JPH09315857A - ペロブスカイト型酸化物膜およびその製造方法 - Google Patents

ペロブスカイト型酸化物膜およびその製造方法

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JPH09315857A
JPH09315857A JP16811696A JP16811696A JPH09315857A JP H09315857 A JPH09315857 A JP H09315857A JP 16811696 A JP16811696 A JP 16811696A JP 16811696 A JP16811696 A JP 16811696A JP H09315857 A JPH09315857 A JP H09315857A
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JP
Japan
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oxide film
substrate
type oxide
perovskite type
aqueous solution
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JP16811696A
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English (en)
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Takashi Kono
孝史 河野
Takayuki Kimura
隆幸 木村
Kazuo Hashimoto
和生 橋本
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水熱合成により、均一で結晶性に優れたペロ
ブスカイト型酸化物膜を種々のペロブスカイト型酸化物
基板上に直接形成する。 【解決手段】 水熱合成法によりペロブスカイト型酸化
物基板上にペロブスカイト型酸化物膜を形成するペロブ
スカイト型酸化物膜の製造方法、およびその製造方法に
より得られるペロブスカイト型酸化物膜である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電アクチュエー
タ、圧電センサ、焦電センサ、誘電体素子等に使用する
ことができる、ペロブスカイト型酸化物膜に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ペロブスカイト型酸化物膜は、上記のよ
うに電子材料として幅広い応用分野を有する。特に、強
誘電体であるPbTiO系材料は、その置換や添加物
の効果も含め種々検討されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、通信機器、情報
処理機器、AV、家電製品等の高性能化と小型化が進む
のと平行して、それらの機器を構成する電子部品の小型
化、軽量化が検討されており、薄膜化による性能向上が
試みられている。しかしながら、従来のセラミックス研
磨法による薄膜化では、所望の密度や組成は得られるも
のの、目的とする厚み(3〜50μm)に形成するため
には歩留りが悪く極度のコストアップとなるという課題
がある。また、曲面状等の自由な形状に形成することに
は適していなかった。
【0004】また、スパッタリング法やCVD法等の真
空プロセスを用いて薄膜化することもできるが、これら
の方法の場合、基板の種類が限られる、高温での成膜あ
るいは成膜後の熱処理が必要であり組成の制御が難し
い、膜厚を厚くする場合の量産性に乏しいという課題が
あった。
【0005】本発明は、上記課題を解決し、さらに各種
デバイスに応用可能な優れた特性を有するペロブスカイ
ト型酸化物膜を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、水熱合成法に
よりペロブスカイト型酸化物基板上にペロブスカイト型
酸化物膜を形成することを特徴とするペロブスカイト型
酸化物膜の製造方法に関する。また、本発明は前記記載
の製造方法により形成してなるペロブスカイト型酸化物
膜に関する。
【0007】本発明に使用される基板としては、表面層
に少なくとも数十オングストローム以上、好ましくは数
百オングストローム以上の厚みのペロブスカイト構造を
持つ酸化物が用いられる。また、基板表面が酸化されて
いない金属基板(例えば、Ni、アロイ、ホバール
等)、あるいはプラスチック等の有機材料からなる基板
のような場合には、これら基板上にペロブスカイト型酸
化物膜をスパッタ等により形成することにより用いられ
る。ペロブスカイト型酸化物基板の具体例としては、S
rTiO、BaTiO、CaTiO等のセラミッ
クスやTi基板上に形成したSrTiO、BaTiO
、CaTiO膜を好適に挙げることができる。
【0008】本発明において、前記基板上に水熱合成法
