JPH05319993A - Piezoelectric linbo3 thin film - Google Patents
Piezoelectric linbo3 thin filmInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波（Ｓｕｒｆａ
ｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ、以下ＳＡＷと呼
ぶ）デバイス及び光学素子材料などに使われる新規の圧
電体薄膜を提供するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to surface acoustic waves (Surfa).
(Ce Acoustic Wave, hereinafter referred to as SAW), and a novel piezoelectric thin film used for a device and an optical element material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＬｉＮｂＯ3 単結晶は高いキューリー温
度を有する強誘電体であり、その大きな電気機械結合定
数、電気光学効果、非線形光学効果などにおいて非常に
優れた性質を有しており、ＳＡＷデバイス用材料として
実用化される一方、光学素子として有望視されている材
料である。2. Description of the Related Art A LiNbO 3 single crystal is a ferroelectric substance having a high Curie temperature and has very excellent properties such as a large electromechanical coupling constant, an electro-optical effect, and a non-linear optical effect. While being put into practical use as a material for use, it is a material that is expected as an optical element.
【０００３】近年の半導体技術の進歩による電子部品の
集積化及び小型化に伴い、強誘電体素子、圧電体素子も
小型化、薄膜化が進みつつあり、ＬｉＮｂＯ3 単結晶に
関しても薄膜化に対する需要は強く数多くの研究がなさ
れてきている。従来、ＬｉＮｂＯ3 薄膜は液相エピタキ
シャル法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ゾルゲル法、スパッ
タリング法等で作られおり、様々の学会報告が成され、
製造法特許も出されている。得られた膜はＸ線回折法や
電子線回折法などによる結晶学的解析、２次イオン質量
分析法やオージェ電子分光法などによる化学組成の解
析、屈折率や光の伝搬損失などの光学的解析が成されて
いる。しかし、圧電体であるはずのＬｉＮｂＯ3 薄膜の
圧電特性（例えばＳＡＷ特性など）についての報告は極
めて稀であり、確からしい値が報告されている例はほと
んど無い。特公昭５８−２９２８０にマグネシア基板上
に成膜したＬｉＮｂＯ3 薄膜での報告があるが挿入損失
のみが記載されておりその際の電極構造及びＳＡＷ速度
は示されていない。挿入損失は電極構造により変化する
ためにＬｉＮｂＯ3 薄膜のＳＡＷ特性を表すには不十分
である。また、サファイア基板上に成膜したＬｉＮｂＯ
3 薄膜においてはＳＡＷ特性の報告はない。これは、今
までに得られているＬｉＮｂＯ 3 薄膜が結晶学的、光学
的、化学組成的にはＬｉＮｂＯ3 に類似しているが不完
全である事を示している。Due to recent advances in semiconductor technology,
With integration and miniaturization, ferroelectric elements and piezoelectric elements are also
LiNbO is becoming smaller and thinner.3Into a single crystal
Even in this regard, there is strong demand for thin films, and many studies have not been conducted.
Is coming. Conventionally, LiNbO3Liquid phase epitaxy
Charl method, CVD method, vacuum deposition method, sol-gel method, spatter method
It is made by the Taling method etc., various academic conference reports have been made,
Manufacturing method patents have also been issued. The obtained film was analyzed by X-ray diffraction
Crystallographic analysis by electron diffraction method, etc. Secondary ion mass
Solution of chemical composition by analytical method or Auger electron spectroscopy
Optical analysis such as diffraction, refractive index and light propagation loss
There is. However, LiNbO which should be piezoelectric3Thin film
Reports on piezoelectric characteristics (such as SAW characteristics) are extremely
It is extremely rare and there are few cases where a certain value is reported.
Not really. On the magnesia substrate in Japanese Patent Publication Sho 58-29280
Deposited LiNbO3Insertion loss although reported in thin film
Only the electrode structure and SAW velocity in that case are described.
