and barium compound in alcohol or carboxylic acid in the present invention,
By heating and refluxing both solutions and the hydrolysis inhibitor, and further adding water and mixing uniformly, chelation of the mixed solution is remarkably accelerated as compared with the conventional method, and the coating solution is hydrolyzed even when exposed to moisture. Since the decomposition reaction no longer occurs, it has an effect of excellent long-term stability. Another advantage is that the viscosity of the coating solution can be adjusted by adding water. Further, in the present invention, since high-viscosity, high-viscosity glycerin is not used for the solvent as in the conventional method, it is not necessary to mix a large amount of alcohol for diluting the solvent, and thereby the concentration of the inorganic substance in the coating solution is reduced. And a barium titanate thin film having a thickness of 1 μm or less can be uniformly and uniformly formed on the substrate.

【0012】[0012]

【実施例】次に本発明の具体的態様を示すために、本発
明の実施例を説明する。以下に述べる実施例は本発明の
技術的範囲を限定するものではない。 <実施例1> 酢酸バリウム10.22gを酢酸150mLに溶解し
た。これとは別にチタンイソプロポキシド11.37g
とこのアルコキシドの加水分解抑制剤であるジエタノー
ルアミン2.10gをイソプロバノール100mLに溶
解した。上記バリウム溶液とチタンイソプロポキシド溶
液とをBaとTiのモル比が1:1になるように加熱還
流しながら混合した。この混合溶液に対して[H2O]
/[Ba]のモル比が30となるように水を添加してコ
ーティング溶液を調製した。このコーティング溶液を室
温25℃、相対湿度65%の恒温恒湿室に1箇月間放置
したが、微粒子状の水酸化物や酸化物の析出はなく、ま
た溶液粘度は放置前後で変らなかった。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described in order to show specific embodiments of the present invention. The embodiments described below do not limit the technical scope of the present invention. <Example 1> 10.22 g of barium acetate was dissolved in 150 mL of acetic acid. Separately, titanium isopropoxide 11.37 g
And 2.10 g of diethanolamine as a hydrolysis inhibitor of this alkoxide were dissolved in 100 mL of isopropanol. The barium solution and the titanium isopropoxide solution were mixed while heating and refluxing so that the molar ratio of Ba and Ti became 1: 1. [H 2 O]
Water was added so that the molar ratio of / [Ba] became 30 to prepare a coating solution. The coating solution was allowed to stand in a constant temperature and humidity room at room temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 65% for one month, but no hydroxide or oxide in the form of fine particles was precipitated, and the solution viscosity did not change before and after the standing.

【0013】上記コーティング溶液をアルミナ基板の表
面にディップコーティング法により塗布した。即ち静置
した上記コーティング溶液に基板を浸漬し、24mm/
秒の速度で鉛直方向に引上げた。基板表面に形成された
塗膜を基板とともに100℃の温度で乾燥した後、40
0℃で熱処理し塗膜の溶媒を除去した。上記コーティン
グ工程、乾燥工程及び熱処理工程を6回繰返し行った
後、更に大気圧下、800℃で2時間焼成したところ、
基板の表面にサブミクロン厚のチタン酸バリウム(Ba
TiO3)の薄膜が得られた。
The above coating solution was applied to the surface of an alumina substrate by dip coating. That is, the substrate was immersed in the above-mentioned coating solution that had been allowed to stand,
Pulled vertically at a speed of seconds. After drying the coating film formed on the substrate surface together with the substrate at a temperature of 100 ° C.,
Heat treatment was performed at 0 ° C. to remove the solvent of the coating film. After repeating the above-mentioned coating step, drying step and heat treatment step six times, further baking at 800 ° C. under atmospheric pressure for 2 hours,
Sub-micron thick barium titanate (Ba)
A thin film of TiO 3 ) was obtained.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01G 23/00 C04B 35/46 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C01G 23/00 C04B 35/46

