JPH0578197A - Production of tio2-sno2 film - Google Patents

Production of tio2-sno2 film

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JPH0578197A
JPH0578197A JP5523592A JP5523592A JPH0578197A JP H0578197 A JPH0578197 A JP H0578197A JP 5523592 A JP5523592 A JP 5523592A JP 5523592 A JP5523592 A JP 5523592A JP H0578197 A JPH0578197 A JP H0578197A
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JP
Japan
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film
tio
sno
solid solution
substrate
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JP5523592A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Okamura
健 岡村
Youji Seki
洋二 積
Nobukazu Sagawa
信和 佐川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable production of a TiO2-SnO2 solid solution film remarkably excellent in crystallinity at a high speed at a low temperature and to further improve the crystallinity by heat treatment. CONSTITUTION:Oxygen is supplied to a film formation area on a substrate while forming a TiO2-SnO2 film on the surface of a prescribed substrate 2 by vaporizing a vaporization substance from a vacuum-deposition source 1 composed of TiO2 and SnO2 so as to form a TiO2-SnO2 solid solution film. The resultant solid solution film is subsequently subjected to rearrangement of crystal by heating in an oxidative atmosphere at >=1350 deg.C and then to spinodal decomposition by heating in an oxidative atmosphere at >=800 deg.C.

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、TiO2 とSnO2
らなる膜の製法に関するものであり、詳細には、TiO
2 とSnO2 の固溶体からなる膜あるいはTiO2 −S
nO2 スピノーダル分解した膜の新規な製法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a film composed of TiO 2 and SnO 2 , and more specifically to TiO 2.
2 or SnO 2 solid solution film or TiO 2 —S
The present invention relates to a novel method for producing an nO 2 spinodal decomposed film.

【0002】[0002]

【従来技術】従来より、TiO2 −SnO2 系酸化物
は、その組成比や化学量論組成比を調整することにより
機能性を有する材料として注目されており、最近では、
TiO2 −SnO2 系酸化物をスピノーダル分解させて
微細な組織を形成させることにより、さらに機能性を向
上させようとする試みが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, TiO 2 —SnO 2 based oxide has been attracting attention as a material having functionality by adjusting its composition ratio and stoichiometric composition ratio.
Attempts have been made to further improve the functionality by subjecting the TiO 2 —SnO 2 based oxide to spinodal decomposition to form a fine structure.

【0003】従来より、TiO2 −SnO2 系酸化物固
溶体やスピノーダル分解した物質は、例えばゾル−ゲル
法等により作製されている。この方法はTiおよびSn
の金属のアルコキシドを溶剤中にて混合し、これを所定
の基板に塗布乾燥後、500〜1000℃の酸化性雰囲
気中で焼成した後、1400℃以上の酸化性雰囲気での
熱処理により、TiO2 とSnO2 とを固溶させること
が行われ、またスピノーダル分解させるためにはこの固
溶体を800℃以上の酸化性雰囲気中で熱処理すること
により得られている。
Conventionally, a TiO 2 —SnO 2 type oxide solid solution and a substance obtained by spinodal decomposition have been produced by, for example, a sol-gel method. This method uses Ti and Sn
Alkoxide of metal is mixed in a solvent, applied to a predetermined substrate, dried, baked in an oxidizing atmosphere at 500 to 1000 ° C., and then heat-treated in an oxidizing atmosphere at 1400 ° C. or higher to form TiO 2 And SnO 2 are solid-dissolved, and in order to perform spinodal decomposition, this solid solution is heat-treated in an oxidizing atmosphere at 800 ° C. or higher.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
ゾル−ゲル法によれば、有機物の熱分解に伴い、膜自体
がポーラスとなり、緻密で平滑な膜が得られにくいとい
う問題がある。しかも、その焼成温度、焼成雰囲気等の
設定条件が多くこれらを管理するのが難しく、しかも緻
密な固溶体膜を得ようとする場合、1サイクルで100
0Å程度の極めて薄い膜のレベルでしか生じないため
に、厚い膜を作成しようとする場合には所定の基板への
上記の塗布、乾燥、焼成を繰り返し行う必要があり、し
かもそのために膜中に不純物の混入の恐れがある。
However, according to the above-mentioned sol-gel method, there is a problem that the film itself becomes porous due to the thermal decomposition of organic substances, and it is difficult to obtain a dense and smooth film. Moreover, there are many setting conditions such as the baking temperature and the baking atmosphere, and it is difficult to control them, and when a dense solid solution film is to be obtained, 100 cycles can be obtained in one cycle.
Since it occurs only at an extremely thin film level of about 0Å, it is necessary to repeat the above-mentioned application, drying, and baking on a predetermined substrate in order to create a thick film. There is a risk of inclusion of impurities.

【0005】よって、本発明は、結晶性に優れたTiO
2 −SnO2 固溶体およびスピノーダル分解したTiO
2 −SnO2 膜を作成することのできる新規な方法を提
供するものである。
Therefore, according to the present invention, TiO having excellent crystallinity is used.
2- SnO 2 solid solution and spinodal decomposed TiO
The present invention provides a new method capable of forming a 2- SnO 2 film.

【0006】[0006]

【問題点を解決するための手段】本発明者等は、上記問
題点に対して検討を重ねた結果、膜生成手段としてPV
D法(物理的気相合成法)を用いて成膜するにあたり、
成膜する基板表面の成膜領域に例えば酸素ガスを吹きつ
け、充分な酸素を供給することにより、TiO2 −Sn
2 が均一に固溶した膜が生成されることを見出した。
さらに本発明者等は、この固溶体膜を所定の温度にて加
熱処理することによりその固溶体膜の結晶性が飛躍的に
向上すること、さらにはかかる固溶体膜を用いて加熱処
理することにより安定したスピノーダル分解が生じるこ
とを見出したものである。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have repeatedly studied the above problems, and as a result, as a film forming means, PV has been used.
When forming a film using the D method (physical vapor phase synthesis method),
For example, oxygen gas is blown to the film formation region on the surface of the substrate on which the film is to be formed, and sufficient oxygen is supplied, so that TiO 2 —Sn
It was found that a film in which O 2 was uniformly dissolved was formed.
Furthermore, the present inventors have shown that the crystallinity of the solid solution film is dramatically improved by heat-treating the solid solution film at a predetermined temperature, and further, the heat treatment using the solid solution film is stable. It was discovered that spinodal decomposition occurs.

【0007】即ち、本発明のTiO2 −SnO2 膜の製
法は、TiO2 およびSnO2 からなる蒸着源より蒸着
物質を蒸発させ、所定の基板表面にTiO2 −SnO2
膜を成膜すると同時に、前記基板の成膜領域に酸素を供
給することによりTiO2−SnO2 固溶体膜を生成さ
せることを特徴とするものであり、さらに、前記固溶体
膜を酸化性雰囲気中で1350℃以上で加熱し結晶の再
配列を行うことを特徴とするものである。さらに本発明
は、上記の成膜工程にて得られた固溶体膜を所望により
上記結晶の再配列を行った後、酸化性雰囲気中で800
℃以上で加熱しスピノーダル分解を生じさせることを特
徴とするものである。
Namely, preparation of TiO 2 -SnO 2 film of the present invention, is evaporated from the deposition material evaporation source consisting of TiO 2 and SnO 2, TiO 2 -SnO 2 to a predetermined surface of the substrate
A TiO 2 —SnO 2 solid solution film is formed by supplying oxygen to the film formation region of the substrate at the same time as forming the film, and further, the solid solution film is formed in an oxidizing atmosphere. It is characterized in that the crystals are rearranged by heating at 1350 ° C. or higher. Further, according to the present invention, after the solid solution film obtained in the film forming step is rearranged in the crystal, if desired, in a oxidizing atmosphere,
It is characterized in that it is heated at ℃ or more to cause spinodal decomposition.

【0008】以下、本発明を図面を参照しながら詳述す
る。
The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0009】図1は、本発明における成膜方法を説明す
るための図である。図1において、1は蒸着源、2は基
板である。本発明によれば、蒸着源1として、TiO2
およびSnO2 からなるバルク体を用いる。具体的には
TiO2 粉末とSnO2 粉末を混合成形し、700℃程
度の酸化性雰囲気中で焼成したものであり、その密度は
50〜90%程度からなるものである。また、この蒸着
源1の各酸化物の組成は、生成する膜の機能に応じて所
望の割合に制御できるが、最終的にスピノーダル分解を
生じさせる場合には、TiO2 :SnO2 が実質上3:
7〜7:3であることが望ましい。
FIG. 1 is a diagram for explaining a film forming method according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a vapor deposition source and 2 is a substrate. According to the present invention, as the vapor deposition source 1, TiO 2 is used.
And a bulk body of SnO 2 is used. Specifically, the TiO 2 powder and the SnO 2 powder are mixed and molded and fired in an oxidizing atmosphere at about 700 ° C., and the density thereof is about 50 to 90%. Further, the composition of each oxide of the vapor deposition source 1 can be controlled to a desired ratio according to the function of the film to be formed, but in the case of finally causing spinodal decomposition, TiO 2 : SnO 2 is substantially contained. 3:
It is preferably 7 to 7: 3.