Is not shown. Insertion loss changes depending on the electrode structure
For LiNbO3Not enough to show SAW characteristics of thin film
Is. In addition, LiNbO formed on the sapphire substrate
3There are no reports of SAW characteristics in thin films. This is now
LiNbO obtained by 3Thin film is crystallographic and optical
And chemical composition of LiNbO3Similar to but incomplete
It shows that it is all.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ＳＡＷデバイスとして
用いるために圧電性を有するＬｉＮｂＯ3 薄膜を提供す
る事である。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a LiNbO 3 thin film having piezoelectricity for use as a SAW device.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の通りで
ある。 １．サファイア基板上に成膜され、圧電性を有し、弾性
表面波の速度が４０００ｍ／ｓより速い事を特徴とする
ＬｉＮｂＯ3 薄膜。 ２．サファイア基板がサファイア（００６）基板である
ことを特徴とする請求項１に記載のＬｉＮｂＯ3 薄膜。 ３．サファイア基板がサファイア（０１２）基板である
ことを特徴とする請求項１に記載のＬｉＮｂＯ3 薄膜。 ４．サファイア基板がサファイア（１１０）基板である
ことを特徴とする請求項１に記載のＬｉＮｂＯ3 薄膜。 ５．サファイア基板がサファイア（０３０）基板である
ことを特徴とする請求項１に記載のＬｉＮｂＯ3 薄膜。The present invention is as follows. 1. A LiNbO 3 thin film formed on a sapphire substrate, having piezoelectricity, and having a surface acoustic wave velocity higher than 4000 m / s. 2. The LiNbO 3 thin film according to claim 1, wherein the sapphire substrate is a sapphire (006) substrate. 3. The LiNbO 3 thin film according to claim 1, wherein the sapphire substrate is a sapphire (012) substrate. 4. The LiNbO 3 thin film according to claim 1, wherein the sapphire substrate is a sapphire (110) substrate. 5. The LiNbO 3 thin film according to claim 1, wherein the sapphire substrate is a sapphire (030) substrate.
【０００６】発明者らが鋭意検討を進めた結果、レーザ
ーアブレーション法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜を合成した
ところ圧電性を有するＬｉＮｂＯ3 薄膜が得られた。こ
の理由については定かではないがレーザーアブレーショ
ン法は不純物の混入が極めて少ないという利点があるた
め、Ｆｅなどの混入による圧電性の低下がないと思われ
る事、また、スパッタリング法に比べ、膜がプラズマに
さらされ表面などが損傷する可能性がない事、また、成
膜速度を自由に調節できるために、結晶配向性の良い膜
の合成が可能な事などの有利な点が作用して圧電性を示
すＬｉＮｂＯ3薄膜が得られたのではないかと考えられ
る。つまり、不純物の混入を完全に防ぎ、結晶配向性が
良く、プラズマなどによる表面などの損傷が少ないＬｉ
ＮｂＯ3薄膜ならば、合成法によらず圧電性を示すので
はないかと考えられる。ここで、結晶性の評価としては
Ｘ線ロッキングカーブの半値幅をもって行っている。発
散スリット及び散乱スリットには１／２°のものを用
い、受光スリットには０．１５ｍｍのものを用いてい
る。結晶性は０．６９°以下であることが好ましく、さ
らに好ましくは０．６０°以下であることが好ましい。
結晶性が０．６９°を上回る場合には圧電性が低下し、
充分な特性が得られず好ましくない。また、薄膜中の不
純物は蛍光Ｘ線分析によって原子番号が５以上の元素に
関して全て分析した。この分析により検出される不純物
濃度は０．１％以上であり、この濃度以下の不純物に関
しては無いものとしている。不純物の圧電性に与える影
響は定かではないが、少なくとも０．１％以上のＦｅの
混入によって圧電性が損なわれることは確認されており
混入することは好ましくない。また、構成元素以外の元
素による不可避の不純物の混入も好ましくない。尚、本
発明によるＬｉＮｂＯ3 薄膜上のＳＡＷ速度がバルク単
結晶のそれよりも大きい理由は定かでは無いが、基板と
しているサファイア基板のＳＡＷ速度の影響を受けてい
るものと考えられる。以下に容易に本発明に達する合成
法を記す。As a result of intensive studies by the inventors, when a LiNbO 3 thin film was synthesized by a laser ablation method, a LiNbO 3 thin film having piezoelectricity was obtained. Although the reason for this is not clear, the laser ablation method has the advantage that the amount of impurities is extremely small, so it is believed that there is no decrease in piezoelectricity due to the inclusion of Fe, etc. There is no possibility that the surface will be damaged by being exposed to the heat, and the film formation rate can be adjusted freely, so that it is possible to synthesize a film with a good crystal orientation. It is considered that the LiNbO 3 thin film showing That is, Li is completely prevented from mixing, the crystal orientation is good, and the surface or the like is less damaged by plasma or the like.
It is considered that the NbO 3 thin film exhibits piezoelectricity regardless of the synthesis method. Here, the crystallinity is evaluated with the half width of the X-ray rocking curve. The divergence slit and the scattering slit are 1/2 °, and the light receiving slit is 0.15 mm. The crystallinity is preferably 0.69 ° or less, more preferably 0.60 ° or less.
