JPH05147935A - Amorphous ferroelectric oxide material and its production - Google Patents

Amorphous ferroelectric oxide material and its production

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JPH05147935A
JPH05147935A JP33950091A JP33950091A JPH05147935A JP H05147935 A JPH05147935 A JP H05147935A JP 33950091 A JP33950091 A JP 33950091A JP 33950091 A JP33950091 A JP 33950091A JP H05147935 A JPH05147935 A JP H05147935A
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JP
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thin film
oxide
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amorphous
film
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JP33950091A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisataka Fujii
壽崇 藤井
Atsushi Kashima
篤 加島
Kazuhiro Fujii
一宏 藤井
Iwao Okamoto
巌 岡本
Hiroyuki Futai
裕之 二井
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a ferroelectric thin film having high transparency by forming an amorphous thin film of a ternary oxide based on the oxide of a transition metal, aluminum oxide and a pyrochlore type compd. on a substrate at a prescribed temp. CONSTITUTION:The oxide of a transition metal (M2O3), e.g. Fe2O3 is blended with aluminum oxide (Alambda2o3) and a pyrochlore type compd. (A2B2O3), e.g. Cd2 Nb2O7 or Pb.Nb,0, so as to give a compsn. within the region defined by points alpha, beta, gamma, delta, epsilon in the triangular compsn. diagram and they are wet-mixed and filled into a laboratory dish. This dish is put on the cathode plate of a film forming device such as an RF magnetron sputtering device and the mixture is used as a target. An SiO2 film of about 200nm thickness is previously formed on a substrate such as an Si wafer with (111) orientation by oxidation treatment. The device is evacuated to about <=2X10<-7> Torr and sputtering gas such as a gaseous mixture having 7:3 ratio of Ar:O2 is introduced into the device. A thin film is formed by sputtering on the substrate at <=300 deg.C, e.g. 20-25 deg.C while keeping about 25mTorr total pressure of gas.

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、薄膜型のコンデンサー
素子、強誘電体メモリー、電気光学デバイス等が構成出
来る非晶質強誘電体酸化物材料及びその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amorphous ferroelectric oxide material capable of forming a thin film type capacitor element, a ferroelectric memory, an electro-optical device and the like, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術およびその問題点】従来、ペロブスカイト
誘電材料に代表される無機系強誘電体材料に於いては、
その強誘電特性が結晶対称性に於ける一定の規則に基づ
いて発現している。同じく強誘電性が発現することで知
られているPyrochlore誘電体材料においても
その強誘電性の発現原因は結晶対称性に於ける一定の規
則に起因している。このために強誘電性を顕著にするた
めには材料の結晶性を高めることが重要である。実際
に、Pyrochlore結晶構造を有する材料では結
晶性を高めるために焼成温度の調整、あるいは焼結密度
の向上など上述した事項に関連して多くの努力がなされ
てきた。一方、このような強誘電体を応用したコンデン
サー、強誘電体メモリー等では材料が多結晶体の場合、
粒界の存在によって耐電圧の低下が生じたり、粒界に添
ってリーク電流が発生し、コンデンサーにおいてはロス
の原因となり、またメモリーにおいては情報の保持性が
損なわれるという問題があった。また、結晶粒界の存在
によって各種デバイスの微細化が困難となるということ
も、誘電特性を応用した種々デバイスが小型化に向かっ
ている今日、大きな問題となっている。また、誘電体材
料を電気光学素子として展開する場合にも結晶粒界の存
在は光の散乱を招き、光デバイスを機能させるうえで光
信号強度の減少、ノイズの増大など重大な問題を伴う。
これらの問題に対して、強誘電体材料を薄膜で構成し、
マイクロデバイス化されたコンデンサーや強誘電体メモ
リー、あるいは電気光学デバイスを構成しようとする試
みがある。薄膜に於いては、結晶粒界の発生を回避する
ために、単結晶誘電体薄膜の作製やアモルファス誘電体
薄膜の作製などが試みられている。単結晶誘電体薄膜で
はエピタキシャル成長を促すために基板にサファイア、
MgO、GGGなどの単結晶基板が薄膜との格子定数の
整合性を考慮し使い分けられる。又、製膜にはスパッタ
リング法や液相エピタキシャル成長法(LPE法)等の
方法が取られる。しかしながら、何れの方法も基板に高
価な単結晶基板を使用し、エピタキシャル成長のため
に、種々の条件コントロールを厳しく制御しなければな
らず、また結晶の成長する結晶軸が単結晶の方位に規制
され、さらに単結晶基板の格子定数と薄膜の格子定数の
差があまり大きくなると単結晶薄膜の成長が困難になる
など、実際の薄膜作製は容易なものではない。さらに、
これまで述べてきたようなエピタキシャル成長法では、
薄膜の単結晶化に、およそ600℃以上の高い熱処理温
度を必要とするために、膜の熱処理によって膜の表面性
が損なわれるという問題もあり、強誘電体材料のマイク
ロデバイス化を図る場合の大きな障壁になっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an inorganic ferroelectric material represented by a perovskite dielectric material,
The ferroelectric property is expressed based on a certain rule in crystal symmetry. In the Pyrochlore dielectric material, which is also known to exhibit ferroelectricity, the cause of the ferroelectricity is due to a certain rule in crystal symmetry. For this reason, it is important to enhance the crystallinity of the material in order to make the ferroelectricity remarkable. In fact, many efforts have been made in relation to the above-mentioned matters such as adjusting the firing temperature or improving the sintering density in order to improve the crystallinity of the material having the Pyrochlore crystal structure. On the other hand, in the case of capacitors, ferroelectric memories, etc. to which such ferroelectrics are applied, if the material is polycrystalline,
Due to the existence of the grain boundary, there is a problem that the withstand voltage is lowered and a leak current is generated along the grain boundary, which causes a loss in the capacitor and impairs the retention of information in the memory. In addition, it is difficult to miniaturize various devices due to the existence of crystal grain boundaries, which is a big problem in today's miniaturization of various devices that apply dielectric characteristics. Further, when the dielectric material is developed as an electro-optical element, the presence of crystal grain boundaries causes light scattering, which causes serious problems such as a decrease in optical signal intensity and an increase in noise when the optical device is made to function.
In response to these problems, a ferroelectric material composed of a thin film,
There are attempts to construct a microdevice-type capacitor, a ferroelectric memory, or an electro-optical device. In order to avoid the occurrence of grain boundaries in thin films, attempts have been made to produce single crystal dielectric thin films and amorphous dielectric thin films. In single crystal dielectric thin film, sapphire is used for the substrate to promote epitaxial growth.
A single crystal substrate such as MgO or GGG can be used properly considering the matching of the lattice constant with the thin film. Further, a method such as a sputtering method or a liquid phase epitaxial growth method (LPE method) is used for forming the film. However, in either method, an expensive single crystal substrate is used as a substrate, various conditions must be strictly controlled for epitaxial growth, and the crystal axis of crystal growth is restricted to the orientation of the single crystal. Further, if the difference between the lattice constant of the single crystal substrate and the lattice constant of the thin film becomes too large, it becomes difficult to grow the single crystal thin film, and thus actual thin film production is not easy. further,
With the epitaxial growth method described above,
Since a high heat treatment temperature of approximately 600 ° C. or higher is required for single crystallization of a thin film, there is also a problem that the heat treatment of the film impairs the surface property of the film. It was a big barrier.