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 メタノール、エタノール、プロパノー
ル、ブタノール、メトキシエタノール及びエトキシエタ
ノールからなる群より選ばれた1種又は2種以上のアル
コールを用意し、 蟻酸、酢酸、プロピオン酸及び酪酸からなる群より選ば
れた1種又は2種以上のカルボン酸を用意し、 チタンアルコキシドを前記アルコールに溶解してチタン
アルコキシド溶液を調製し、 バリウムの無機塩及びバリウムアルコキシドからなる群
より選ばれた1種又は2種以上のバリウム化合物を前記
カルボン酸又はこのカルボン酸と前記アルコールとを混
合した有機溶液に溶解してバリウム溶液を調製し、 アルコールアミン、グリコール類及びβ−ジケトンから
なる群より選ばれた1種又は2種以上の前記バリウムア
ルコキシド及びチタンアルコキシドの加水分解抑制剤を
用意し、 前記バリウム溶液と前記チタンアルコキシド溶液とをB
aとTiのモル比が1:1になるように用意し、 前記モル比の前記バリウム溶液と前記チタンアルコキシ
ド溶液と前記加水分解抑制剤とを加熱還流しながら均一
に混合して混合溶液を調製し、 前記混合溶液に水を添加してコーティング溶液を調製
し、 前記コーティング溶液を耐熱性のある基体の表面に塗布
して塗膜を形成し、 前記塗膜を形成した基体を乾燥熱処理してチタン酸バリ
ウム前駆体を生成し、 前記前駆体を700〜1000℃の温度で焼成するチタ
ン酸バリウム薄膜の形成方法。
1. A method comprising preparing one or more alcohols selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, butanol, methoxyethanol and ethoxyethanol, and selecting from the group consisting of formic acid, acetic acid, propionic acid and butyric acid. Preparing one or more carboxylic acids obtained, dissolving a titanium alkoxide in the alcohol to prepare a titanium alkoxide solution, one or two selected from the group consisting of barium inorganic salts and barium alkoxides The barium compound is dissolved in an organic solution obtained by mixing the carboxylic acid or the carboxylic acid and the alcohol to prepare a barium solution. One or more selected from the group consisting of alcohol amines, glycols and β-diketones Hydrolysis of two or more barium alkoxides and titanium alkoxides A decomposition inhibitor is prepared, and the barium solution and the titanium alkoxide solution are mixed with B
Prepare a mixed solution by preparing the molar ratio of a to Ti so as to be 1: 1 and uniformly mixing the barium solution, the titanium alkoxide solution and the hydrolysis inhibitor in the molar ratio while heating and refluxing. Water is added to the mixed solution to prepare a coating solution, the coating solution is applied to the surface of a heat-resistant substrate to form a coating film, and the substrate on which the coating film is formed is dried and heat-treated. A method for forming a barium titanate thin film, comprising: generating a barium titanate precursor; and firing the precursor at a temperature of 700 to 1000 ° C.
【請求項2】 バリウム溶液がバリウムアルコキシドの
有機溶液であって、アルコールアミン、グリコール類及
びβ−ジケトンからなる群より選ばれた1種又は2種以
上の前記バリウムアルコキシド及びチタンアルコキシド
の加水分解抑制剤を、前記バリウムアルコキシド有機溶
液及びチタンアルコキシド溶液に別々に添加した後、両
溶液を混合して混合溶液を調製する請求項1記載のチタ
ン酸バリウム薄膜の形成方法。
2. The barium solution is an organic solution of barium alkoxide, and inhibits hydrolysis of one or more of barium alkoxide and titanium alkoxide selected from the group consisting of alcoholamines, glycols and β-diketones. 2. The method for forming a barium titanate thin film according to claim 1, wherein an agent is separately added to the barium alkoxide organic solution and the titanium alkoxide solution, and then the two solutions are mixed to prepare a mixed solution.
【請求項3】 メタノール、エタノール、プロパノー
ル、ブタノール、メトキシエタノール及びエトキシエタ
ノールからなる群より選ばれた1種又は2種以上のアル
コールを用意し、 蟻酸、酢酸、プロピオン酸及び酪酸からなる群より選ば
れた1種又は2種以上のカルボン酸を用意し、 チタンアルコキシドを前記カルボン酸又はこのカルボン
酸と前記アルコールとを混合した有機溶液に溶解してチ
タンアルコキシド溶液を調製し、 バリウムの無機塩及びバリウムアルコキシドからなる群
より選ばれた1種又は2種以上のバリウム化合物を用意
し、 アルコールアミン、グリコール類及びβ−ジケトンから
なる群より選ばれた1種又は2種以上の前記バリウムア
ルコキシド及びチタンアルコキシドの加水分解抑制剤を
用意し、 前記バリウム化合物と前記チタンアルコキシド溶液とを
BaとTiのモル比が1:1になるように用意し、 前記モル比の前記バリウム化合物と前記チタンアルコキ
シド溶液と前記加水分解抑制剤とを加熱還流しながら均
一に混合して混合溶液を調製し、 前記混合溶液に水を添加してコーティング溶液を調製
し、 前記コーティング溶液を耐熱性のある基体の表面に塗布
して塗膜を形成し、 前記塗膜を形成した基体を乾燥熱処理してチタン酸バリ
ウム前駆体を生成し、 前記前駆体を700〜1000℃の温度で焼成するチタ
ン酸バリウム薄膜の形成方法。
3. A method comprising preparing one or more alcohols selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, butanol, methoxyethanol and ethoxyethanol, and selecting from the group consisting of formic acid, acetic acid, propionic acid and butyric acid. Preparing one or more carboxylic acids obtained, dissolving a titanium alkoxide in an organic solution obtained by mixing the carboxylic acid or the carboxylic acid and the alcohol to prepare a titanium alkoxide solution; One or more barium compounds selected from the group consisting of barium alkoxides are prepared, and one or more barium alkoxides and titanium selected from the group consisting of alcoholamines, glycols and β-diketones Prepare an alkoxide hydrolysis inhibitor, and the barium compound And the titanium alkoxide solution are prepared such that the molar ratio of Ba and Ti is 1: 1. The barium compound, the titanium alkoxide solution and the hydrolysis inhibitor in the molar ratio are uniformly heated and refluxed. Mixing to prepare a mixed solution, adding water to the mixed solution to prepare a coating solution, applying the coating solution to the surface of a heat-resistant substrate to form a coating film, and forming the coating film A method of forming a barium titanate thin film, wherein the precursor is dried and heat-treated to produce a barium titanate precursor, and the precursor is fired at a temperature of 700 to 1000 ° C.
【請求項4】 チタンアルコキシド溶液に加水分解抑制
剤を混合した後、この混合液にバリウム化合物を添加し
てコーティング溶液を調製する請求項3記載のチタン酸
バリウム薄膜の形成方法。
4. The method for forming a barium titanate thin film according to claim 3, wherein a hydrolysis inhibitor is mixed with the titanium alkoxide solution, and a barium compound is added to the mixture to prepare a coating solution.
JP15966091A 1991-06-04 1991-06-04 Method of forming barium titanate thin film Expired - Fee Related JP3161472B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15966091A JP3161472B2 (en) 1991-06-04 1991-06-04 Method of forming barium titanate thin film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15966091A JP3161472B2 (en) 1991-06-04 1991-06-04 Method of forming barium titanate thin film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04362015A JPH04362015A (en) 1992-12-15
JP3161472B2 true JP3161472B2 (en) 2001-04-25