【0010】次に、蒸着源1より、TiO2 およびSn
2 を蒸発させるが、蒸発手段としては蒸着源1を適当
な加熱手段(図示せず)を用いて1700〜2000℃
に加熱することにより前記酸化物の蒸気を発生させるこ
とができるが、望ましくは蒸着源1に対して例えばイオ
ンビーム3によりアルゴンイオンを照射することにより
蒸着物質をスパッタすることが望ましい。その他に通常
の真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティン
グ法等を採用することもできる。
Next, from the evaporation source 1, TiO 2 and Sn
O 2 is evaporated, and the evaporation source 1 is used as an evaporation means by using an appropriate heating means (not shown) at 1700 to 2000 ° C.
The vapor of the oxide can be generated by heating the vapor deposition material, but it is desirable that the vapor deposition material is sputtered by irradiating the vapor deposition source 1 with argon ions, for example, by the ion beam 3. In addition, a normal vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method or the like can be adopted.

【0011】蒸着源1より発生した蒸着物質は、基板2
の表面にTiO2 −SnO2 として成膜されるが、本発
明によれば、基板の成膜領域に適当な酸素供給手段5に
より酸素を供給させることが重要である。これは、成膜
時にTiO2 およびSnO2 自体の酸素の欠乏を防止す
ることを主たる目的とするものであり、酸素を供給する
ことによりTiO2 とSnO2 とが均質に固溶した膜を
生成することができる。即ち、酸素の供給なしに成膜を
行うと成分中のSnO2 の酸素が解離して目的の化学量
論組成の膜を得ることができないためである。酸素供給
手段5としては、図1に示すように酸素ガスを基板にお
よそ2〜10sccm程度の流量で供給すればよい。
The vapor deposition material generated from the vapor deposition source 1 is the substrate 2
A film of TiO 2 —SnO 2 is formed on the surface of the substrate. According to the present invention, it is important to supply oxygen to the film forming region of the substrate by an appropriate oxygen supply means 5. The main purpose of this is to prevent oxygen deficiency of TiO 2 and SnO 2 itself at the time of film formation, and by supplying oxygen, a film in which TiO 2 and SnO 2 are homogeneously solid-dissolved is formed. can do. That is, if the film formation is performed without supplying oxygen, the oxygen of SnO 2 in the components is dissociated and the film having the target stoichiometric composition cannot be obtained. As the oxygen supply means 5, as shown in FIG. 1, oxygen gas may be supplied to the substrate at a flow rate of about 2 to 10 sccm.

【0012】また、この時の基板2は、適当な加熱手段
により所定の温度に加熱されていることが望ましい。こ
れは、蒸着物質が基板表面で配列する際のエネルギーを
付与するものであり、例えば、ヒータ4を用いて加熱す
る場合には、その基板温度は300℃以上、特に500
〜700℃の範囲に設定される。これは、基板温度が3
00℃よりも低いとアモルファス状の膜となりやすいた
め加熱処理を行っても固溶体は生成せず、また基板温度
が700℃を越えるとSnO2の蒸発が激しく、Ti:
Sn比の制御が困難となりやすいためである。
It is desirable that the substrate 2 at this time is heated to a predetermined temperature by an appropriate heating means. This imparts energy when the vapor deposition material is arranged on the surface of the substrate. For example, when heating is performed using the heater 4, the substrate temperature is 300 ° C. or higher, particularly 500.
It is set in the range of ˜700 ° C. This is because the substrate temperature is 3
If the temperature is lower than 00 ° C., an amorphous film is likely to be formed, so that a solid solution is not formed even if the heat treatment is performed, and if the substrate temperature exceeds 700 ° C., SnO 2 evaporates violently and Ti:
This is because it is difficult to control the Sn ratio.

【0013】このような成膜時にエネルギーを付与する
ための方法としては、ヒータ等の加熱手段の他に、図8
に示すように基板の成膜領域に対してイオンビーム6を
照射することもできる。この方法によれば、加熱方法を
必要とせず、低温プロセスで成膜することができるため
に特に有効である。具体的には、100〜300eV、
150μA/cm2 以上、特に200〜300μA/c
2 の条件で照射すればよい。イオンが150μA/c
2 より低いと、前記と同様にアモルファス状の膜とな
りやすく、逆に300μA/cm2 を越えると膜自体が
スパッタされて膜の制御が困難となるためである。
As a method for applying energy during such film formation, in addition to heating means such as a heater, FIG.
It is also possible to irradiate the film forming region of the substrate with the ion beam 6 as shown in FIG. According to this method, a heating method is not required and a film can be formed by a low temperature process, which is particularly effective. Specifically, 100 to 300 eV,
150 μA / cm 2 or more, especially 200 to 300 μA / c
Irradiation may be performed under the condition of m 2 . Ion is 150μA / c
This is because if it is lower than m 2, the film tends to be amorphous like the above, and if it exceeds 300 μA / cm 2 , the film itself is sputtered and it becomes difficult to control the film.

【0014】特に、本発明によれば、図6に示すように
例えばアルゴン等で希釈した酸素のイオンビームを照射
することにより、成膜時の酸素供給とエネルギー供給と
を同時に行うことができるために特に有効である。
In particular, according to the present invention, as shown in FIG. 6, by irradiating an ion beam of oxygen diluted with argon or the like, it is possible to simultaneously supply oxygen and energy during film formation. Especially effective for.

【0015】また、上記成膜時において用いられる基板
としては、1400℃での加熱によって膜成分との反応
が無いか、反応しても反応速度が遅く、しかも成膜され
るTiO2 −SnO2 膜の特定の結晶面と実質的に同一
の格子配列を有する基板が膜の結晶性の点から望まし
く、具体的には、サファイヤの(011- 2)R面、
(112- 0)A面及び(0001)C面であることが
望ましい。さらにその他の条件として、反応炉内の圧力
は1.0×10-5〜2.0×10-4torrに設定され
るのが適当である。
As the substrate used in the above film formation, there is no reaction with the film components by heating at 1400 ° C., or the reaction speed is slow even if they react, and the film is formed of TiO 2 —SnO 2 desirable from the viewpoint substrate crystalline film having a specific crystal plane substantially the same lattice arrangement of the membrane, specifically, a sapphire (011 - 2) R face,
(112 - 0) is desirably an A plane and (0001) C plane. Further, as another condition, the pressure in the reaction furnace is appropriately set to 1.0 × 10 −5 to 2.0 × 10 −4 torr.

【0016】次に、本発明によれば、上記の方法により
得られたTiO2 −SnO2 固溶体膜に対して、135
0℃以上、特に1400〜1500℃の酸化性雰囲気中
で熱処理を行う。この熱処理によれば、結晶の再配列を
行うことができ、図5の比較からも明らかなように結晶
の再配列により膜の結晶性を高めることができる。ま
た、この熱処理によれば、後述する実施例から明らかな
ように基板としてサファイヤの(011- 2)のR面を
用いた場合に、固溶体膜は基板に対してエピタキシャル
成長していることが確認される。なお、通常、TiO2
はAl2 3 と1200℃程度で容易に反応するための
この熱処理に際しては、TiO2 のサファイヤ基板との
反応を抑制しつつ結晶の再配列を行うことが重要であ
り、そのためには上記温度範囲での熱処理時間を10秒
〜5分程度に短時間で行うことが必要である。
Next, according to the present invention, the TiO 2 —SnO 2 solid solution film obtained by the above-mentioned method is added with 135
The heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere at 0 ° C. or higher, particularly 1400 to 1500 ° C. According to this heat treatment, the crystals can be rearranged, and the crystallinity of the film can be enhanced by the rearrangement of the crystals as is clear from the comparison of FIG. Further, according to this heat treatment, a sapphire as a substrate as is clear from examples described later - in the case of using the R-plane of (011 2), the solid solution film is confirmed that the epitaxially grown on the substrate It In addition, normally, TiO 2
In this heat treatment for easily reacting with Al 2 O 3 at about 1200 ° C., it is important to rearrange the crystals while suppressing the reaction of TiO 2 with the sapphire substrate. It is necessary to perform the heat treatment in the range as short as 10 seconds to 5 minutes.

【0017】さらに、本発明によれば、上記の方法によ
って得られたTiO2 −SnO2 固溶体膜に対して80
0〜1200℃の大気中等の酸化性雰囲気中で5分〜1
00時間熱処理することにより固溶体膜のスピノーダル
分解を生じさせることができる。この熱処理の温度が8
00℃より低いとスピノーダル分解は実質的に生じず、
逆に1200℃より高いと膜は基板との固相反応を起こ
し望ましくない。
Further, according to the present invention, the TiO 2 --SnO 2 solid solution film obtained by the above method has a thickness of 80%.
5 minutes to 1 in an oxidizing atmosphere such as the atmosphere of 0 to 1200 ° C
By heat treatment for 00 hours, spinodal decomposition of the solid solution film can be caused. The temperature of this heat treatment is 8
When the temperature is lower than 00 ° C, spinodal decomposition does not substantially occur,
On the contrary, if the temperature is higher than 1200 ° C, the film undergoes a solid phase reaction with the substrate, which is not desirable.

【0018】[0018]

【作用】本発明によれば、TiO2 とSnO2 からなる
蒸着源を用いて、物理蒸着法により、成膜するに際して
基板の成膜領域への酸素を供給を行うことによりTiO
2 −SnO2 固溶体膜を作成することができる。しかも
かかる膜を所定の温度で短時間加熱することにより固溶
体膜の再配列が生じるとともに基板として適当なものを
選択することにより基板に対してエピタキシャル成長さ
せることができる。また、かかる固溶体を用いて適当な
加熱処理を行いスピノール分解を生じさせると、均質で
安定した微細組織を有するTiO2 −SnO2 膜を形成
することができる。
According to the present invention, the vapor deposition source consisting of TiO 2 and SnO 2 is used to supply oxygen to the film formation region of the substrate by physical vapor deposition to supply TiO 2 to the film formation region.
A 2- SnO 2 solid solution film can be prepared. Moreover, by heating such a film at a predetermined temperature for a short time, rearrangement of the solid solution film occurs, and it is possible to perform epitaxial growth on the substrate by selecting an appropriate substrate. Further, when such solid solution is used to perform appropriate heat treatment to cause spinol decomposition, a TiO 2 —SnO 2 film having a homogeneous and stable microstructure can be formed.