【0003】アモルファス薄膜は単結晶薄膜と同様に、
結晶粒界が存在しないため、前述した強誘電体多結晶材
料に於いて発生する種々問題の解決のためにその実用化
が期待されている。しかしながら、従来Pyrochl
ore型の誘電体を使用し、アモルファス強誘電体薄膜
を作製したという例はない。
Amorphous thin films, like single crystal thin films,
Since there is no crystal grain boundary, it is expected to be put to practical use in order to solve various problems occurring in the above-mentioned ferroelectric polycrystalline material. However, conventional Pyrochl
There is no example of producing an amorphous ferroelectric thin film by using an ore type dielectric.

【0004】[0004]

【発明の目的】本発明における材料はアモルファス構造
を有し、このために結晶粒界や焼結体に見られるような
ポアー等が無く、損失の小さいコンデンサーや情報保持
性の高い強誘電体メモリー、あるいは電気光学デバイス
などに応用できる材料を提供することを目的とする。
The object of the present invention is that the material according to the present invention has an amorphous structure, and as a result there is no grain boundary or pores found in a sintered body, a capacitor with low loss and a ferroelectric memory with high information retention. Or to provide a material applicable to an electro-optical device or the like.

【0005】[0005]

【問題点を解決するための手段】本発明は、遷移金属酸
化物(M23 )−酸化アルミニウム(Al23 )−
Pyrochlore型化合物(A227 )を主成
分とした三元酸化物を、真空蒸着、スパッタリング法な
どの非晶質膜形成手段を用いて基板上に、基板温度を3
00℃以下に保持しながら非晶質の薄膜として作製し、
これに熱処理などを施すことなく、作製したそのままの
状態で強誘電体酸化物材料を得る方法を採用することに
より、上記問題の解決を図ったものである。即ち、本発
明は、遷移金属酸化物(M23 )−酸化アルミニウム
(Al23 )−Pyrochlore型化合物(A2
27 )を主成分とした三元酸化物からなり、かつ該
三元酸化物がアモルファス構造を有することを特徴とす
るアモルファス強誘電体材料(ただし、M23 はS
c、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Y、Z
r、Nb、Mo、Pd、Hf、Ta、W、Inおよびラ
ンタン系列元素の酸化物からなる群から選ばれる少なく
とも一種であり、A227 は強誘電性を示すPyr
ochlore型化合物である。)を提供するものであ
る。さらに、本発明は、上記三元酸化物を製膜手段を用
いて基板上に、基板温度を300℃以下に保持しながら
非晶質の薄膜として作製し、作製したそのままの状態で
強誘電体酸化物材料を得ることを特徴とするアモルファ
ス強誘電体酸化物材料の製造法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a transition metal oxide (M 2 O 3 ) -aluminum oxide (Al 2 O 3 )-
A ternary oxide containing a Pyrochlore-type compound (A 2 B 2 O 7 ) as a main component is placed on the substrate by an amorphous film forming means such as vacuum deposition or sputtering, and the substrate temperature is set to 3
While keeping the temperature below 00 ° C., it is produced as an amorphous thin film,
The above problem is solved by adopting a method of obtaining a ferroelectric oxide material in the as-prepared state without subjecting this to heat treatment or the like. That is, the present invention, the transition metal oxide (M 2 O 3) - Aluminum oxide (Al 2 O 3) -Pyrochlore type compound (A 2
Becomes a B 2 O 7) ternary oxide as a main component, and an amorphous ferroelectric material in which the ternary oxide is characterized by having an amorphous structure (wherein, M 2 O 3 is S
c, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Y, Z
At least one selected from the group consisting of oxides of r, Nb, Mo, Pd, Hf, Ta, W, In and lanthanum series elements, and A 2 B 2 O 7 is Pyr which exhibits ferroelectricity.
It is an ochlore type compound. ) Is provided. Further, according to the present invention, the above ternary oxide is formed as an amorphous thin film on a substrate by using a film forming means while maintaining the substrate temperature at 300 ° C. or less, and the ferroelectric film is produced as it is. The present invention provides a method for producing an amorphous ferroelectric oxide material, which is characterized by obtaining an oxide material.

【0006】本発明のアモルファス強誘電体酸化物材料
は、遷移金属酸化物(M23 )−酸化アルミニウム
(Al23 )−Pyrochlore型化合物(A2
27 )を主成分とした三元酸化物からなる。ここ
に、M23 はSc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、C
o、Ni、Y、Zr、Nb、Mo、Pd、Hf、Ta、
W、In、及びLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、
Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuの
ランタン系列元素の酸化物からなる群から選ばれる少な
くとも一種であり、A227 は強誘電性を示すPy
rochlore型化合物である。本発明のアモルファ
ス強誘電体酸化物材料は、上記三元酸化物をアモルファ
ス構造の形態に形成してなる。前記薄膜がアモルファス
構造を取りながら、強誘電性を示す組成を図1に示す。
同組成域は図1中においてα、β、γ、δ、ε、φで囲
まれた領域である。ここに於いて、直線αβはaM2
3 −(1−a)Al23 で表される直線であり、直線
βγは0.90Al23 −0.10(bM23
(1−b)A227 )で表される直線であり、直線
γδはcAl23 −(1−c)A227 で表され
る直線であり、直線δεは0.20(dAl23
(1−d)M23 )−0.80A227 で表され
る直線であり、直線εφはeA227 −(1−e)
23 で表される直線であり、直線φαは0.90M
23 −0.10(fA227 −(1−f)Al2
3)で表される直線であり、夫々の組成線において
0.10≦a≦0.90かつ0.00≦b≦1.00か
つ0.20≦c≦0.90かつ0.00≦d≦1.00
かつ0.20≦e≦0.90かつ0.00≦f≦1.0
0なる範囲に規定された組成線である。同図中において
227 はPyrochlore型の種々誘電材料
(Cd2 Nb27 、Pb2 Nb27 等の強誘電体材
料)を表す。図1中、並びに後出の三角組成図に於い
て、三辺の刻みは1目盛0.1(mol比)を表す。こ
の図から解かるようにPyrochlore型の誘電材
料の濃度の高い領域ではアモルファス膜は作製できてい
ない。しかしながら、これにM23 あるいはAl2
3 を過剰に添加することにより、材料がアモルファス化
し、しかも強誘電性を呈するようになる。
[0006] Amorphous ferroelectric oxide material of the present invention, the transition metal oxide (M 2 O 3) - Aluminum oxide (Al 2 O 3) -Pyrochlore type compound (A 2
It consists of a ternary oxide whose main component is B 2 O 7 ). Here, M 2 O 3 is Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, C
o, Ni, Y, Zr, Nb, Mo, Pd, Hf, Ta,
W, In, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu,
At least one selected from the group consisting of oxides of lanthanum series elements of Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu, and A 2 B 2 O 7 is Py showing ferroelectricity.
It is a chlorore type compound. The amorphous ferroelectric oxide material of the present invention is formed by forming the above ternary oxide in the form of an amorphous structure. FIG. 1 shows a composition showing ferroelectricity while the thin film has an amorphous structure.
The same composition region is a region surrounded by α, β, γ, δ, ε, φ in FIG. Here, the straight line αβ is aM 2 O
3 - (1-a) is a straight line represented by Al 2 O 3, linear βγ is 0.90Al 2 O 3 -0.10 (bM 2 O 3 -
(1-b) A 2 B 2 O 7 ) is a straight line, the straight line γδ is a straight line represented by cAl 2 O 3- (1-c) A 2 B 2 O 7 , and the straight line δε is 0.20 (dAl 2 O 3
(1-d) M 2 O 3 ) −0.80 A 2 B 2 O 7 is a straight line, and the straight line εφ is eA 2 B 2 O 7 − (1-e).
It is a straight line represented by M 2 O 3 , and the straight line φα is 0.90M
2 O 3 -0.10 (fA 2 B 2 O 7 - (1-f) Al 2
O 3 ), and in each composition line 0.10 ≦ a ≦ 0.90 and 0.00 ≦ b ≦ 1.00 and 0.20 ≦ c ≦ 0.90 and 0.00 ≦ d ≦ 1.00
And 0.20 ≦ e ≦ 0.90 and 0.00 ≦ f ≦ 1.0
It is a composition line defined in the range of 0. In the figure, A 2 B 2 O 7 represents various Pyrochlore-type dielectric materials (ferroelectric materials such as Cd 2 Nb 2 O 7 and Pb 2 Nb 2 O 7 ). In FIG. 1 and in the triangular composition diagram described later, the division of the three sides represents one scale of 0.1 (mol ratio). As can be seen from this figure, an amorphous film cannot be formed in a region where the concentration of the Pyrochlore type dielectric material is high. However, this M 2 O 3 or Al 2 O
By excessively adding 3 , the material becomes amorphous and exhibits ferroelectricity.

【0007】本発明のアモルファス強誘電体薄膜の作製
方法によれば、上記三元酸化物を製膜手段を用いて基板
上に、基板温度を300℃以下に保持しながら非晶質の
薄膜として作製することにより、作製したそのままの状
態で強誘電体酸化物材料が得られる。製膜手段として
は、真空蒸着法、スパッタリング法など一般に用いられ
ている薄膜形成プロセスが用いられる。製膜中、基板温
度をアモルファス複合酸化物の結晶化温度(500〜6
00℃)以下、好ましくは300℃以下の基板温度に於
いて酸素雰囲気中で製膜することにより、強誘電性を有
するアモルファス酸化物薄膜が得られる。本発明に於い
ては、製膜時に単結晶基板などを用いて行なうエピタキ
シャル成長や製膜後、薄膜結晶化のための熱処理を施す
ことなく簡単に強誘電特性を呈する薄膜が得られる。こ
のために強誘電性薄膜作製に掛かる手間を大幅に軽減す
ると共に、非常に表面性のよい結晶粒界のない膜が作製
できるため強誘電体材料を応用した高密度強誘電体メモ
リー、超微細コンデンサーなどのマイクロデバイス、電
気光学デバイス等への展開が期待される。
According to the method for producing an amorphous ferroelectric thin film of the present invention, the above ternary oxide is formed as an amorphous thin film on a substrate by using a film forming means while keeping the substrate temperature at 300 ° C. or lower. By manufacturing, the ferroelectric oxide material can be obtained as it is. As a film forming means, a generally used thin film forming process such as a vacuum vapor deposition method and a sputtering method is used. During film formation, the substrate temperature was set to the crystallization temperature (500 to 6) of the amorphous composite oxide.
By forming the film in an oxygen atmosphere at a substrate temperature of 00 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or lower, an amorphous oxide thin film having ferroelectricity can be obtained. According to the present invention, a thin film exhibiting ferroelectric characteristics can be easily obtained without performing heat treatment for crystallizing a thin film after epitaxial growth or film formation using a single crystal substrate or the like at the time of film formation. For this reason, the time and effort required to prepare the ferroelectric thin film are greatly reduced, and a film with very good surface properties and without grain boundaries can be prepared. It is expected to be applied to micro devices such as capacitors and electro-optical devices.

【0008】[0008]