Family

ID=15698562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15966091A Expired - Fee Related JP3161472B2 (en) 1991-06-04 1991-06-04 Method of forming barium titanate thin film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3161472B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7772748B2 (en) * 2004-07-13 2010-08-10 Seiko Epson Corporation Composite for forming ferroelectric thin film, ferroelectric thin film, method of manufacturing ferroelectric thin film, and liquid-jet head
JP2008156138A (en) * 2006-12-21 2008-07-10 Showa Denko Kk Manufacturing method of pervoskite type titanium-containing composite oxide film
JP2011195444A (en) * 2011-05-18 2011-10-06 Showa Denko Kk Method of manufacturing perovskite type titanium-containing complex oxide film

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04362015A (en) 1992-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Milne et al. Modified Sol‐Gel Process for the Production of Lead Titanate Films
JPH10258252A (en) Coating solution for forming bismuth ferroelectric membrane, ferroelectric membrane formed by using the same and ferroelectric memory
US5534468A (en) Ceramic oxide compounds
US5645634A (en) Composition and method for forming Ba1-X Srx Tiy O3 thin films
JP2006160594A (en) Sol composition for dielectric ceramic, dielectric ceramic using the same composition, and multilayer ceramic capacitor
US5384294A (en) Sol-gel derived lead oxide containing ceramics
KR100562925B1 (en) Ferroelectric film forming solution and ferroelectric film formation method
JP3161471B2 (en) Method for producing barium titanate thin film
JP3161472B2 (en) Method of forming barium titanate thin film
JPH10259007A (en) Coating solution for forming bismuth-based ferroelectric substance thin film and ferroelectric substance thin film and ferroelectric substance memory using the same
US5393907A (en) Coating solution for forming composite metal oxide film and process for making same
JP3158360B2 (en) Method of forming composite oxide thin film
JP3456305B2 (en) Composition for forming Ba1-xSrxTiO3 thin film
JP3102210B2 (en) Composition and method for forming titanate ferroelectric film
JP3161477B2 (en) Method of forming manganese cobalt oxide thin film
JPH01219004A (en) Formation of thin oxide superconductor film
JPH01226721A (en) Stabilized solution for producing superconductor and production of superconducting thin film
JPH02217318A (en) Production of barium titanate gel and barium titanate
JP3183313B2 (en) Method of forming manganese nickel-based oxide thin film
JPH01294557A (en) Production of ceramic thin film
JP3166786B2 (en) Method of forming manganese cobalt oxide thin film
WO2007007561A1 (en) Composition for formation of paraelectric thin-film, paraelectric thin-film and dielectric memory
JPH04285009A (en) Manufacture of magnesium borate thin film
JP3485417B2 (en) Manufacturing method of dielectric thin film
JP3175746B2 (en) Method for forming a thermistor thin film

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010124

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080223

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090223

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090223

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100223

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees