JPH0333680B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0333680B2 JPH0333680B2 JP57142518A JP14251882A JPH0333680B2 JP H0333680 B2 JPH0333680 B2 JP H0333680B2 JP 57142518 A JP57142518 A JP 57142518A JP 14251882 A JP14251882 A JP 14251882A JP H0333680 B2 JPH0333680 B2 JP H0333680B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- electro
- plane
- titanium
- optic effect
- 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 - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、強誘電的特性を有する薄膜に関する
ものであり、特に鉛，チタンおよびランタンの酸
化物からなるオプトエレクトロニクス用の強誘電
性薄膜に関している。
ものであり、特に鉛，チタンおよびランタンの酸
化物からなるオプトエレクトロニクス用の強誘電
性薄膜に関している。
従来例の構成とその問題点
従来、鉛，チタンおよびランタンを含むペロブ
スカイト構造の酸化物からなる強誘電体はセラミ
ツクスの形態である。この物質の有する大きい電
気光学効果および透明度を利用して例えば光IC
用の光スイツチを作る場合、本体の厚さをμｍオ
ーダにする必要がある。セラミツクスをμｍオー
ダに研摩，接続することは実際には不可能であ
る。
スカイト構造の酸化物からなる強誘電体はセラミ
ツクスの形態である。この物質の有する大きい電
気光学効果および透明度を利用して例えば光IC
用の光スイツチを作る場合、本体の厚さをμｍオ
ーダにする必要がある。セラミツクスをμｍオー
ダに研摩，接続することは実際には不可能であ
る。
発明者等は、この種の強誘電体を薄膜化するこ
とにより、従来のセラミツクス材料の問題を解決
し、例えば光集積回路用の導波路材料として応用
することに成功した。
とにより、従来のセラミツクス材料の問題を解決
し、例えば光集積回路用の導波路材料として応用
することに成功した。
発明の目的
本発明の目的は、強誘電的特性を有する、鉛，
チタンおよびランタンからなるオプトエレクトロ
ニクス用の薄膜材料を提供するものである。
チタンおよびランタンからなるオプトエレクトロ
ニクス用の薄膜材料を提供するものである。
発明の構成
本発明による強誘電性薄膜は、少なくとも鉛，
チタンおよびランタンを含むペロブスカイト構造
の酸化物からなり、薄膜の組成としては、およそ
（Pb、La、Ti）2O3の組成において、モル比率
Pb／Tiが0.65＜Pb／Ti＜0.90の範囲にあるもの
である。第１図はPb／Tiの比率を変えたときの
電気光学効果の実測値を示す。すなわち、第１図
において、曲線１１は、鉛，チタンおよびランタ
ンの酸化物薄膜の電気光学効果の組成による変化
（Pb／Tiの比率の変化）を示す。比較のために、
曲線１２に現在この種の光IC用材料で広く用い
られているLiNbO3単結晶の特性を示す。同図か
ら、Pb／Tiの比率が0.65＜Pb／Ti＜0.90の範囲
ではRiNbO3よりも大きい電気光学効果が得られ
ることがわかり、実用上有効である。この場合、
Pb／Ti0.65あるいはPb／Ti0.90のときには
LiNbO3程度かそれ以下であるから実用性に欠
く。なお従来のセラミツクス材料においては、こ
の0.65＜Pb／Ti＜0.90範囲の組成領域では大きな
電気光学効果は期待されておらず、測定データも
なかつた。発明者らは、この組成範囲を含む領域
で薄膜化を試み、第１図に示すような、セラミツ
クス材料では予想されなかつた大きな電気光学効
果を持つ領域を発見し、それに基づいて電気光学
効果の大きいオプトエレクトロニクス用の強誘電
性薄膜の発明を行なつた。
チタンおよびランタンを含むペロブスカイト構造
の酸化物からなり、薄膜の組成としては、およそ
（Pb、La、Ti）2O3の組成において、モル比率
Pb／Tiが0.65＜Pb／Ti＜0.90の範囲にあるもの
である。第１図はPb／Tiの比率を変えたときの
電気光学効果の実測値を示す。すなわち、第１図
において、曲線１１は、鉛，チタンおよびランタ
ンの酸化物薄膜の電気光学効果の組成による変化
（Pb／Tiの比率の変化）を示す。比較のために、
曲線１２に現在この種の光IC用材料で広く用い
られているLiNbO3単結晶の特性を示す。同図か
ら、Pb／Tiの比率が0.65＜Pb／Ti＜0.90の範囲
ではRiNbO3よりも大きい電気光学効果が得られ
ることがわかり、実用上有効である。この場合、
Pb／Ti0.65あるいはPb／Ti0.90のときには
LiNbO3程度かそれ以下であるから実用性に欠