【実施例】【Example】

実施例1 薄膜作製にはRFマグネトロンスパッタリング装置を用
い、カソード板上に直径76mm、深さ4mmのステン
レス製シャーレを置き、その中に、Al23、Fe2
3 、Cd2 Nb27 の混合粉末を充填したものをター
ゲットとして用いた。Al23 、Fe23 、Cd2
Nb27 の各粉末はステンレス製のシャーレに充填す
るに先立ち、各酸化物材料の粉末を調合したものをエタ
ノールを溶媒として30分間ペイントシェーカーによ
り、湿式混合を行なった。その後、さらに、脱媒、乾燥
後、ステンレス製シャーレに充填し、スパッタリングタ
ーゲットとして使用した。スパッタガスはAr:O2
7:3の混合ガスで、Ar、O2 それぞれのガスの純度
は99.995%以上のものを使用した。基板には(1
11)方位のSiウエハーを使用した。Siウエハーは
n型であり、抵抗率はおよそ1(Ωcm)の物を使用し
た。Siウエハー上には予め酸化処理により、膜厚20
0nmのSiO2 層を設けている。この層を設けた目的
は主として誘電性の評価時における電気絶縁性の確保の
ためである。製膜に先だって基板温度を200℃まで上
昇させ、主に基板表面に吸着している水分の脱離処理を
行なった。さらに、製膜前に約30分ほどプリスパッタ
リングを行ない、ターゲット表面の清浄化を図り、スパ
ッタリング製膜時における膜質と薄膜組成の安定化を図
った。スパッタリングガス導入前、真空度が2x10-7
Torr以下に到達していることを確認した。スパッタ
製膜中、全ガス圧は25mTorrと一定にした。スパ
ッタリング中は基板を固定している銅製のアノードを水
冷し、製膜中の基板温度を20〜25℃に維持した。高
周波投入電力は110Wとし、30〜60分のスパッタ
リング製膜を行なった。このようにして得られた薄膜は
ターゲットの組成によりスパッタリング速度が変動する
ために膜厚に変動が見られたが、およそ夫々の薄膜にお
いて500〜1000nmの膜厚を示した。
Example 1 An RF magnetron sputtering apparatus was used to prepare a thin film, and a stainless petri dish having a diameter of 76 mm and a depth of 4 mm was placed on a cathode plate, and Al 2 O 3 and Fe 2 O were placed therein.
3 and Cd 2 Nb 2 O 7 mixed powder was used as a target. Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Cd 2
Each Nb 2 O 7 powder was wet-mixed for 30 minutes with a paint shaker using ethanol prepared by mixing powders of each oxide material, before filling the stainless petri dish. Then, the solvent was further removed and dried, and then a stainless petri dish was filled and used as a sputtering target. Sputtering gas is Ar: O 2 =
A mixed gas of 7: 3 was used, and the purity of each gas of Ar and O 2 was 99.995% or more. The board has (1
11) A Si wafer having an orientation was used. The Si wafer was an n-type and had a resistivity of about 1 (Ωcm). A film thickness of 20 was previously formed on the Si wafer by oxidation treatment.
A 0 nm SiO 2 layer is provided. The purpose of providing this layer is mainly to secure electric insulation at the time of evaluation of dielectric properties. Prior to the film formation, the substrate temperature was raised to 200 ° C., and the moisture adsorbed mainly on the substrate surface was desorbed. Further, pre-sputtering was performed for about 30 minutes before film formation to clean the target surface and stabilize the film quality and thin film composition during sputtering film formation. The degree of vacuum is 2 × 10 -7 before introducing the sputtering gas.
It was confirmed that the pressure was below Torr. During the sputtering film formation, the total gas pressure was kept constant at 25 mTorr. During the sputtering, the copper anode fixing the substrate was water-cooled to maintain the substrate temperature during film formation at 20 to 25 ° C. The high frequency input power was 110 W, and the sputtering film formation was performed for 30 to 60 minutes. The thin films obtained in this manner showed a change in film thickness due to a change in the sputtering rate depending on the composition of the target, but each of the thin films showed a film thickness of 500 to 1000 nm.

【0009】以上のような薄膜形成プロセスにより、A
23 、Fe23 、Cd2 Nb27 を三元とする
スパッタ薄膜を作製した。図2にNo.1〜25までの
番号で示した組成について作製し、夫々について膜構造
の評価ならびに誘電特性について測定した。尚、得られ
た薄膜について誘導プラズマ発光分析法によりターゲッ
ト組成と薄膜組成の対応を調べたところ、およそ3%の
誤差で、両者の組成が対応していることが解かった。従
って、以下では薄膜の組成としてターゲットの仕込み組
成を用いて説明する。誘電特性は同特性評価において一
般的に使用されるソヤ・タワー回路によって評価した。
この回路により、電束密度(D)の電界依存性を評価し
自発分極(Ps)の値を求めた。なお、誘電性の評価に
於いては図3に示したような電極構成とし、薄膜1に電
界を印加するための電極4を酸化物薄膜2側から出すこ
とにより等価的に2つのコンデンサーC1、C2 を直列
に接続したような構成とし、Si3側から金属電極を出
したときに金属電極とSiの界面に発生するショットキ
ー特性を防止し、正確な誘電性評価を行なった。尚、金
属電極は薄膜表面におよそ膜厚100nm、直径4mm
のAu電極をスパッタリング法によって形成した。
By the thin film forming process as described above, A
A sputtered thin film made of ternary 1 2 O 3 , Fe 2 O 3 , and Cd 2 Nb 2 O 7 was prepared. No. 2 in FIG. The compositions shown by the numbers 1 to 25 were prepared, and the film structure was evaluated and the dielectric properties were measured for each of them. When the correspondence between the target composition and the thin film composition of the obtained thin film was examined by inductive plasma emission analysis, it was found that the two compositions corresponded with an error of about 3%. Therefore, in the following description, the composition of the target is used as the composition of the thin film. Dielectric properties were evaluated by a Soya tower circuit commonly used in the characterization.
With this circuit, the electric field dependence of the electric flux density (D) was evaluated and the value of spontaneous polarization (Ps) was obtained. In the evaluation of the dielectric property, the electrode configuration as shown in FIG. 3 is used, and the electrode 4 for applying an electric field to the thin film 1 is taken out from the oxide thin film 2 side so that two capacitors C 1 are equivalently formed. , C 2 are connected in series, the Schottky characteristic generated at the interface between the metal electrode and Si when the metal electrode is taken out from the Si 3 side is prevented, and accurate dielectric property evaluation is performed. The metal electrode has a thickness of about 100 nm on the surface of the thin film and a diameter of 4 mm.
Au electrode was formed by the sputtering method.