により形成されるペロブスカイト型酸化物膜としては、
Pb(ZrTi)O、(PbLa)(ZrTi)
、SrTiO、BaTiO、CaTiO等の
ペロブスカイト型酸化物膜を挙げることができる。また
La元素の代わりに他のランタニド系元素を使用するこ
とができる。水熱合成法により形成されるペロブスカイ
ト型酸化物膜の厚みは、特に限定されないが通常0.1
〜200μmであり、使用される目的や用途に応じて水
熱合成時の反応時間や反応温度等を適宜調整することに
より、所望の厚みとすることができる。ペロブスカイト
型酸化物基板上に水熱合成法により形成されるペロブス
カイト型酸化物膜としては、必ずしも基板と同一元素を
含む酸化物である必要はなく、例えばSrTiO、B
aTiOまたはCaTiOからなる基板上にPb
(ZrTi)Oあるいは(PbLa)(ZrTi)O
からなるペロブスカイト型酸化物膜を形成することが
でき、さらに基板を構成する元素を全く含まなくても良
く、例えばBaTiO基板上にPbZrOからなる
ペロブスカイト型酸化物膜を形成することもできる。
【発明の実施の形態】
【0009】本発明のペロブスカイト型酸化物膜をペロ
ブスカイト型酸化物基板上に形成する方法について詳述
する。基板として、SrTiO、BaTiO、Ca
TiO等のセラミックス基板あるいはTi基板上にS
rTiO、BaTiO、CaTiO等を形成した
基板を選択し、前記基板上に水熱合成法によりペロブス
カイト型酸化物膜を作成する。また、ペロブスカイト型
酸化物膜を水熱合成法により形成する際に使用されるP
b、ランタノイド系元素、Zr、Ti構成元素を含有す
る原料化合物としては、塩化物、オキシ塩化物、硝酸
塩、アルコキシド、酢酸塩、水酸化物、酸化物等が好ま
しい。このペロブスカイト型酸化物膜の形成は以下のよ
うにして行う。前記ランタノイド系元素としては、L
a、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、D
y、Ho等を挙げることができる。
【0010】まずPb(NO水溶液50mmol
/l〜500mmol/l、La(CHCOO)
溶液5mmol/l〜100mmol/l、ZrOCl
水溶液20mmol/l〜500mmol/l、Ti
Cl水溶液0.002mmol/l〜50mmol/
lおよびKOH水溶液1mol/l〜8mol/lの混
合溶液中に、前記基板を投入し、120〜200℃の温
度で、6〜24時間水熱による表面処理を行い、Pb
La1−x(ZrTi1−y1−x/4(0≦
x≦1、0≦y≦1)からなる酸化物膜を形成する。得
られたペロブスカイト型酸化物膜の結晶状態はX線回折
等により確認される。
【0011】本発明で得られるペロブスカイト型酸化物
膜を素子化する場合に使用される電極としては、特に限
定されないがコストや量産性を考慮し最適なものが選定
される。例えば、スパッタリング法によるNi、無電解
メッキ法によるNi、焼付けタイプのAg等が選択使用
される。その他、蒸着によるAl、スパッタリング法に
よるPtあるいはAu等も用いられる。なお、基板に樹
脂を用いる場合には、高温に加熱できないので焼付けタ
イプのAg電極は好ましくない。
【0012】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例についてさらに
詳細に説明する。
【0013】実施例1 Pb(NO水溶液140mmol、ZrOCl
水溶液70mmol,TiCl水溶液35mmolお
よびKOH水溶液1470mmolの混合溶液(溶液合
計量700ml)中に、SrTiO(100)単結晶
基板を設置固定し、180℃で12時間の水熱処理を行
いPb(ZrTi)Oのペロブスカイト型酸化物膜を
生成させた。その後、純水中での超音波洗浄3分間×2
回、1mol/l酢酸水溶液中で超音波洗浄3分間×2
回、およびさらに純水中で超音波洗浄3分間×2回を行
い、100℃で12時間乾燥を行った。このようにして
得られた結晶膜のXRDパターンおよびSEM写真を図
1および図2に示す。図1中、上段に得られた結晶膜の
XRDパターンを示し、Pb(ZrTi)O(PZT
と略記)のピークに黒丸を付し、下段にSrTiO
(100)単結晶のピークを示した。SrTiO
(100)単結晶上に形成した結晶膜は、SrTiO
の結晶方位の影響を受けて(100)と(001)方
向へ完全に配向していた。
【0014】実施例2 Pb(NO水溶液140mmol、La(CH
COO)水溶液14mmol、ZrOCl水溶液7
0mmol、TiCl水溶液1.51mmolおよび
KOH水溶液0.3molの混合溶液(溶液合計量70
0ml)中に、SrTiO(100)単結晶基板を設
置固定し、180℃で12時間の水熱処理を行い(P
b,La)(Zr,Ti)Oのペロブスカイト型酸化
物膜を生成させた。その後、純水中での超音波洗浄3分
間×2回、1mol/l酢酸水溶液中で超音波洗浄3分
間×2回、およびさらに純水中で超音波洗浄3分間×2
回を行い、100℃で12時間乾燥を行った。このよう
