JP4247630B2 - ニオブ酸カリウム堆積体およびその製造方法、圧電薄膜振動子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、並びに、電子機器 - Google Patents
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Description
Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)2929.
R面サファイア基板と、
前記R面サファイア基板の上方に形成された、金属酸化物からなるバッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成されたニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層と、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の上方に形成された、ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層と、
前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層の上方に形成された電極層と、
前記電極層の上方に形成された他の基板と、
を含む。
前記バッファ層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)に対して、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いていることができる。
前記ニオブ酸カリウム層または前記ニオブ酸カリウム固溶体層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)に対して、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いていることができる。
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)に対して、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いていることができる。
基板と、
前記基板の上方に形成された電極層と、
前記電極層の上方に形成された、ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層と、
前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層の上方に形成された、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層と、
を含む。
R面サファイア基板の上方に、立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層の上方に、前駆体組成物を塗布した後、熱処理することにより、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層を形成する工程と、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の上方に、ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層を形成する工程と、
前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層の上方に、電極層を形成する工程と、
前記電極層の上方に、他の基板を接合する工程と、
を含む。
前記ポリカルボン酸または前記ポリカルボン酸エステルに由来するポリカルボン酸と金属アルコキシドとのエステル化によるエステル結合を有する前駆体を含むことができる。
1.1. 図1および図2は、本実施形態に係るニオブ酸カリウム堆積体100A,100Bを模式的に示す断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る第1のニオブ酸カリウム堆積体100Aは、基板11と、基板11上に形成されたバッファ層12と、バッファ層12上に形成されたニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層13と、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層13上に形成されたニオブ酸カリウム層14と、ニオブ酸カリウム層14上に形成された電極層15と、電極層15上に形成された他の基板16と、を含むことができる。
プロパノール(プロピルアルコール)として、1−プロパノール(沸点97.4℃)、2−プロパノール(沸点82.7℃)、
ブタノール(ブチルアルコール)として、1−ブタノール(沸点117℃)、2−ブタノール(沸点100℃)、2−メチル−1−プロパノール(沸点108℃)、2−メチル−2−プロパノール(融点25.4℃,沸点83℃)、
ペンタノール(アミルアルコール)として、1−ペンタノール(沸点137℃)、3−メチル−1−ブタノール(沸点131℃)、2−メチル−1−ブタノール(沸点128℃)、2,2ジメチル−1−プロパノール(沸点113℃)、2−ペンタノール(沸点119℃)、3−メチル−2−ブタノール(沸点112.5℃)、3−ペンタノール(沸点117℃)、2−メチル−2−ブタノール(沸点102℃)、
多価アルコール類;
エチレングリコール(融点−11.5℃,沸点197.5℃)、グリセリン(融点17℃,沸点290℃)。
本実施例では以下の方法によって、図1および図2に示すニオブ酸カリウム堆積体100A,100Bを形成した。
2.1. 図16,図17は、本実施形態に係るニオブ酸カリウム堆積体200A,200Bを模式的に示す断面図である。
本実施例では、実施例1のニオブ酸カリウム堆積体100Aにおいて、ニオブ酸カリウム層14と電極層15との間に、さらに第2のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層17を形成した以外は、実施例1と同様にして第1のニオブ酸カリウム堆積体200A(図16参照)を形成した。
次に、本発明を適用した第3の実施形態に係る圧電薄膜振動子の一例について、図面を参照しながら説明する。図18は、本実施形態に係る圧電薄膜振動子300Aを模式的に示す断面図である。図18において、図2に示すニオブ酸カリウム堆積体100Bの部材と実質的に同じ部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明を適用した第4の実施形態に係る圧電薄膜振動子の一例について、図面を参照しながら説明する。図19は、本実施形態に係る圧電薄膜振動子300Bを模式的に示す断面図である。図19において、図17に示すニオブ酸カリウム堆積体200Bの部材と実質的に同じ部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明を適用した第5の実施形態に係る発振器および周波数フィルタの一例について、図面を参照しながら説明する。図20は、本実施形態に係る発振器250の回路構成を示す図である。なお、図20に示すIN、OUT、Vpはそれぞれ、制御用入力信号、発振出力、電源電圧を意味する。
6.1. 次に、本発明を適用した第6の実施形態に係る電子回路および電子機器の第1の例について、図面を参照しながら説明する。図22は、本実施形態に係る電子機器500の電気的構成を示すブロック図である。電子機器500とは、例えば携帯電話機である。
Claims (31)
- R面サファイア基板と、
前記R面サファイア基板の上方に形成された、立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長した金属酸化物からなるバッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成された、立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層と、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の上方に形成された、擬立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層と、
前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層の上方に形成された電極層と、
前記電極層の上方に形成された他の基板と、
を含む、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1において、
前記R面サファイア基板は、R面(1−102)である、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1または2において、
前記バッファ層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)に対して、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いている、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項3において、