【0010】上記の薄膜形成法によって作製したスパッ
タリング薄膜について作製したままの状態(As−de
posit状態)の構造、誘電特性の評価を行なった。
まず、薄膜の構造について評価した結果について述べ
る。図2の点線A上において作製された種々組成のスパ
ッタ製膜後の膜のXRD回折結果を図4に示した。同図
中に示したNo.10、No.15、No.18は図2
中の番号に相当し、薄膜試料の組成を表している。XR
Dの線源にはCuのターゲットを使用し、さらにモノク
ロメーターを装着した。図4に示したXRDの結果には
基板として用いたSiの(111)面に相当する回折線
も薄膜の回折結果に重畳して見られている。Cd2 Nb
27 薄膜No.7ではAs−deposit状態にお
いて薄膜は結晶化していたが、Al23 ならびにFe
23 が過剰になる組成(No.10、No.15、N
o.18)では薄膜の結晶化によるX線の回折線が全く
認められず、薄膜がアモルファス状態であることが解か
る。さらに、図2の点線B上において作製された種々組
成のスパッタ製膜後の膜のXRD回折結果を図5に示
す。同図中に示したNo.3、No.16、No.22
は図2中の番号に相当し、薄膜試料の組成を表してい
る。図5から明らかなように、XRDの結果にはSiの
(111)面に相当する回折線の他には明瞭な回折線も
なく、これらの組成の薄膜は全てアモルファス構造を有
していることが解かる。さらに、図2に示したNo.1
〜No.25の全ての膜についてXRD分析を行なった
結果、同図中において黒丸で示した薄膜においては、S
iの(111)面に相当する回折線の他には明瞭な回折
線もなく、図2に於いてα、β、γ、δ、ε、φで囲ま
れた領域は薄膜を作製した状態(As−deposit
状態)で薄膜がアモルファス構造を有することが解かっ
た。
As-deposited state (As-de) of the sputtering thin film produced by the above-mentioned thin film forming method.
The structure and dielectric properties of the (position state) were evaluated.
First, the results of evaluating the structure of the thin film will be described. FIG. 4 shows the XRD diffraction result of the film after the sputter film formation of various compositions produced on the dotted line A in FIG. No. shown in FIG. 10, No. 15, No. 18 is shown in FIG.
It corresponds to the number inside and represents the composition of the thin film sample. XR
A Cu target was used as the D radiation source, and a monochromator was attached. In the XRD result shown in FIG. 4, the diffraction line corresponding to the (111) plane of Si used as the substrate is also seen to be superimposed on the diffraction result of the thin film. Cd 2 Nb
2 O 7 thin film No. In No. 7, the thin film was crystallized in the As-deposit state, but Al 2 O 3 and Fe
Composition in which 2 O 3 is excessive (No. 10, No. 15, N
o. In 18), no X-ray diffraction line due to crystallization of the thin film was observed, which shows that the thin film is in an amorphous state. Further, FIG. 5 shows the XRD diffraction result of the film after the sputter film formation of various compositions produced on the dotted line B of FIG. No. shown in FIG. 3, No. 16, No. 22
Corresponds to the number in FIG. 2 and represents the composition of the thin film sample. As is clear from FIG. 5, there is no clear diffraction line other than the diffraction line corresponding to the (111) plane of Si in the result of XRD, and all the thin films of these compositions have an amorphous structure. Understand. Further, No. 2 shown in FIG. 1
~ No. As a result of performing XRD analysis on all the 25 films, in the thin films indicated by black circles in FIG.
There is no clear diffraction line other than the diffraction line corresponding to the (111) plane of i, and the region surrounded by α, β, γ, δ, ε, φ in FIG. As-deposit
It was found that the thin film had an amorphous structure in (state).

【0011】次いで、アモルファス構造の微細組織を観
察するために、図2におけるNo.15の組成の膜につ
いて高分解能のTEM観察を行なった。TEM観察にお
いては薄膜の表面側ならびに基板側よりエッチングを行
ない、薄膜の厚さ方向に対してほぼ中点付近の組織を観
察している。これによれば、0.3nmの分解能に於い
ても、格子像を認めることが出来なかった。同薄膜試料
について、直径約200nmの領域において制限視野電
子線回折を行い、観測された回折リングは非常に幅の広
いハローパターンを示し、薄膜のアモルファス性が非常
に高いことを示している。
Then, in order to observe the fine structure of the amorphous structure, No. 1 in FIG. High-resolution TEM observation was performed on the film having the composition of 15. In TEM observation, etching is performed from the surface side and the substrate side of the thin film, and the structure near the midpoint in the thickness direction of the thin film is observed. According to this, the lattice image could not be recognized even at the resolution of 0.3 nm. The thin film sample was subjected to selected area electron beam diffraction in a region with a diameter of about 200 nm, and the observed diffraction ring showed a very wide halo pattern, indicating that the thin film has a very high amorphous property.