にして得られた結晶膜のXRDパターンを図3に示す。
図3中、上段に得られた結晶膜のXRDパターンを示
し、(Pb,La)(Zr,Ti)O(PLZTと略
記)のピークに黒丸を付し、下段にSrTiO(10
0)単結晶のピークを示した。SrTiO(100)
単結晶上に形成した結晶膜は、SrTiOの結晶方位
の影響を受けて(001)方向へ完全に配向していた。
【0015】実施例3 Pb(NO水溶液140mmol、La(CH
COO)水溶液l4mmol、ZrOCl水溶液7
0mmol、TiCl水溶液1.51mmolおよび
KOH水溶液0.3molの混合溶液(溶液合計量70
0ml)中に、BaTiO多結晶基板を設置固定し、
180℃で12時間の水熱処理を行い(Pb,La)
(Zr,Ti)Oのペロブスカイト型酸化物膜を生成
させた。その後、純水中での超音波洗浄3分間×2回、
1mol/l酢酸水溶液中で超音波洗浄3分間×2回、
およびさらに純水中で超音波洗浄3分間×2回を行い、
100℃で12時間乾燥を行った。このようにして得ら
れた結晶膜のXRDパターンを図4に示す。図4中、上
段に得られた結晶膜のXRDパターンを示し、(Pb,
La)(Zr,Ti)O(PLZTと略記)のピーク
に黒丸を付し、下段にBaTiO多結晶のピークを示
した。
【0016】実施例4 Pb(NO水溶液140mmol、La(CH
COO)水溶液14mmol、ZrOCl水溶液7
0mmol、TiCl水溶液1.51mmolおよび
KOH水溶液0.3molの混合溶液(溶液合計量70
0ml)中に、CaTiO多結晶基板を設置固定し、
180℃で12時間の水熱処理を行い(Pb,La)
(Zr,Ti)Oのペロブスカイト型酸化物膜を生成
させた。その後、純水中での超音波洗浄3分間×2回、
1mol/l酢酸水溶液中で超音波洗浄3分間×2回、
およびさらに純水中で超音波洗浄3分間×2回を行い、
100℃で12時間乾燥を行った。このようにして得ら
れた結晶膜のXRDパターンを図5に示す。図5中、上
段に得られた結晶膜のXRDパターンを示し、(Pb,
La)(Zr,Ti)O(PLZTと略記)のピーク
に黒丸を付し、下段にCaTiO多結晶のピークを示
した。
【0017】実施例5 Pb(NO水溶液140mmol、ZrOCl
水溶液70mmolおよびKOH水溶液1470mmo
lの混合溶液(溶液合計量700ml)中に、Ti基板
上に水熱処理によりBaTiO膜を形成させたBaT
iO基板を設置固定し、180℃で12時間の水熱処
理を行いPbZrOのペロブスカイト型酸化物膜を生
成させた。その後、純水中での超音波洗浄3分間×2
回、1mol/l酢酸水溶液中で超音波洗浄3分間×2
回、およびさらに純水中で超音波洗浄3分間×2回を行
い、100℃で12時間乾燥を行った。このようにして
得られた結晶膜のXRDパターンを図6に示す。図6
中、上段に得られた結晶膜のXRDパターンを示し、P
bZrO(PZと略記)のピークに黒丸を付し、下段
にTi基板に形成されたBaTiO(BT/Tiと略
記)のピークを示した。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば水熱合成に
より、比較的低温の条件下で均一で結晶性に優れたペロ
ブスカイト型酸化物膜を種々のペロブスカイト型酸化物
基板上に容易に直接形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により得られたPb(Zr,Ti)O
結晶膜のX線回折パターンを示す図である。
【図2】本発明により得られたPb(Zr,Ti)O
結晶膜の結晶の構造を示す図面に代わるSEM写真図で
ある。
【図3】本発明により得られた(Pb,La)(Zr,
Ti)O結晶膜のX線回折パターンを示す図である。
【図4】本発明により得られた(Pb,La)(Zr,
Ti)O結晶膜のX線回折パターンを示す図である。
【図5】本発明により得られた(Pb,La)(Zr,
Ti)O結晶膜のX線回折パターンを示す図である。
【図6】本発明により得られたPbZrO結晶膜のX
線回折パターンを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 37/02 H01L 41/22 A 41/24

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水熱合成法によりペロブスカイト型酸化
    物基板上にペロブスカイト型酸化物膜を形成することを
    特徴とするペロブスカイト型酸化物膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の製造方法により形成して
    なるペロブスカイト型酸化物膜。
JP16811696A 1996-05-27 1996-05-27 ペロブスカイト型酸化物膜およびその製造方法 Pending JPH09315857A (ja)

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