【0019】[0019]

【実施例】【Example】

実施例1 ターゲット1としてTiO2 :SnO2 が1:1からな
る組成で密度4.0g/cm3 の焼結体を準備した。こ
のターゲットを図1に示すような反応炉内に設置すると
ともに、基板2として25mm×25mm×0.3mm
の大きさのサファイヤ基板(R面)を図1に示す位置に
配置し、炉内の圧力を5×10-5torrに設定した。
そしてターゲットに対してアルゴンイオンを照射し、タ
ーゲットよりスパッタした。一方、基板1に対して基板
1の背面にヒータ4をセットし、基板を200〜700
℃の範囲に加熱した。また基板の成膜領域に対してノズ
ルを向け、酸素を5sccmの流量で供給した。この状
態で3時間成膜を行ったところ、3000Åの膜が生成
された。
Example 1 As the target 1, a sintered body having a composition of 1: 1 TiO 2 : SnO 2 and a density of 4.0 g / cm 3 was prepared. This target was placed in a reaction furnace as shown in FIG. 1 and the substrate 2 was 25 mm × 25 mm × 0.3 mm.
The sapphire substrate (R surface) having the size of 1 was placed at the position shown in FIG. 1, and the pressure in the furnace was set to 5 × 10 −5 torr.
Then, the target was irradiated with argon ions and sputtered from the target. On the other hand, the heater 4 is set on the back surface of the substrate 1 with respect to the substrate 1, and the substrate is set to 200 to 700.
Heated to the range of ° C. Further, oxygen was supplied at a flow rate of 5 sccm by directing the nozzle toward the film formation region of the substrate. When film formation was performed for 3 hours in this state, a film of 3000 Å was formed.

【0020】得られた膜に対して、CuKα−X線回折
測定を行った。その結果を図1に示した。図1によれ
ば、基板温度200℃ではTiO2 −SnO2 (10
1)面のピークは観察されず、固溶体が生成されていな
かったが、基板温度を300℃以上に設定し、その温度
を高めることによりTiO2 −SnO2 (101)面ピ
ークが大きくなり、膜自体が(101)面方向に配向し
ていることがわかった。
The obtained film was subjected to CuKα-X-ray diffraction measurement. The results are shown in Fig. 1. According to FIG. 1, TiO 2 —SnO 2 (10
No peak was observed on the 1) plane, and no solid solution was formed. However, by setting the substrate temperature to 300 ° C. or higher and increasing the temperature, the TiO 2 —SnO 2 (101) plane peak increased, and the film It was found that itself was oriented in the (101) plane direction.

【0021】一方、比較として、上記の条件のうち、酸
素の供給を全く行わずに成膜を行い、3000Åの膜を
得た。この膜を電子顕微鏡で観察したところ、表面が荒
れたポーラスな膜であった。そこでこの膜に対してXP
S(X線光電子分光分析)を測定した結果を図2および
図3に示した。その結果、膜中には成膜時の還元作用に
よると思われるSn金属やSnOが観察され、化学量論
比に対して酸素が欠乏していることがわかった。そこ
で、この膜に対して酸素を供給させる目的で大気中で1
時間熱処理を行ったところ、結晶の粒成長が見られた。
また、この膜に対してX線回折測定を行ったところ、T
iO2 −SnO2 (101)面ピークは観察されず、固
溶体は全く生成されていなかった。
On the other hand, as a comparison, among the above conditions, film formation was performed without supplying oxygen at all, and a film of 3000 Å was obtained. When this film was observed with an electron microscope, it was a porous film with a rough surface. So XP for this film
The results of measuring S (X-ray photoelectron spectroscopy) are shown in FIGS. 2 and 3. As a result, Sn metal and SnO, which are thought to be due to the reducing action during film formation, were observed in the film, and it was found that oxygen was deficient in the stoichiometric ratio. Therefore, in order to supply oxygen to this film, 1
When heat treatment was performed for an hour, crystal grain growth was observed.
Further, when X-ray diffraction measurement was performed on this film, T
No iO 2 —SnO 2 (101) plane peak was observed, and no solid solution was formed.