【0012】次に、誘電特性について説明する。まず、
図2の点線A上に於ける誘電性ヒステリシスループの変
化を図6に示す。同線上においてNo.7の膜は薄膜が
導電性となり、誘電特性を評価することが出来なかっ
た。図6のヒステリシスループの左肩に示した番号は、
図2中の組成を示す番号に対応している。この結果、な
らびに図4の構造解析の結果から明らかなように、N
o.10、No.15、No.18の薄膜ではアモルフ
ァス構造を取りながら強誘電性を示していることが解か
った。また、図2に於ける直線A上の薄膜組成をy
(0.5Fe23 −0.5Al23 )−(1−y)
Cd2 Nb27 と表したときに、yに対する薄膜の飽
和電荷密度(Ps)の依存性を表した。飽和電荷密度は
図6に示した誘電特性のヒステリシスループから電界3
00〜500kV/cmに於ける電束密度(D)の電界
依存性をE=0軸に外挿し、同軸と交わった点に於ける
電束密度を飽和電荷密度と定義し求めた。図7より広い
組成範囲に亘って、Psが存在し、薄膜が強誘電性を示
していることが解かるが、同線上においてはCd2 Nb
27 に近い組成領域で強誘電性が消失していることが
解かる。この組成領域において析出している相は強誘電
相ではなく、常誘電相であると考えている。また、図
2、線上Bにおいても各組成についてヒステリシスルー
プの組成依存性を示した(図8)。図8のヒステリシス
ループの左肩に示した番号は、図2中の組成を示す番号
に対応している。これからも明らかなように全ての組成
に薄膜において強誘電性が観測されていることが解か
る。このヒステリシスループより先に述べた方法で、飽
和電荷密度(Ps)を求めた。直線Bの組成変化は0.
80(xAl23 −(1−x)Fe23 )−0.2
0Cd2 Nb27 なる表記で表される。xに対するP
sの依存性を図9に示した。同図からも解かるように全
てのx値に対してPsが存在し強誘電性を示しているこ
とが解かる。さらに、前出の図2中に示した全ての薄膜
の組成について誘電特性とX線による構造の評価を行な
った。これらの結果をまとめて同図中に示した。即ち、
同図中において黒丸はアモルファス強誘電性を示した薄
膜の組成を示し、斜線を施した丸はアモルファス構造を
取りながら常誘電性をしめした組成を示している。さら
に白丸は結晶質の薄膜であり、同薄膜は導電性を示して
いた。同組成図上で検討した種々組成の薄膜について構
造と誘電特性についてまとめた。この図から明らかなよ
うに、アモルファス構造を有しながら強誘電性を示す薄
膜材料の組成は同図中に広く分布しており、同図に於い
て、α、β、γ、δ、ε、φにて囲まれた領域(薄墨を
施した部分)をアモルファス構造を取りながら、強誘電
性の発現する組成領域と定義することが出来る。また、
図2に示した全ての組成について、薄膜組成と飽和電荷
密度Psの対応を表1に示す。強誘電性を示す薄膜で
は、およそ35(nC/cm2 )以上の飽和電荷密度を
有し、この電荷密度は最大113(nC/cm2 )程度
まで達していることが解かり、強誘電体として十分な実
用特性を有していると考えられる。
Next, the dielectric characteristics will be described. First,
FIG. 6 shows a change in the dielectric hysteresis loop on the dotted line A in FIG. No. on the same line. In the film of No. 7, the thin film became conductive, and the dielectric characteristics could not be evaluated. The number on the left shoulder of the hysteresis loop in FIG. 6 is
It corresponds to the number indicating the composition in FIG. As is clear from this result and the result of the structural analysis in FIG.
o. 10, No. 15, No. It was found that the thin film of 18 exhibits ferroelectricity while having an amorphous structure. In addition, the thin film composition on the straight line A in FIG.
(0.5Fe 2 O 3 -0.5Al 2 O 3) - (1-y)
When expressed as Cd 2 Nb 2 O 7 , the dependence of the saturation charge density (Ps) of the thin film on y was shown. The saturated charge density is calculated from the hysteresis loop of the dielectric characteristics shown in FIG.
The electric field dependence of the electric flux density (D) at 00 to 500 kV / cm was extrapolated to the E = 0 axis, and the electric flux density at the point intersecting the coaxial was defined as the saturated charge density. It can be seen that Ps is present over a wider composition range than in FIG. 7 and the thin film exhibits ferroelectricity, but on the same line, Cd 2 Nb
It can be seen that the ferroelectricity disappears in the composition region close to 2 O 7 . It is considered that the phase precipitated in this composition region is not the ferroelectric phase but the paraelectric phase. Also, in FIG. 2 and line B, the composition dependence of the hysteresis loop is shown for each composition (FIG. 8). The numbers shown on the left shoulder of the hysteresis loop in FIG. 8 correspond to the numbers indicating the composition in FIG. As is clear from this, it can be seen that ferroelectricity is observed in the thin films in all compositions. The saturation charge density (Ps) was obtained by the method described above from this hysteresis loop. The composition change of the straight line B is 0.
80 (xAl 2 O 3 - ( 1-x) Fe 2 O 3) -0.2
It is represented by the notation 0Cd 2 Nb 2 O 7 . P for x
The dependence of s is shown in FIG. As can be seen from the figure, it can be seen that Ps exists for all x values and exhibits ferroelectricity. Further, the dielectric characteristics and the structure by X-ray were evaluated for the compositions of all the thin films shown in FIG. The results are shown together in the figure. That is,
In the figure, the black circles indicate the composition of the thin film exhibiting amorphous ferroelectricity, and the shaded circles indicate the composition exhibiting paraelectricity while having an amorphous structure. Further, the white circles are crystalline thin films, and the thin films showed conductivity. The structure and dielectric properties of the thin films of various compositions examined on the same composition diagram are summarized. As is clear from this figure, the composition of the thin film material that has an amorphous structure and exhibits ferroelectricity is widely distributed in the figure, and in the figure, α, β, γ, δ, ε, The region surrounded by φ (portion covered with thin ink) can be defined as a composition region in which ferroelectricity is exhibited while taking an amorphous structure. Also,
Table 1 shows the correspondence between the thin film composition and the saturation charge density Ps for all the compositions shown in FIG. It has been found that a thin film exhibiting ferroelectricity has a saturated charge density of about 35 (nC / cm 2 ) or more, and this charge density reaches up to about 113 (nC / cm 2 ). Therefore, it is considered that it has sufficient practical characteristics.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】実施例2 実施例1において説明した製膜法により基板をガラス基
板にかえて、薄膜を作製した。ガラス基板にはコーニン
グのNo.7059を使用した。図2に示したNo.1
5ならびにNo.20の組成の薄膜を作製した。スパッ
タ製膜された薄膜の膜厚はおよそ200nmであった。
作製された薄膜は琥珀色を呈していた。何れの薄膜も近
赤外領域では、反射防止膜を施し、光透過率の測定を行
なった。透過率の光波長依存性を図10に示す。この結
果から解かるようにアモルファス強誘電体薄膜は近赤外
領域に於いて90%以上の光透過率を有し、同薄膜の電
気光学素子への応用が考えられることが解かる。
Example 2 A thin film was prepared by changing the substrate to a glass substrate by the film forming method described in Example 1. Corning's No. 1 for glass substrates 7059 was used. No. 2 shown in FIG. 1
5 and No. 5 A thin film having a composition of 20 was prepared. The film thickness of the sputter-formed thin film was about 200 nm.
The produced thin film had an amber color. In each of the thin films, an antireflection film was applied in the near infrared region, and the light transmittance was measured. FIG. 10 shows the light wavelength dependence of the transmittance. As can be seen from this result, it is understood that the amorphous ferroelectric thin film has a light transmittance of 90% or more in the near infrared region, and that the thin film can be applied to an electro-optical element.