前記バッファ層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)と成す角が、1度以上15度以下である、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
前記ニオブ酸カリウム層または前記ニオブ酸カリウム固溶体層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)に対して、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いている、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項5において、
前記ニオブ酸カリウム層または前記ニオブ酸カリウム固溶体層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)と成す角が、1度以上15度以下である、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし6のいずれかにおいて、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)に対して、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いている、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項7において、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)と成す角が、1度以上15度以下である、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし8のいずれかにおいて、
前記バッファ層は、岩塩構造の金属酸化物である、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし9のいずれかにおいて、
前記ニオブ酸カリウム固溶体層は、K1−xNaxNb1−yTayO3(0<x<1、0<y<1)で表される固溶体である、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし10のいずれかにおいて、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層は、ニオブ、チタンおよびジルコニウムに対して、5モル%以上、30モル%以下のニオブを含む、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし11のいずれかにおいて、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層は、さらに、0.5モル%以上のシリコン、あるいはシリコンおよびゲルマニウムを含む、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし12のいずれかにおいて、
さらに、前記ニオブ酸カリウム層と前記電極層との間に、他のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層を有する、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 基板と、
前記基板の上方に形成された電極層と、
前記電極層の上方に形成された、擬立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層と、
前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層の上方に形成された、立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層と、
を含む、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項14において、
前記ニオブ酸カリウム固溶体層は、K1−xNaxNb1−yTayO3(0<x<1、0<y<1)で表される固溶体である、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項14または15において、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層は、ニオブ、チタンおよびジルコニウムに対して、5モル%以上、30モル%以下のニオブを含む、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項14ないし16のいずれかにおいて、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層は、さらに、0.5モル%以上のシリコン、あるいはシリコンおよびゲルマニウムを含む、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項14ないし17のいずれかにおいて、
さらに、前記ニオブ酸カリウム層と前記電極層との間に、他のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層を有する、ニオブ酸カリウム堆積体。 - R面サファイア基板の上方に、立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層の上方に、前駆体組成物を塗布した後、熱処理することにより、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層を形成する工程と、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の上方に、ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層を形成する工程と、
前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層の上方に、電極層を形成する工程と、
前記電極層の上方に、他の基板を接合する工程と、
を含む、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項19において、
前記前駆体組成物は、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛を形成するための前駆体を含み、該前駆体は、少なくともニオブ、チタンおよびジルコニウムを含み、かつ一部にエステル結合を有する、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項20において、
前記前駆体は、さらに鉛を含む、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項19ないし21において、
前記前駆体組成物は、前記前駆体が有機溶媒に溶解もしくは分散されている、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項19ないし22のいずれかにおいて、
前記前駆体組成物は、少なくともニオブ、チタンおよびジルコニウムの金属アルコキシドの加水分解・縮合物を含むゾルゲル原料と、ポリカルボン酸またはポリカルボン酸エステルと、有機溶媒とを混合して得られ、
前記ポリカルボン酸または前記ポリカルボン酸エステルに由来するポリカルボン酸と金属アルコキシドとのエステル化によるエステル結合を有する前駆体を含む、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項19ないし23のいずれかにおいて、
前記ゾルゲル原料と、前記ポリカルボン酸またはポリカルボン酸エステルと、前記有機溶媒とを混合する際に、さらにシリコン、あるいはシリコンおよびゲルマニウムを含むゾルゲル原料を用いる、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項19ないし24のいずれかにおいて、
さらに、前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層上に、前駆体組成物を塗布した後、熱処理することにより、他のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層を形成する工程を有する、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項19ないし25のいずれかにおいて、
前記バッファ層をエッチングで除去して、前記R面サファイア基板を分離する工程を含む、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項14ないし18のいずれかに記載のニオブ酸カリウム堆積体を有する、圧電薄膜振動子。
- 請求項27に記載の圧電薄膜振動子を有する、周波数フィルタ。
- 請求項27に記載の圧電薄膜振動子を有する、発振器。
- 請求項28に記載の周波数フィルタおよび請求項29に記載の発振器のうちの少なくとも一方を有する、電子回路。
- 請求項30に記載の電子回路を有する、電子機器。
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