If the crystallinity exceeds 0.69 °, the piezoelectricity will decrease,
It is not preferable because sufficient characteristics cannot be obtained. The impurities in the thin film were all analyzed by fluorescent X-ray analysis for elements with atomic numbers of 5 or more. The impurity concentration detected by this analysis is 0.1% or more, and it is assumed that there is no impurity below this concentration. Although the influence of impurities on the piezoelectricity is not clear, it has been confirmed that the piezoelectricity is impaired by the incorporation of at least 0.1% Fe, and it is not preferable to incorporate them. Further, it is not preferable to mix inevitable impurities with elements other than the constituent elements. The reason why the SAW velocity on the LiNbO 3 thin film according to the present invention is higher than that of the bulk single crystal is not clear, but it is considered that it is influenced by the SAW velocity of the sapphire substrate used as the substrate. The synthetic methods that easily reach the present invention are described below.
【０００７】レーザーはエキシマレーザー（ＡｒＦ１９
３ｎｍ）が用いられ、レーザー周波数は１０〜３０Ｈ
ｚ、レーザー出力は１５０ｍＪで行われる。ターゲット
はＬｉ 2 ＣＯ3 及び、Ｎｂ2 Ｏ3 を原料とする焼結体
（サイズ１５ｍｍΦ×３ｍｍt ）が用いられ、圧力
（Ｐ）は酸素あるいは酸素とオゾンの混合ガスで、０．
００５〜０．０１ｔｏｒｒで行われる。反応中のターゲ
ットと基板間距離は１〜４ｃｍで行われる。The laser is an excimer laser (ArF19
3 nm) and the laser frequency is 10-30H
z, laser output is 150 mJ. target
Is Li 2CO3And Nb2O3Sintered body made from
(Size 15mmΦ × 3mmt) Is used and pressure
(P) is oxygen or a mixed gas of oxygen and ozone, and
It is performed at 005 to 0.01 torr. Target in reaction
The distance between the substrate and the substrate is 1 to 4 cm.
【０００８】[0008]
【０００９】[0009]
【実施例１】次に、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。ＬｉＮｂＯ3 薄膜の合成はレーザーアブレー
ション法によって行った。図１に装置の概要を示す。焼
結体ターゲットにレーザー光を照射し酸素ガス雰囲気で
基板に成膜させた。以下合成にあたって使用した条件を
列記する。EXAMPLE 1 Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. The LiNbO 3 thin film was synthesized by the laser ablation method. FIG. 1 shows an outline of the device. The sintered target was irradiated with laser light to form a film on the substrate in an oxygen gas atmosphere. The conditions used in the synthesis are listed below.
【００１０】合成条件 単結晶基板 サファイアＣ面 基板温度 ７００℃ 導入ガス 酸素 ターゲットと基板の距離 ３ｃｍ 反応圧力 ０．００５ｔｏｒｒ ターゲットのＬｉ／Ｎｂ １．４ レーザー波長 １９３ｎｍ（ＡｒＦエキシマ
レーザー） レーザー出力 １５０ｍＪ レーザー周波数 ３０Ｈｚ 反応時間 ３６０分 以上の条件を用い、ＬｉＮｂＯ3 薄膜の合成を行った。
薄膜のＸ線回折の結果を図２に示す。その際、発散スリ
ット及び散乱スリットには１／２°のものを用い、受光
スリットには０．１５ｍｍのものを用いた。サファイア
Ｃ面（００６）上には（００６）配向のＬｉＮｂＯ3 薄
膜が得られた。Synthesis condition Single crystal substrate Sapphire C surface Substrate temperature 700 ° C. Introduced gas Distance between oxygen target and substrate 3 cm Reaction pressure 0.005 torr Target Li / Nb 1.4 Laser wavelength 193 nm (ArF excimer laser) Laser output 150 mJ Laser frequency A LiNbO 3 thin film was synthesized under the conditions of 30 Hz reaction time of 360 minutes or more.
The result of X-ray diffraction of the thin film is shown in FIG. At that time, divergence slits and scattering slits having 1/2 ° were used, and light receiving slits having 0.15 mm were used. A (006) -oriented LiNbO 3 thin film was obtained on the sapphire C-plane (006).