【0022】次に、本発明法により得られた固溶体膜を
1450℃の大気中で1分間保持し、室温まで徐冷し
た。処理後の膜に対して、X線回折測定を行い、処理前
の膜とのチャートの比較を行った。その結果を図5に示
した。図5によれば、処理前にチャートのピークやグラ
ンドに小さなリップルの発生が認められたのに対して、
熱処理を施すことによりリップルが消失するとともに、
ピークがシャープになっており、膜の結晶性が向上した
ことが理解される。また処理後の膜に対して電子線回折
を測定したところ、スポットパターンが見られ、膜が単
結晶化していることがわかった。さらにサファイヤのR
面(011- 2)と固溶体膜の(101)面の格子配列
について検討したところ、両者の格子配列が実質的に同
一になっていることが確認され、これによりサファイヤ
基板に対して固溶体膜がエピタキシャル成長しているこ
とが確認された。
Next, the solid solution film obtained by the method of the present invention was held in the atmosphere at 1450 ° C. for 1 minute and gradually cooled to room temperature. The treated film was subjected to X-ray diffraction measurement, and the chart was compared with that of the untreated film. The result is shown in FIG. According to FIG. 5, while small ripples were observed at the peak and ground of the chart before the treatment,
Ripple disappears by applying heat treatment,
It is understood that the peak is sharp and the crystallinity of the film is improved. When the electron beam diffraction was measured on the processed film, a spot pattern was observed, and it was found that the film was single crystallized. Sapphire R
Face (011 - 2) and were examined grid array of (101) plane of the solid solution film, both the grating sequence confirmed to be substantially become the same, thereby solid solution film with respect to the sapphire substrate It was confirmed that epitaxial growth was performed.

【0023】次に、上記のようにして得られた固溶体膜
に対して、900℃の大気中で5〜60分間熱処理を行
い、各時間毎により得られた膜に対してX線回折測定を
行った。その結果を図6および図7に示した。図6およ
び図7によれば、熱処理時間を長くするに従い、固溶体
膜のピークである(101)面ピーク、および(20
2)面ピークが徐々に小さくなるに従い、それらのピー
クの両側にチタンリッチ相のサテライトピークおよびス
ズリッチ相のサテライトピークが発現した。この現象は
典型的なスピノーダル分解の発生を示すものである。因
みに電子顕微鏡により組織を観察したところ、ほぼ10
nmの間隔でラメラ状の構造に見られ、その各組織に対
してEDS(エネルギー分散型X線分析)により分析を
行ったところ、白色部分がTi組成に富み、黒色部分が
Snに富んだ組織となっていることがわかった。
Next, the solid solution film obtained as described above is heat-treated in the atmosphere at 900 ° C. for 5 to 60 minutes, and X-ray diffraction measurement is performed on the film obtained at each time. went. The results are shown in FIGS. 6 and 7. According to FIGS. 6 and 7, as the heat treatment time is increased, the peak of the solid solution film is the (101) plane peak, and the peak of (20) plane.
2) As the surface peaks gradually decreased, satellite peaks of titanium-rich phase and satellite peaks of tin-rich phase appeared on both sides of these peaks. This phenomenon indicates the occurrence of typical spinodal decomposition. By the way, when the structure was observed with an electron microscope, it was about 10
The lamella-like structure was observed at intervals of nm, and when each tissue was analyzed by EDS (energy dispersive X-ray analysis), the white portion was rich in Ti composition and the black portion was rich in Sn. I found that.

【0024】実施例2 ターゲット1としてTiO2 :SnO2 が1:1からな
る組成で密度4.0g/cm3 の焼結体を準備した。こ
のターゲットを図8に示すような反応炉内に設置すると
ともに、基板2として25mm×25mm×0.3mm
の大きさのサファイヤ基板(R面)を図8に示す位置に
配置し、炉内の圧力を5×10-5torrに設定した。
そしてターゲットに対してアルゴンイオンを照射し、タ
ーゲットよりスパッタした。一方、基板1に対して図8
に示すようにアルゴンで希釈した酸素イオンビームを照
射し、そのエネルギー値を100〜300eVで、15
0μA/cm2 、250μA/cm2 とした。この状態
で、3時間成膜を行ったところ、3000Åの膜が生成
された。
Example 2 As the target 1, a sintered body having a composition of TiO 2 : SnO 2 of 1: 1 and a density of 4.0 g / cm 3 was prepared. This target was placed in a reaction furnace as shown in FIG. 8 and the substrate 2 was 25 mm × 25 mm × 0.3 mm.
The sapphire substrate (R surface) having the size of 5 was arranged at the position shown in FIG. 8, and the pressure in the furnace was set to 5 × 10 −5 torr.
Then, the target was irradiated with argon ions and sputtered from the target. On the other hand, FIG.
As shown in FIG. 5, the oxygen ion beam diluted with argon is irradiated, and the energy value is 100 to 300 eV.
0μA / cm 2, it was 250μA / cm 2. When film formation was performed for 3 hours in this state, a film of 3000 Å was formed.