く。なお従来のセラミツクス材料においては、こ
の0.65＜Pb／Ti＜0.90範囲の組成領域では大きな
電気光学効果は期待されておらず、測定データも
なかつた。発明者らは、この組成範囲を含む領域
で薄膜化を試み、第１図に示すような、セラミツ
クス材料では予想されなかつた大きな電気光学効
果を持つ領域を発見し、それに基づいて電気光学
効果の大きいオプトエレクトロニクス用の強誘電
性薄膜の発明を行なつた。
また発明者らは、この種のオプトエレクトロニ
クス用薄膜材料の基板材料，結晶構造についての
詳細を調べた結果、最適の基板材料および結晶方
位が存在することを確認した。この種の薄膜の成
長面としては、ペロブスカイト構造が単結晶成長
した（111）面、（110）面あるいは（100）面があ
る。この場合、電気光学効果は必ずしも（111）
面がもつとも大きい値を示すとは通常考えられな
いが、発明者らはこの（111）面が第１図に示す
ような、大きな電気光学効果を示すことを確認し
た。さらに、この種の薄膜を例えばサフアイアＣ
面基板上に形成しようとすると、薄膜の（111）
面とサフアイアＣ面の格子適合性がそれ程良くな
いにもかかわらず薄膜の（111）面が成長しやす
いことを発見し、これにもとづきこの種の薄膜材
料の基板にサフアイアＣ面が最適であることを発
明者らは確認した。
クス用薄膜材料の基板材料，結晶構造についての
詳細を調べた結果、最適の基板材料および結晶方
位が存在することを確認した。この種の薄膜の成
長面としては、ペロブスカイト構造が単結晶成長
した（111）面、（110）面あるいは（100）面があ
る。この場合、電気光学効果は必ずしも（111）
面がもつとも大きい値を示すとは通常考えられな
いが、発明者らはこの（111）面が第１図に示す
ような、大きな電気光学効果を示すことを確認し
た。さらに、この種の薄膜を例えばサフアイアＣ
面基板上に形成しようとすると、薄膜の（111）
面とサフアイアＣ面の格子適合性がそれ程良くな
いにもかかわらず薄膜の（111）面が成長しやす
いことを発見し、これにもとづきこの種の薄膜材
料の基板にサフアイアＣ面が最適であることを発
明者らは確認した。
実施例の説明
以下具体的な実施例に基いて本発明を説明す
る。鉛，チタンおよびランタンの酸化物粉末を、
それぞれのモル比率が鉛（Pb）対ランタン（La）
対チタン（Ti）を0.72：0.28：0.93になるように
秤取し、混合・焼成した後、その粉末を皿に盛つ
たものをターゲツトとしてスパツター蒸着を行な
う。基板にはサフアイアＣ面を用い、基板温度を
580℃、基板−ターゲツト間隔を3.5cmとする。ま
た混合ガス比は、アルゴン対酸素を３対２とし、
ガス圧を５×10-2Torrとしてマグネトロンスパ
ツター装置により１時間スパツター蒸着を行なう
と、約4000Åの厚さの薄膜が形成された。
る。鉛，チタンおよびランタンの酸化物粉末を、
それぞれのモル比率が鉛（Pb）対ランタン（La）
対チタン（Ti）を0.72：0.28：0.93になるように
秤取し、混合・焼成した後、その粉末を皿に盛つ
たものをターゲツトとしてスパツター蒸着を行な
う。基板にはサフアイアＣ面を用い、基板温度を
580℃、基板−ターゲツト間隔を3.5cmとする。ま
た混合ガス比は、アルゴン対酸素を３対２とし、
ガス圧を５×10-2Torrとしてマグネトロンスパ
ツター装置により１時間スパツター蒸着を行なう
と、約4000Åの厚さの薄膜が形成された。
薄膜結晶性は、Ｘ線回折、電子線回折により調
べたところ、（111）面が成長した単結晶薄膜であ
ることが確認された。薄膜の組成は、Ｘ線マイク
ロアナライザーによると、Pb／Ti＝0.75であつ
た。電気光学効果の評価は、電圧を印加したとき
の複屈折変化を測定して行ない2KV／mmの印加
に対し、複屈折変化は９×10-4となり、これは
LiNbO3の約４倍の値であつた。上記電気光学効
果の測定における、電圧対複屈折変化の関係を第
２図に示す。すなわち第２図において、曲線２１
は印加電圧に対する複屈折変化を示すが、これよ
り電圧に対して２乗依存の様相を現わしているこ
とがわかつた。
べたところ、（111）面が成長した単結晶薄膜であ
ることが確認された。薄膜の組成は、Ｘ線マイク
ロアナライザーによると、Pb／Ti＝0.75であつ
た。電気光学効果の評価は、電圧を印加したとき
の複屈折変化を測定して行ない2KV／mmの印加
に対し、複屈折変化は９×10-4となり、これは
LiNbO3の約４倍の値であつた。上記電気光学効
果の測定における、電圧対複屈折変化の関係を第
２図に示す。すなわち第２図において、曲線２１
は印加電圧に対する複屈折変化を示すが、これよ
り電圧に対して２乗依存の様相を現わしているこ
とがわかつた。
発明の効果
以上のように本発明においては、従来のセラミ
ツクスあるいは薄膜で得られなかつた領域におい
て、大きな電気光学効果を示す薄膜を作製するこ
とに成功した。このような特性をもつ薄膜は、光
スイツチ材料としてすぐれており、光集積回路の
実現を可能とするものである。