【００１１】合成した薄膜上にフォトリソグラフィープ
ロセスにより櫛形電極（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔ
ｒａｎｓｄｕｃｅｒ、以下、ＩＤＴと略す）を構成し
た。ＩＤＴは正規型電極で、電極指の対数は入力・出力
ともに６４対とし、波長（λ）は１０μｍとした。この
ＩＤＴにより各サンプルのＳＡＷフィルター特性を評価
し、弾性表面波の速度（以下、Ｖｓと略す）を求めた。
その結果を表１にまとめた。ＳＡＷフィルター特性の１
例を図３に示す。このようなＳＡＷフィルター特性が得
られたことにより、圧電性を有するＬｉＮｂＯ3 薄膜が
得られたことが明かであり、かつ４５００ｍ／ｓ程度の
速度を有する弾性表面波が存在することが明かである。A comb-shaped electrode (InterDigital T) was formed on the synthesized thin film by a photolithography process.
(Transducer, hereinafter abbreviated as IDT). The IDT is a normal type electrode, the number of pairs of electrode fingers is 64 pairs for both input and output, and the wavelength (λ) is 10 μm. The SAW filter characteristics of each sample were evaluated by this IDT, and the velocity of the surface acoustic wave (hereinafter abbreviated as Vs) was determined.
The results are summarized in Table 1. SAW filter characteristics 1
An example is shown in FIG. It is clear that the LiNbO 3 thin film having piezoelectricity was obtained by obtaining such SAW filter characteristics, and it is clear that there is a surface acoustic wave having a velocity of about 4500 m / s. ..
【００１２】[0012]
【比較例１】比較例として、スパッタリング法により、
ＬｉＮｂＯ3 薄膜の合成を行った。以下に、合成条件を
示す。 合成条件 単結晶基板 サファイアＣ面 基板温度 ７００℃ 導入ガス 酸素 ターゲットと基板の距離 ４ｃｍ 反応圧力 ０．０１〜０．００５ｔｏｒ
ｒ ターゲットのＬｉ／Ｎｂ １．４ 高周波 １３．５６ＭＨｚ ｒｆ−パワー ８０〜１５０Ｗ 反応時間 ３６０分 Ｎｏ．１の薄膜のＸ線回折の結果を図４に示し、合成条
件と得られた薄膜の結晶性、不純物、圧電性について表
２にまとめた。Ｘ線回折から判断すると、ＬｉＮｂＯ3
膜が得られているようであるが、圧電性は示さなかっ
た。[Comparative Example 1] As a comparative example, by a sputtering method,
A LiNbO 3 thin film was synthesized. The synthesis conditions are shown below. Synthesis conditions Single crystal substrate Sapphire C surface Substrate temperature 700 ° C. Introduced gas Distance between oxygen target and substrate 4 cm Reaction pressure 0.01 to 0.005 torr
Li / Nb 1.4 high frequency of target 13.56 MHz rf-power 80 to 150 W Reaction time 360 minutes No. The result of X-ray diffraction of the thin film of No. 1 is shown in FIG. 4, and the synthesis conditions and the crystallinity, impurities, and piezoelectricity of the obtained thin film are summarized in Table 2. Judging from the X-ray diffraction, LiNbO 3
A film appears to be obtained but did not show piezoelectricity.
【００１３】[0013]
【比較例２】市販のＬｉＮｂＯ3 バルク単結晶のＺカッ
トを用い、Ｘ方向に実施例１と同様なＩＤＴを形成した
ＳＡＷフィルターの特性例を図５に示す。本発明の実施
例１によるＬｉＮｂＯ3 薄膜の方が高周波のフィルター
となっており優れていることが明かである。Comparative Example 2 FIG. 5 shows a characteristic example of a SAW filter in which a commercially available LiNbO 3 bulk single crystal is Z-cut and an IDT similar to that of Example 1 is formed in the X direction. It is clear that the LiNbO 3 thin film according to Example 1 of the present invention is a high frequency filter and is superior.
【００１４】[0014]
【実施例２】実施例１で用いたレーザーアブレーション
法によって行っている。合成にあたって使用した条件を
列記する。 合成条件 単結晶基板 サファイアＲ面 基板温度 ７００℃ 導入ガス 酸素＋オゾン ターゲットと基板の距離 ３ｃｍ 反応圧力 ０．００１ｔｏｒｒ ターゲットのＬｉ／Ｎｂ ２．０ レーザー波長 １９３ｎｍ（ＡｒＦエキシマ
レーザー） レーザー出力 １５０ｍＪ レーザー周波数 １０Ｈｚ 反応時間 １５０〜３００分 以上の条件を用い、ＬｉＮｂＯ3 薄膜の合成を行った。
薄膜のＸ線回折の結果を図６に示す。サファイアＲ面
（０１２）上に（１００）配向のＬｉＮｂＯ3 薄膜が得
られた。合成した薄膜上に実施例１で用いたようなＩＤ
Ｔを構成した。このＩＤＴにより各サンプルのＳＡＷフ
ィルター特性を評価し、Ｖｓを求め、その結果を表３に
まとめた。ＳＡＷフィルター特性の１例を図７に示す。
このようなＳＡＷフィルター特性が得られたことによ
り、圧電性を有するＬｉＮｂＯ3 薄膜が得られたことが
明かであり、かつ４５００ｍ／ｓ以上の速度を有する弾
性表面波が存在することが明かである。Second Embodiment The laser ablation method used in the first embodiment is used. The conditions used in the synthesis are listed. Synthesis conditions Single crystal substrate Sapphire R surface Substrate temperature 700 ° C Inlet gas Oxygen + ozone Distance between target and substrate 3 cm Reaction pressure 0.001 torr Target Li / Nb 2.0 Laser wavelength 193 nm (ArF excimer laser) Laser output 150 mJ Laser frequency 10 Hz A LiNbO 3 thin film was synthesized under the condition that the reaction time was 150 to 300 minutes or more.