【0025】得られた膜に対して、CuKα−X線回折
測定を行った。その結果を図9に示した。図9から明ら
かなように、TiO2 −SnO2(101)面ピークが
認められ、膜自体が(101)面方向に配向しているこ
とがわかった。
CuKα-X-ray diffraction measurement was performed on the obtained film. The results are shown in Fig. 9. As is clear from FIG. 9, a TiO 2 —SnO 2 (101) plane peak was observed, and it was found that the film itself was oriented in the (101) plane direction.

【0026】得られた膜に対して、1450℃の大気中
で1分間保持し、室温まで徐冷した。その後、900℃
の大気中で60分間熱処理を行った。得られた膜の対し
てX線回折測定を行ったところ、実施例1と同様にチタ
ンリッチ相のサテライトピークおよびスズリッチ相のサ
テライトピークが認めれ、スピノーダル分解が発生した
ことを確認した。
The obtained film was held in the atmosphere at 1450 ° C. for 1 minute and gradually cooled to room temperature. Then 900 ° C
Heat treatment was performed for 60 minutes in the atmosphere. When an X-ray diffraction measurement was performed on the obtained film, a satellite peak of a titanium-rich phase and a satellite peak of a tin-rich phase were observed as in Example 1, and it was confirmed that spinodal decomposition occurred.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の方法によれ
ば、従来のゾル−ゲル法等に比較して低温で且つ高速成
膜で非常に結晶性の高いTiO2 −SnO2 の固溶体膜
を作成することができるとともに、熱処理によりその結
晶性をさらに高めることができる。さらにこの結晶性の
高い固溶体膜に対して熱処理によりスピノーダル分解を
安定して生じさせることができるとともに均質な組織を
生成することができる。
As described above in detail, according to the method of the present invention, a solid solution of TiO 2 —SnO 2 having a very high crystallinity at a low temperature and a high speed film formation as compared with the conventional sol-gel method or the like. A film can be formed and its crystallinity can be further enhanced by heat treatment. Further, by heat-treating the solid solution film having high crystallinity, spinodal decomposition can be stably generated and a homogeneous structure can be generated.

【0028】これによりスピノーダル分解を利用した微
細組織によりセンサ素子やその他の機能性酸化膜として
その実用化を進めることができる。
As a result, the microstructure utilizing spinodal decomposition can be put to practical use as a sensor element or other functional oxide film.

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

【図1】本発明のTiO2 −SnO2 膜を作成する装置
の概略配置図である。
FIG. 1 is a schematic layout diagram of an apparatus for producing a TiO 2 —SnO 2 film of the present invention.

【図2】本発明の方法により得られたTiO2 −SnO
2 膜の基板温度に対するX線回折チャートの変化を示す
図である。
FIG. 2 TiO 2 —SnO obtained by the method of the present invention
It is a figure which shows the change of the X-ray diffraction chart with respect to the substrate temperature of 2 films.

【図3】比較法により得られたTiO2 −SnO2 膜の
X線光電子分光分析チャート(440〜470eV)を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an X-ray photoelectron spectroscopy analysis chart (440 to 470 eV) of a TiO 2 —SnO 2 film obtained by a comparison method.

【図4】比較法により得られたTiO2 −SnO2 膜の
X線光電子分光分析チャート(470〜500eV)を
示す図である。
FIG. 4 is a view showing an X-ray photoelectron spectroscopy analysis chart (470 to 500 eV) of a TiO 2 —SnO 2 film obtained by a comparison method.

【図5】成膜工程後の膜と、熱処理後の膜のX線回折チ
ャートを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing X-ray diffraction charts of a film after a film forming process and a film after a heat treatment.

【図6】スピノーダル分解工程における膜の熱処理時間
に対するX線回折チャート(2θ=30〜40°)の変
化を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing changes in an X-ray diffraction chart (2θ = 30 to 40 °) with respect to heat treatment time of a film in a spinodal decomposition step.

【図7】スピノーダル分解工程における膜の熱処理時間
に対するX線回折チャート(2θ=70〜80°)の変
化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing changes in the X-ray diffraction chart (2θ = 70 to 80 °) with respect to the heat treatment time of the film in the spinodal decomposition step.

【図8】本発明のTiO2 −SnO2 膜を作成する装置
の他の態様を示す概略配置図である。
FIG. 8 is a schematic layout diagram showing another embodiment of the apparatus for producing a TiO 2 —SnO 2 film of the present invention.