ツクスあるいは薄膜で得られなかつた領域におい
て、大きな電気光学効果を示す薄膜を作製するこ
とに成功した。このような特性をもつ薄膜は、光
スイツチ材料としてすぐれており、光集積回路の
実現を可能とするものである。
第１図は薄膜の組成Pb／Tiに対して2KV／mm
の電圧印加時の複屈折変化を示したもので、比較
のためLiNbO3の値も示している。第２図は本発
明の実施例における強誘電性薄膜の、印加電圧に
対する複屈折変化を示す図である。 １１……薄膜の組成対2KV／mm印加時の複屈
折変化を示す曲線、１２……LiNbO3の2KV／mm
印加時の複屈折変化値、２１……印加電圧と複屈
折変化量の関係を示す曲線。
の電圧印加時の複屈折変化を示したもので、比較
のためLiNbO3の値も示している。第２図は本発
明の実施例における強誘電性薄膜の、印加電圧に
対する複屈折変化を示す図である。 １１……薄膜の組成対2KV／mm印加時の複屈
折変化を示す曲線、１２……LiNbO3の2KV／mm
印加時の複屈折変化値、２１……印加電圧と複屈
折変化量の関係を示す曲線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも、鉛（Pb）、チタン（Ti）および
ランタン（La）を含むペロブスカイト構造の酸
化物（Pb、La、Ti）2O3からなり、かつ鉛とチタ
ンのモル比率Pb／Tiが 0.65＜Pb／Ti＜0.90 の範囲にある強誘電性薄膜。 ２ 強誘電性薄膜の表面が、単結晶成長した
（111）面である特許請求の範囲第１項記載の強誘
電性薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57142518A JPS5935098A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | 強誘電性薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57142518A JPS5935098A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | 強誘電性薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935098A JPS5935098A (ja) | 1984-02-25 |
| JPH0333680B2 true JPH0333680B2 (ja) | 1991-05-17 |
Family
ID=15317217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57142518A Granted JPS5935098A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | 強誘電性薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935098A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274342A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-04 | Ube Ind Ltd | 強誘電体素子およびその製造法 |
| DE3800449A1 (de) * | 1988-01-09 | 1989-07-20 | Leybold Ag | Verfahren und einrichtung zur herstellung magnetooptischer, speicher- und loeschfaehiger datentraeger |
| US5070026A (en) * | 1989-06-26 | 1991-12-03 | Spire Corporation | Process of making a ferroelectric electronic component and product |
| JPH0563168A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Sharp Corp | アクテイブマトリクス基板 |
| US10697090B2 (en) | 2017-06-23 | 2020-06-30 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Thin-film structural body and method for fabricating thereof |
-
1982
- 1982-08-17 JP JP57142518A patent/JPS5935098A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5935098A (ja) | 1984-02-25 |
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