The result of X-ray diffraction of the thin film is shown in FIG. A (100) oriented LiNbO 3 thin film was obtained on the sapphire R plane (012). ID as used in Example 1 on the synthesized thin film
Configured T. The SAW filter characteristics of each sample were evaluated by this IDT, Vs was determined, and the results are summarized in Table 3. An example of SAW filter characteristics is shown in FIG.
It is clear that the LiNbO 3 thin film having piezoelectricity was obtained by obtaining such SAW filter characteristics, and it is clear that there is a surface acoustic wave having a velocity of 4500 m / s or more. ..
【００１５】[0015]
【比較例３】スパッタリング法により、ＬｉＮｂＯ3 薄
膜の合成を行った。以下に合成条件を示す。 合成条件 単結晶基板 サファイアＲ面 基板温度 ７００℃ 酸素導入ガス 酸素＋Ａｒ（１：１） ターゲットと基板の距離 ４ｃｍ 反応圧力 ０．０１〜０．００５ｔｏｒ
ｒ ターゲットのＬｉ／Ｎｂ ２．０ 高周波 １３．５６ＭＨｚ ｒｆパワー １００Ｗ 反応時間 １５０〜３００分 比較例３、Ｎｏ．１で得られた薄膜のＸ線回折の結果を
図８に示し、合成条件と得られた薄膜の結晶性、不純
物、圧電性について表４にまとめた。Ｘ線回折の結果か
ら判断するとＬｉＮｂＯ3 薄膜が得られているようであ
るが、圧電性は示さなかった。Comparative Example 3 A LiNbO 3 thin film was synthesized by a sputtering method. The synthesis conditions are shown below. Synthesis conditions Single crystal substrate Sapphire R surface Substrate temperature 700 ° C. Oxygen introduction gas Oxygen + Ar (1: 1) Distance between target and substrate 4 cm Reaction pressure 0.01 to 0.005 torr
Li / Nb 2.0 high frequency 13.56 MHz rf power 100 W reaction time 150 to 300 minutes Comparative Example 3, No. The results of X-ray diffraction of the thin film obtained in No. 1 are shown in FIG. 8, and the synthesis conditions and the crystallinity, impurities and piezoelectricity of the obtained thin film are summarized in Table 4. Judging from the results of X-ray diffraction, it seems that a LiNbO 3 thin film was obtained, but it did not show piezoelectricity.
【００１６】[0016]
【実施例３】実施例１で用いたレーザーアブレーション
法によって行っている。合成にあたって使用した条件を
列記する。 合成条件 単結晶基板 サファイアＡ面 基板温度 ７００℃ 導入ガス 酸素＋オゾン ターゲットと基板の距離 ３ｃｍ 反応圧力 ０．００１ｔｏｒｒ ターゲットのＬｉ／Ｎｂ ２．０ レーザー波長 １９３ｎｍ（ＡｒＦエキシマ
レーザー） レーザー出力 １５０ｍＪ レーザー周波数 １０Ｈｚ 反応時間 １５０〜３００分 以上の条件を用い、ＬｉＮｂＯ3 薄膜の合成を行った。
薄膜のＸ線回折の結果を図９に示す。サファイアＡ面
（１１０）上に（００６）配向のＬｉＮｂＯ3 薄膜が得
られた。合成した薄膜上に実施例１で用いたようなＩＤ
Ｔを構成した。このＩＤＴにより各サンプルのＳＡＷフ
ィルター特性を評価し、Ｖｓを求めた。その結果を表５
にまとめ、ＳＡＷフィルター特性の１例を図１０に示
す。このようなＳＡＷフィルター特性が得られたことに
より、圧電性を有するＬｉＮｂＯ3 薄膜が得られたこと
が明かであり、かつ４４００ｍ／ｓ以上の速度を有する
弾性表面波が存在することが明かである。Third Embodiment The laser ablation method used in the first embodiment is used. The conditions used in the synthesis are listed. Synthesis conditions Single crystal substrate Sapphire A surface Substrate temperature 700 ° C Inlet gas Oxygen + ozone Distance between target and substrate 3 cm Reaction pressure 0.001 torr Target Li / Nb 2.0 Laser wavelength 193 nm (ArF excimer laser) Laser output 150 mJ Laser frequency 10 Hz A LiNbO 3 thin film was synthesized under the condition that the reaction time was 150 to 300 minutes or more.