【図9】実施例2において得られたTiO2 −SnO2
膜のX線回折チャート図である。
FIG. 9: TiO 2 —SnO 2 obtained in Example 2
It is an X-ray-diffraction chart figure of a film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 蒸着源 2 基板 3 イオンビーム 4 ヒータ 5 酸素供給手段 1 evaporation source 2 substrate 3 ion beam 4 heater 5 oxygen supply means

───────────────────────────────────────────────────── 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 13/00 503 B 7244−5G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01B 13/00 503 B 7244-5G

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】TiO2 およびSnO2 からなる蒸着源よ
り蒸着物質を蒸発させ、所定の基板表面にTiO2 −S
nO2 膜を成膜すると同時に、前記基板の成膜領域に酸
素を供給することによりTiO2 とSnO2 との固溶体
からなる膜を生成させることを特徴とするTiO2 −S
nO2 膜の製法。
1. A vapor deposition material consisting of TiO 2 and SnO 2 is vaporized to vaporize a vapor deposition material, and TiO 2 --S is deposited on a predetermined substrate surface.
simultaneously forming the nO 2 film, TiO 2 -S, characterized in that to produce a film made of a solid solution of TiO 2 and SnO 2 by supplying oxygen to the film formation region of the substrate
Manufacturing method of nO 2 film.
【請求項2】TiO2 およびSnO2 からなる蒸着源よ
り蒸着物質を蒸発させ、所定の基板表面にTiO2 −S
nO2 膜を成膜すると同時に、前記基板の成膜領域に酸
素を供給することによりTiO2 とSnO2 との固溶体
からなる膜を生成させた後、さらに該固溶体膜を135
0℃以上の酸化性雰囲気で熱処理することを特徴とする
TiO2 −SnO2 膜の製法。
2. A vapor deposition material composed of TiO 2 and SnO 2 is vaporized to vaporize a vapor deposition material, and TiO 2 --S is deposited on a predetermined substrate surface.
At the same time as forming the nO 2 film, oxygen is supplied to the film formation region of the substrate to form a film made of a solid solution of TiO 2 and SnO 2, and then the solid solution film is further formed on the substrate.
A method for producing a TiO 2 —SnO 2 film, which comprises performing a heat treatment in an oxidizing atmosphere at 0 ° C. or higher.
【請求項3】TiO2 およびSnO2 からなる蒸着源よ
り蒸着物質を蒸発させ、所定の基板表面にTiO2 −S
nO2 膜を成膜すると同時に、前記基板の成膜領域に酸
素を供給することによりTiO2 とSnO2 との固溶体
からなる膜を生成させる成膜工程と、 前記固溶体膜を酸化性雰囲気中で800℃以上で加熱し
スピノーダル分解させる分解工程とを具備することを特
徴とするTiO2 −SnO2 膜の製法。
3. A vapor deposition material composed of TiO 2 and SnO 2 is vaporized to vaporize a vapor deposition material, and TiO 2 --S is deposited on a predetermined substrate surface.
A film forming step of forming a film of a solid solution of TiO 2 and SnO 2 by supplying oxygen to the film forming region of the substrate at the same time as forming the nO 2 film, and the solid solution film in an oxidizing atmosphere. A method of producing a TiO 2 —SnO 2 film, comprising a decomposition step of heating at 800 ° C. or higher to decompose spinodal.
【請求項4】TiO2 およびSnO2 からなる蒸着源よ
り蒸着物質を蒸発させ、所定の基板表面にTiO2 −S
nO2 膜を成膜すると同時に、前記基板の成膜領域に酸
素を供給することによりTiO2 とSnO2 との固溶体
からなる膜を生成させた成膜工程と、 前記固溶体膜を1350℃以上の温度で熱処理する工程
と、 前記熱処理後の固溶体膜を酸化性雰囲気中で800℃以
上で加熱しスピノーダル分解させる工程とを具備するこ
とを特徴とするTiO2 −SnO2 膜の製法。
4. A vapor deposition material composed of TiO 2 and SnO 2 is vaporized to vaporize a vapor deposition material, and TiO 2 --S is deposited on a predetermined substrate surface.
A step of forming a film of a solid solution of TiO 2 and SnO 2 by supplying oxygen to the film formation region of the substrate at the same time as forming the nO 2 film, and forming the solid solution film at 1350 ° C. or higher. A method of manufacturing a TiO 2 —SnO 2 film, comprising: a step of heat treatment at a temperature; and a step of heating the solid solution film after the heat treatment at 800 ° C. or higher in an oxidizing atmosphere to cause spinodal decomposition.
JP5523592A 1991-03-15 1992-03-13 Production of tio2-sno2 film Pending JPH0578197A (en)

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JP7684891 1991-03-15
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001068936A1 (en) * 2000-03-13 2001-09-20 Mitsui Mining & Smelting Co.,Ltd. Method for producing composite material and composite material produced thereby
CN106564939A (en) * 2016-11-03 2017-04-19 中国检验检疫科学研究院 Method for synthesizing honeycomb SnO2 / TiO2 composite nano material

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