【0015】実施例3 実施例1と同様の製膜法によりPyrochlore誘
電体材料として強誘電性のCd2 Nb27 に変え、P
2 Nb27 を用いて薄膜を作製した。作製した薄膜
の組成は図11の三角組成図にNo.1ならびに、N
o.25〜No.48までの番号を付記した点として表
した。As−deposit薄膜について誘電性とX線
による構造解析を行なった。その結果をまとめて図11
に示す。同図中において黒丸はアモルファス強誘電性を
示した薄膜の組成を示し、斜線を施した丸はアモルファ
ス構造を取りながら常誘電性を示した薄膜の組成を示し
ている。さらに白丸は結晶質の薄膜であり、導電性を示
した薄膜の組成を示している。この結果より、三角組成
図に於いて、α、β、γ、δ、ε、φにて囲まれた領域
(薄墨を施した部分)薄墨を施した組成領域でアモルフ
ァスの強誘電性が発現していることを見い出した。ここ
に於いて、単体では反強誘電性を示すPb2 Nb27
材料もFe23 またはAl23 を過剰に添加するこ
とにより、顕著な強誘電性を示すことが解かった。ま
た、図11上に示した各組成に対する飽和電荷密度の一
覧を表2に示す。同表によると、Al23 −Fe2
3 −Pb2 Nb27 系アモルファス強誘電体薄膜で
は、最大で158(nC/cm2 )程度の飽和電荷密度
を観測した。
Example 3 By the same film forming method as in Example 1, the Pyrochlore dielectric material was changed to ferroelectric Cd 2 Nb 2 O 7 , and P
A thin film was prepared using b 2 Nb 2 O 7 . The composition of the produced thin film is shown in the triangular composition diagram of FIG. 1 and N
o. 25-No. Numbers up to 48 are shown as points to be added. The As-deposited thin film was subjected to dielectric and structural analysis by X-ray. The results are summarized in Figure 11.
Shown in. In the figure, the black circles indicate the composition of the thin film exhibiting amorphous ferroelectricity, and the shaded circles indicate the composition of the thin film exhibiting paraelectricity while having an amorphous structure. Further, the white circles are crystalline thin films, which indicate the composition of the thin films having conductivity. From these results, in the triangular composition diagram, the region surrounded by α, β, γ, δ, ε, and φ (the part that is thinly blacked) shows the amorphous ferroelectricity in the thinly blacked compositional region. I found that. Here, Pb 2 Nb 2 O 7 which exhibits antiferroelectricity by itself is used.
It has been found that the material also shows remarkable ferroelectricity by adding Fe 2 O 3 or Al 2 O 3 in excess. Table 2 shows a list of saturated charge densities for each composition shown in FIG. According to the table, Al 2 O 3 —Fe 2 O
In the 3- Pb 2 Nb 2 O 7 -based amorphous ferroelectric thin film, a saturation charge density of about 158 (nC / cm 2 ) at maximum was observed.

【0016】[0016]

【表2】 [Table 2]

【0017】実施例4 M23 −Al23 −Cd2 Nb27 系において、
表3に示す元素を用いて、夫々の薄膜を作製した。薄膜
の作製は実施例1に説明した方法により行なった。ま
た、薄膜の構造評価は、X線回折法により、その条件は
実施例1に述べたとおりであった。さらに、薄膜の誘電
性評価法についても実施例1と同様である。ただし、ス
パッタリング製膜においてMがZr、Mo、Pd、H
f、Ta、Wの場合には、ターゲットとしてM23
替わりに、各元素の金属微粉を使用した。その他のS
c、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Y、Nb、I
n、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、T
b、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、LuについてはM
23 型の酸化物材料をターゲットに用いた。また、N
23 については結晶水を含むためにターゲットとし
て使用する前に、200℃程度まで加熱し、結晶水をと
ばし、無水物化した。全てのM元素に対応して、図12
に丸点で示した組成の膜を作製し、As−deposi
t状態で膜の構造ならびに誘電特性を評価した。同図中
において黒丸はアモルファス強誘電性を示した薄膜の組
成を示し、斜線を施した丸はアモルファス構造を取りな
がら常誘電性を示した薄膜の組成を示している。さらに
白丸は結晶質の薄膜であり、導電性になった薄膜の組成
を示している。この結果より、三角組成図に於いて、
α、β、γ、δ、ε、φにて囲まれた領域(薄墨を施し
た部分)薄墨を施した組成領域でアモルファスの強誘電
性が発現していることを見い出した。同組成図中にN
o.49と付記した組成の膜について種々のMにおいて
測定された飽和電荷密度(Ps)を表4に示した。これ
からも、同表に示した全ての薄膜に於いてPsが観測さ
れ、夫々の薄膜において強誘電性が発現していることが
解かる。
[0017] In Example 4 M 2 O 3 -Al 2 O 3 -Cd 2 Nb 2 O 7 system,
Each thin film was produced using the elements shown in Table 3. The thin film was manufactured by the method described in Example 1. Further, the structure evaluation of the thin film was performed by the X-ray diffraction method, and the conditions thereof were as described in Example 1. Furthermore, the method of evaluating the dielectric properties of the thin film is the same as in Example 1. However, in the sputtering film formation, M is Zr, Mo, Pd, H
In the case of f, Ta and W, metal fine powder of each element was used instead of M 2 O 3 as a target. Other S
c, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Nb, I
n, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, T
b, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu are M
A 2 O 3 type oxide material was used as a target. Also, N
Since i 2 O 3 contains water of crystallization, it was heated to about 200 ° C. to eliminate the water of crystallization before it was used as a target to make it anhydrous. Fig. 12 corresponding to all M elements
A film having a composition indicated by a circle in FIG.
The structure and dielectric properties of the film were evaluated in the t-state. In the figure, the black circles indicate the composition of the thin film exhibiting amorphous ferroelectricity, and the shaded circles indicate the composition of the thin film exhibiting paraelectricity while having an amorphous structure. Further, the white circles are crystalline thin films, which indicate the composition of the conductive thin films. From this result, in the triangular composition diagram,
It was found that the region surrounded by α, β, γ, δ, ε, and φ (portion coated with thin ink) exhibits amorphous ferroelectricity in the composition region coated with thin ink. N in the composition diagram
o. Table 4 shows the saturation charge densities (Ps) measured at various M values for the film having the composition noted 49. From this, it can be understood that Ps is observed in all the thin films shown in the table, and the ferroelectricity is exhibited in each thin film.

【0018】[0018]

【表3】 [Table 3]

【0019】[0019]

【発明の効果】以上の様に、M23 −Al23 −A
227 (A227 はPyrochlore型誘
電体)系の薄膜をRFスパッタリング法などにより低い
基板温度、例えば25℃程度の基板温度により薄膜化す
ることにより、アモルファス構造を有する透光性の高い
強誘電性薄膜が得られ、強誘電性を応用したセンサ、メ
モリ、電気光学素子に応用できるようになる。
As described above, M 2 O 3 -Al 2 O 3 -A
A thin film of 2 B 2 O 7 (A 2 B 2 O 7 is a Pyrochlore type dielectric) -based thin film is thinned by a low substrate temperature, for example, a substrate temperature of about 25 ° C. by an RF sputtering method or the like, so that a transparent film having an amorphous structure is obtained. A ferroelectric thin film with high optical property can be obtained, and it can be applied to a sensor, a memory, and an electro-optical element using ferroelectricity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明を説明するための組成系図であ
る。
FIG. 1 is a composition system diagram for explaining the present invention.

【図2】図2は、本発明の一実施例を説明するための組
成系図、ならびに誘電特性、薄膜構造の説明図である。
FIG. 2 is a composition system diagram for explaining one embodiment of the present invention, and an explanatory diagram of a dielectric property and a thin film structure.