The result of X-ray diffraction of the thin film is shown in FIG. A (006) -oriented LiNbO 3 thin film was obtained on the sapphire A-plane (110). ID as used in Example 1 on the synthesized thin film
Configured T. The SAW filter characteristics of each sample were evaluated by this IDT to obtain Vs. The results are shown in Table 5.
In summary, one example of SAW filter characteristics is shown in FIG. It is clear that the LiNbO 3 thin film having piezoelectricity was obtained by obtaining such SAW filter characteristics, and it is clear that there is a surface acoustic wave having a velocity of 4400 m / s or more. ..
【００１７】[0017]
【比較例４】スパッタリング法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜
の合成を行った。以下に合成条件を示す。 合成条件 単結晶基板 サファイアＡ面 基板温度 ７００℃ 導入ガス 酸素＋Ａｒ（１：１） ターゲットと基板の距離 ４ｃｍ 反応圧力 ０．０１〜０．００５ｔｏｒ
ｒ ターゲットのＬｉ／Ｎｂ ２．０ 高周波 １３．５６ＭＨｚ ｒｆパワー ８０〜１５０Ｗ 反応時間 １５０〜３００分 比較例４、Ｎｏ．１の薄膜のＸ線回折の結果を図１１に
示し、合成条件と得られた薄膜の結晶性、不純物、圧電
性について表６にまとめた。Ｘ線回折から判断するとＬ
ｉＮｂＯ3 薄膜が得られているようであるが、圧電性は
示さなかった。Comparative Example 4 A LiNbO 3 thin film was synthesized by a sputtering method. The synthesis conditions are shown below. Synthesis conditions Single crystal substrate Sapphire A surface Substrate temperature 700 ° C Introduced gas Oxygen + Ar (1: 1) Distance between target and substrate 4 cm Reaction pressure 0.01 to 0.005 torr
Li / Nb 2.0 high frequency 13.56 MHz rf power 80 to 150 W of reaction target 150 to 300 minutes Comparative Example 4, No. The result of X-ray diffraction of the thin film of No. 1 is shown in FIG. 11, and Table 6 summarizes the synthesis conditions and the crystallinity, impurities, and piezoelectricity of the obtained thin film. Judging from X-ray diffraction, L
It seems that an iNbO 3 thin film was obtained, but it did not show piezoelectricity.
【００１８】[0018]
【実施例４】実施例１で用いたレーザーアブレーション
法によって行っている。合成にあたって使用した条件を
列記する。 合成条件 単結晶基板 サファイアＭ面 基板温度 ７００℃ 導入ガス 酸素＋オゾン ターゲットと基板の距離 ３ｃｍ 反応圧力 ０．００１ｔｏｒｒ ターゲットのＬｉ／Ｎｂ ２．０ レーザー波長 １９３ｎｍ（ＡｒＦエキシマ
レーザー） レーザー出力 １５０ｍＪ レーザー周波数 １０Ｈｚ 反応時間 １５０〜３００分 以上の条件を用い、ＬｉＮｂＯ3 薄膜の合成を行った。
得られた薄膜のＸ線回折の結果を図１２に示す。サファ
イアＭ面（０３０）上に（１００）配向のＬｉＮｂＯ3
薄膜が得られた。合成した薄膜上にフォトリソグラフィ
ープロセスにより実施例１で用いたようなＩＤＴを形成
した。このＩＤＴにより各サンプルのＳＡＷフィルター
特性を評価し、Ｖｓを求めた。その結果を表７にまと
め、ＳＡＷフィルター特性の１例を図１３に示す。この
ようなＳＡＷフィルター特性が得られたことにより、圧
電性を有するＬｉＮｂＯ3 薄膜が得られたことが明かで
あり、かつ４６００ｍ／ｓ以上の速度を有する弾性表面
波が存在することが明かである。Fourth Embodiment The laser ablation method used in the first embodiment is used. The conditions used in the synthesis are listed. Synthesis conditions Single crystal substrate Sapphire M surface Substrate temperature 700 ° C. Introduced gas Oxygen + ozone Distance between target and substrate 3 cm Reaction pressure 0.001 torr Target Li / Nb 2.0 Laser wavelength 193 nm (ArF excimer laser) Laser output 150 mJ Laser frequency 10 Hz A LiNbO 3 thin film was synthesized under the condition that the reaction time was 150 to 300 minutes or more.