【図3】図3は、本発明の誘電特性評価法を説明するた
めの薄膜の構造図である。
FIG. 3 is a structural diagram of a thin film for explaining the dielectric property evaluation method of the present invention.

【図4】図4は、本発明の一実施例を説明するためのX
線回折図形である。
FIG. 4 is an X diagram for explaining an embodiment of the present invention.
It is a line diffraction pattern.

【図5】図5は、同実施例を説明するためのX線回折図
形である。
FIG. 5 is an X-ray diffraction pattern for explaining the same example.

【図6】図6は、同実施例を説明するための誘電特性の
電界依存性を表した図である。
FIG. 6 is a view showing the electric field dependence of dielectric properties for explaining the same example.

【図7】図7は、同実施例を説明するための飽和電荷密
度の組成依存性を表した図である。
FIG. 7 is a graph showing composition dependence of saturated charge density for explaining the same example.

【図8】図8は、同実施例を説明するための誘電特性の
電界依存性を表した図である。
FIG. 8 is a view showing the electric field dependence of dielectric properties for explaining the same example.

【図9】図9は、同実施例を説明するための飽和電荷密
度の組成依存性を表した図である。
FIG. 9 is a graph showing composition dependence of saturated charge density for explaining the same example.

【図10】図10は、同実施例を説明するための光透過
率の波長異存特性を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing wavelength-independent characteristics of light transmittance for explaining the embodiment.

【図11】図11は、本発明の他の実施例を説明するた
めの組成系図、ならびに誘電特性、薄膜構造の説明図で
ある。
FIG. 11 is a composition system diagram for explaining another embodiment of the present invention, and an explanatory diagram of dielectric properties and thin film structure.

【図12】図12は、本発明の他の実施例を説明するた
めの組成系図、ならびに誘電特性、薄膜構造の説明図で
ある。
FIG. 12 is a composition system diagram for explaining another embodiment of the present invention, and an explanatory diagram of dielectric characteristics and a thin film structure.

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 3/00 F 9059−5G H01G 7/06 7924−5E (72)発明者 二井 裕之 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社無機材料研究所内Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H01B 3/00 F 9059-5G H01G 7/06 7924-5E (72) Inventor Hiroyuki Nii Ube City, Yamaguchi Prefecture Kogushi No.5, 1978, Ube Industries, Ltd., Inorganic Materials Research Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 遷移金属酸化物(M23 )−酸化アル
ミニウム(Al23 )−Pyrochlore型化合
物(A227 )を主成分とした三元酸化物からな
り、かつ該三元酸化物がアモルファス構造を有すること
を特徴とするアモルファス強誘電体酸化物材料。(ただ
し、M23 は、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、
Co、Ni、Y、Zr、Nb、Mo、Pd、Hf、T
a、W、In及びランタン系列元素の酸化物からなる群
から選ばれる少なくとも一種であり、A227 は強
誘電性または反強誘電性を示すPyrochlore型
化合物である。)
1. A ternary oxide containing a transition metal oxide (M 2 O 3 ) -aluminum oxide (Al 2 O 3 ) -Pyrochlore type compound (A 2 B 2 O 7 ) as a main component, and An amorphous ferroelectric oxide material characterized in that a ternary oxide has an amorphous structure. (However, M 2 O 3 is Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe,
Co, Ni, Y, Zr, Nb, Mo, Pd, Hf, T
At least one selected from the group consisting of oxides of a, W, In and lanthanum series elements, and A 2 B 2 O 7 is a Pyrochlore type compound exhibiting ferroelectricity or antiferroelectricity. )
【請求項2】 三元酸化物がM23 、Al23 、A
227 の3成分の組成図において、aM23
(1−a)Al23 ならびに、0.90Al23
0.10(bM23 −(1−b)A227 )なら
びに、cAl23 −(1−c)A227 ならび
に、0.20(dAl23 −(1−d)M23 )−
0.80A227 ならびに、eA227 −(1
−e)M23 ならびに、0.90M23 −0.10
(fA227 −(1−f)Al23 )で表される
夫々の組成線において0.10≦a≦0.90かつ0.
00≦b≦1.00かつ0.20≦c≦0.90かつ
0.00≦d≦1.00かつ0.20≦e≦0.90か
つ0.00≦f≦1.00なる範囲に規定された6本の
組成線で囲まれた組成を有することを特徴とする請求項
1のアモルファス強誘電体酸化物材料。
2. The ternary oxide is M 2 O 3 , Al 2 O 3 or A.
In the composition diagram of the three components of 2 B 2 O 7, aM 2 O 3 -
(1-a) Al 2 O 3 and 0.90 Al 2 O 3
0.10 (bM 2 O 3 - ( 1-b) A 2 B 2 O 7) and, cAl 2 O 3 - (1 -c) A 2 B 2 O 7 and, 0.20 (dAl 2 O 3 - (1-d) M 2 O 3 )-
0.80A 2 B 2 O 7 and, eA 2 B 2 O 7 - (1
-E) M 2 O 3, as well as, 0.90M 2 O 3 -0.10
(FA 2 B 2 O 7 - (1-f) Al 2 O 3) 0.10 in the composition lines each represented by ≦ a ≦ 0.90 and 0.
00 ≦ b ≦ 1.00 and 0.20 ≦ c ≦ 0.90 and 0.00 ≦ d ≦ 1.00 and 0.20 ≦ e ≦ 0.90 and 0.00 ≦ f ≦ 1.00 The amorphous ferroelectric oxide material according to claim 1, which has a composition surrounded by six defined composition lines.
【請求項3】 三元酸化物が、薄膜の形態に形成されて
いることを特徴とする請求項1又は請求項2のアモルフ
ァス強誘電体酸化物材料。
3. The amorphous ferroelectric oxide material according to claim 1 or 2, wherein the ternary oxide is formed in the form of a thin film.
【請求項4】 三元酸化物を製膜手段を用いて基板上
に、基板温度を300℃以下に保持しながら非晶質の薄
膜として作製し、作製したそのままの状態で強誘電体酸
化物材料を得ることを特徴とする請求項3のアモルファ
ス強誘電体酸化物材料の製造方法。
4. A ternary oxide is formed as an amorphous thin film on a substrate using a film forming means while maintaining the substrate temperature at 300 ° C. or lower, and the ferroelectric oxide is produced as it is. The method for producing an amorphous ferroelectric oxide material according to claim 3, wherein a material is obtained.
JP33950091A 1991-11-29 1991-11-29 Amorphous ferroelectric oxide material and its production Pending JPH05147935A (en)

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