The result of X-ray diffraction of the obtained thin film is shown in FIG. LiNbO 3 with (100) orientation on sapphire M-plane (030)
A thin film was obtained. An IDT as used in Example 1 was formed on the synthesized thin film by a photolithography process. The SAW filter characteristics of each sample were evaluated by this IDT to obtain Vs. The results are summarized in Table 7 and an example of SAW filter characteristics is shown in FIG. It is clear that the LiNbO 3 thin film having piezoelectricity was obtained by obtaining such SAW filter characteristics, and it is clear that there is a surface acoustic wave having a velocity of 4600 m / s or more. ..
【００１９】[0019]
【比較例５】スパッタリング法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜
の合成を行った。以下に合成条件を示す。 合成条件 単結晶基板 サファイアＭ面 基板温度 ７００℃ 導入ガス 酸素＋Ａｒ（１：１） ターゲットと基板の距離 ４ｃｍ 反応圧力 ０．０１〜０．００５ｔｏｒ
ｒ ターゲットのＬｉ／Ｎｂ ２．０ 高周波 １３．５６ＭＨｚ ｒｆパワー １００Ｗ 反応時間 １５０〜３００分 比較例５、Ｎｏ．１の薄膜のＸ線回折の結果を図１４に
示し、合成条件と得られた薄膜の結晶性、不純物、圧電
性について表８にまとめた。Ｘ線回折の結果から判断す
るとＬｉＮｂＯ3 薄膜が得られているようであるが、圧
電性は示さなかった。Comparative Example 5 A LiNbO 3 thin film was synthesized by a sputtering method. The synthesis conditions are shown below. Synthesis conditions Single crystal substrate Sapphire M surface Substrate temperature 700 ° C. Introduced gas Oxygen + Ar (1: 1) Distance between target and substrate 4 cm Reaction pressure 0.01-0.005 torr
Li / Nb 2.0 high frequency 13.56 MHz rf power 100 W reaction time 150 to 300 minutes Comparative Example 5, No. The results of X-ray diffraction of the thin film of No. 1 are shown in FIG. 14, and Table 8 shows the synthesis conditions and the crystallinity, impurities, and piezoelectricity of the obtained thin film. Judging from the results of X-ray diffraction, it seems that a LiNbO 3 thin film was obtained, but it did not show piezoelectricity.
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【００２１】[0021]
【表２】 [Table 2]
【００２２】[0022]
【表３】 [Table 3]
【００２３】[0023]
【表４】 [Table 4]
【００２４】[0024]
【表５】 [Table 5]
【００２５】[0025]
【表６】 [Table 6]
【００２６】[0026]
【表７】 [Table 7]
【００２７】[0027]
【表８】 [Table 8]
【００２８】[0028]
【発明の効果】本発明により圧電性があり、かつＳＡＷ
速度がＬｉＮｂＯ3 のバルク単結晶より大きいＬｉＮｂ
Ｏ3 薄膜が利用可能となる。The present invention has piezoelectricity and SAW
LiNb having a larger rate than the bulk single crystal of LiNbO 3.
O 3 thin film becomes available.
【図１】本発明に用いる合成装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a synthesizer used in the present invention.
【図２】実施例１において得られた薄膜のＸ線回折の結
果2 is a result of X-ray diffraction of the thin film obtained in Example 1. FIG.
【図３】実施例１において得られたＳＡＷフィルター特
性の例3 is an example of SAW filter characteristics obtained in Example 1. FIG.
【図４】比較例１、Ｎｏ．１において得られた薄膜のＸ
線回折の結果4 is a comparative example No. 1; X of the thin film obtained in 1.
Results of line diffraction
【図５】比較例２において得られたＳＡＷフィルター特
性FIG. 5: SAW filter characteristics obtained in Comparative Example 2
【図６】実施例２において得られた薄膜のＸ線回折の結
果FIG. 6 is a result of X-ray diffraction of the thin film obtained in Example 2.
【図７】実施例２において得られたＳＡＷフィルター特
性の例7 is an example of SAW filter characteristics obtained in Example 2. FIG.
【図８】比較例３、Ｎｏ．１において得られた薄膜のＸ
線回折の結果8 is a comparative example No. 3; X of the thin film obtained in 1.
Results of line diffraction
【図９】実施例３において得られた薄膜のＸ線回折の結
果9 is a result of X-ray diffraction of the thin film obtained in Example 3. FIG.
【図１０】実施例３において得られたＳＡＷフィルター
特性の例10 is an example of SAW filter characteristics obtained in Example 3. FIG.
【図１１】比較例４、Ｎｏ．１において得られた薄膜の
Ｘ線回折の結果11 is a comparative example 4, No. Results of X-ray diffraction of the thin film obtained in 1
【図１２】実施例４において得られた薄膜のＸ線回折の
結果12 is a result of X-ray diffraction of the thin film obtained in Example 4. FIG.
【図１３】実施例４において得られたＳＡＷフィルター
特性の例13 is an example of SAW filter characteristics obtained in Example 4. FIG.
【図１４】比較例５、Ｎｏ．１において得られた薄膜の
Ｘ線回折の結果14 is a comparative example No. 5; Results of X-ray diffraction of the thin film obtained in 1
１ ＡｒＦエキシマレーザー ２ レンズ ３ ウインドウ ４ ターゲット ５ 基板 ６ 膜厚測定装置 ７ ガス導入口 1 ArF excimer laser 2 lens 3 window 4 target 5 substrate 6 film thickness measuring device 7 gas inlet
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平4−57636 (32)優先日 平４(1992)３月16日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）Continuation of the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-57636 (32) Priority date 4 (1992) March 16 (33) Priority claim country Japan (JP)
Claims (5)
し、弾性表面波の速度が４０００ｍ／ｓより速い事を特
徴とするＬｉＮｂＯ3 薄膜1. A LiNbO 3 thin film formed on a sapphire substrate, having piezoelectricity, and having a surface acoustic wave velocity higher than 4000 m / s.
板であることを特徴とする請求項１に記載のＬｉＮｂＯ
3 薄膜。2. The LiNbO according to claim 1, wherein the sapphire substrate is a sapphire (006) substrate.
3 thin films.
板であることを特徴とする請求項１に記載のＬｉＮｂＯ
3 薄膜。3. The LiNbO according to claim 1, wherein the sapphire substrate is a sapphire (012) substrate.
3 thin films.
板であることを特徴とする請求項１に記載のＬｉＮｂＯ
3 薄膜。4. The LiNbO according to claim 1, wherein the sapphire substrate is a sapphire (110) substrate.
3 thin films.
板であることを特徴とする請求項１に記載のＬｉＮｂＯ
3 薄膜。5. The LiNbO according to claim 1, wherein the sapphire substrate is a sapphire (030) substrate.
3 thin films.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4201499A JPH05319993A (en) | 1991-09-20 | 1992-07-28 | Piezoelectric linbo3 thin film |
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24095791 | 1991-09-20 | ||
| JP5351092 | 1992-03-12 | ||
| JP5350992 | 1992-03-12 | ||
| JP4-53510 | 1992-03-16 | ||
| JP3-240957 | 1992-03-16 | ||
| JP5763692 | 1992-03-16 | ||
| JP4-57636 | 1992-03-16 | ||
| JP4-53509 | 1992-03-16 | ||
| JP4201499A JPH05319993A (en) | 1991-09-20 | 1992-07-28 | Piezoelectric linbo3 thin film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05319993A true JPH05319993A (en) | 1993-12-03 |
Family
ID=27462905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4201499A Withdrawn JPH05319993A (en) | 1991-09-20 | 1992-07-28 | Piezoelectric linbo3 thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05319993A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998056109A1 (en) * | 1997-06-02 | 1998-12-10 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Elastic surface-wave device |
| US6794683B2 (en) | 2000-11-22 | 2004-09-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond substrate having piezoelectric thin film, and method for manufacturing it |
| JP2008069058A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | LiNbO3 EPITAXIAL FILM DEPOSITION METHOD |
-
1992
- 1992-07-28 JP JP4201499A patent/JPH05319993A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998056109A1 (en) * | 1997-06-02 | 1998-12-10 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Elastic surface-wave device |
| US6259186B1 (en) | 1997-06-02 | 2001-07-10 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Surface acoustic wave functional wave |
| US6794683B2 (en) | 2000-11-22 | 2004-09-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond substrate having piezoelectric thin film, and method for manufacturing it |
| JP2008069058A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | LiNbO3 EPITAXIAL FILM DEPOSITION METHOD |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |