JPH10245298A - 結晶配向セラミックス基板及びデバイス - Google Patents
結晶配向セラミックス基板及びデバイスInfo
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- JPH10245298A JPH10245298A JP9062132A JP6213297A JPH10245298A JP H10245298 A JPH10245298 A JP H10245298A JP 9062132 A JP9062132 A JP 9062132A JP 6213297 A JP6213297 A JP 6213297A JP H10245298 A JPH10245298 A JP H10245298A
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- thin film
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- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 配向度の高い機能性薄膜を形成可能であり，
かつ安価に製造可能で，大面積のものを容易に得ること
ができる結晶配向セラミックス基板及びこれよりなるデ
バイスを提供すること。 【解決手段】 等方状ペロブスカイト型化合物多結晶ま
たは層状ペロブスカイト型化合物多結晶よりなると共に
該多結晶における少なくとも一つの結晶面が優先配向し
た結晶配向セラミックス基板であって，該基板の配向度
はロットゲーリング法で２０％以上ある。
かつ安価に製造可能で，大面積のものを容易に得ること
ができる結晶配向セラミックス基板及びこれよりなるデ
バイスを提供すること。 【解決手段】 等方状ペロブスカイト型化合物多結晶ま
たは層状ペロブスカイト型化合物多結晶よりなると共に
該多結晶における少なくとも一つの結晶面が優先配向し
た結晶配向セラミックス基板であって，該基板の配向度
はロットゲーリング法で２０％以上ある。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，強誘電体不揮発性メモリーデバ
イス，ＤＲＡＭデバイス，焦電センサ，トランジスタ，
加速度センサ，磁気センサ，ＳＱＵＩＤ等の各種デバイ
ス作製用の基板となる結晶配向セラミックス基板及びこ
れを用いたデバイスに関する。
イス，ＤＲＡＭデバイス，焦電センサ，トランジスタ，
加速度センサ，磁気センサ，ＳＱＵＩＤ等の各種デバイ
ス作製用の基板となる結晶配向セラミックス基板及びこ
れを用いたデバイスに関する。
【０００２】
【従来技術】従来，ＰＺＴ（ジルコン・チタン酸鉛）の
ような等方状ペロブスカイト型化合物よりなる機能性薄
膜や，高温超伝導体のような層状ペロブスカイト型化合
物よりなる機能性薄膜は，その結晶軸を配向させて特性
的に優れたデバイスとするために，これら化合物とエピ
タキシャル関係にあるＭｇＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，あるいはＳ
ｒＴｉＯ3 のような等方状ペロブスカイト型化合物より
なる単結晶基板の上に形成して用いることが知られてい
る。この中でも，薄膜物質と格子整合性のよいＳｒＴｉ
Ｏ3 のような等方状ペロブスカイト型化合物単結晶を基
板として用いた場合には，より結晶性・配向性に優れた
薄膜が得られている。なお，本明細書においては，いわ
ゆるペロブスカイト型化合物を等方状ペロブスカイト型
化合物と呼称する。これは，層状ペロブスカイト型化合
物と区別するためである。
ような等方状ペロブスカイト型化合物よりなる機能性薄
膜や，高温超伝導体のような層状ペロブスカイト型化合
物よりなる機能性薄膜は，その結晶軸を配向させて特性
的に優れたデバイスとするために，これら化合物とエピ
タキシャル関係にあるＭｇＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，あるいはＳ
ｒＴｉＯ3 のような等方状ペロブスカイト型化合物より
なる単結晶基板の上に形成して用いることが知られてい
る。この中でも，薄膜物質と格子整合性のよいＳｒＴｉ
Ｏ3 のような等方状ペロブスカイト型化合物単結晶を基
板として用いた場合には，より結晶性・配向性に優れた
薄膜が得られている。なお，本明細書においては，いわ
ゆるペロブスカイト型化合物を等方状ペロブスカイト型
化合物と呼称する。これは，層状ペロブスカイト型化合
物と区別するためである。
【０００３】この場合，上記単結晶基板の上に直接上記
化合物よりなる機能性薄膜を設けることができる。ま
た，上記単結晶基板の上に電極等を設け，更にその上に
上記化合物よりなる機能性薄膜を設けることもできる。
化合物よりなる機能性薄膜を設けることができる。ま
た，上記単結晶基板の上に電極等を設け，更にその上に
上記化合物よりなる機能性薄膜を設けることもできる。
【０００４】また，上記電極を設ける場合には，上記単
結晶基板の上に，エピタキシャル関係にあるＰｔのよう
な金属，ＬａＮｉＯ3 のような電気伝導性のペロブスカ
イト型化合物の導電性薄膜を形成し，該導電性薄膜の上
に，ゾルゲル法，スパッタリング法，レーザー蒸着法等
の方法で上記化合物よりなる機能性薄膜を作製する。こ
れにより，上記機能性薄膜は（上記単結晶基板に対す
る）エピタキシャル配向膜となる。
結晶基板の上に，エピタキシャル関係にあるＰｔのよう
な金属，ＬａＮｉＯ3 のような電気伝導性のペロブスカ
イト型化合物の導電性薄膜を形成し，該導電性薄膜の上
に，ゾルゲル法，スパッタリング法，レーザー蒸着法等
の方法で上記化合物よりなる機能性薄膜を作製する。こ
れにより，上記機能性薄膜は（上記単結晶基板に対す
る）エピタキシャル配向膜となる。
【０００５】具体的には，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６
０［１］３６１−６７（１９８６）において，ＰｂＴｉ
Ｏ3 配向薄膜を，エピ｛１００｝Ｐｔ／｛１００｝Ｍｇ
Ｏ単結晶上に作製することが開示されている。また，Ｊ
ｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．１６，１７０７−０８
（１９７７）において，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3 エピタキシャル配向薄膜をＳｒＴｉＯ3 単結晶上に
作製することが開示されている。
０［１］３６１−６７（１９８６）において，ＰｂＴｉ
Ｏ3 配向薄膜を，エピ｛１００｝Ｐｔ／｛１００｝Ｍｇ
Ｏ単結晶上に作製することが開示されている。また，Ｊ
ｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．１６，１７０７−０８
（１９７７）において，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3 エピタキシャル配向薄膜をＳｒＴｉＯ3 単結晶上に
作製することが開示されている。
【０００６】また，特開平６−３１０７６９号，特開平
７−３０９７００号において，層状ペロブスカイト型化
合物よりなる高温超伝導薄膜をＳｒＴｉＯ3 単結晶上に
作製することが開示されている。更に，このようにして
作られた高温超伝導薄膜を電極兼テンプレートとして，
該高温超伝導薄膜の上に等方状ペロブスカイト型構造を
有する強誘電体薄膜を作製することも知られている。ま
た，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６９〔２２〕３
４３２−３４（１９９６）には，ＬａＡｌＯ3 の単結晶
上に巨大磁気抵抗効果を有する等方状ペロブスカイト型
のＮｄ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 薄膜を設け，更にその上に
等方状ペロブスカイト型のＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 薄膜を設
けたデバイスが開示されている。
７−３０９７００号において，層状ペロブスカイト型化
合物よりなる高温超伝導薄膜をＳｒＴｉＯ3 単結晶上に
作製することが開示されている。更に，このようにして
作られた高温超伝導薄膜を電極兼テンプレートとして，
該高温超伝導薄膜の上に等方状ペロブスカイト型構造を
有する強誘電体薄膜を作製することも知られている。ま
た，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６９〔２２〕３
４３２−３４（１９９６）には，ＬａＡｌＯ3 の単結晶
上に巨大磁気抵抗効果を有する等方状ペロブスカイト型
のＮｄ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 薄膜を設け，更にその上に
等方状ペロブスカイト型のＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 薄膜を設
けたデバイスが開示されている。
【０００７】更に，層状ペロブスカイト型化合物の配向
セラミックスを設ける技術についても，Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５９〔２７〕３５４２−４５（１９
９１）及びＪ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．７２［２］２８９−
２９３（１９８９）において開示されている。
セラミックスを設ける技術についても，Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５９〔２７〕３５４２−４５（１９
９１）及びＪ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．７２［２］２８９−
２９３（１９８９）において開示されている。
【０００８】なお，上記単結晶基板としては等方状ペロ
ブスカイト型または層状ペロブスカイト型酸化物よりな
る基板の需要が高い。これは，等方状ペロブスカイト型
または層状ペロブスカイト型酸化物単結晶基板は，殆ど
の等方状ペロブスカイト型または層状ペロブスカイト型
機能性薄膜について，一軸配向及びエピタキシャル成長
が可能なテンプレートとして利用できるためである。
ブスカイト型または層状ペロブスカイト型酸化物よりな
る基板の需要が高い。これは，等方状ペロブスカイト型
または層状ペロブスカイト型酸化物単結晶基板は，殆ど
の等方状ペロブスカイト型または層状ペロブスカイト型
機能性薄膜について，一軸配向及びエピタキシャル成長
が可能なテンプレートとして利用できるためである。
【０００９】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記等方状ペ
ロブスカイト型または層状ペロブスカイト型酸化物単結
晶基板は高価であり，大面積のウエハーが得られにく
い。このため，上記単結晶基板に対して各種薄膜を形成
して作製したデバイスは低コスト化が困難である。ま
た，大面積（１００ｍｍ2 以上）のデバイスを作製した
場合には歩留まりが小さくなる。
ロブスカイト型または層状ペロブスカイト型酸化物単結
晶基板は高価であり，大面積のウエハーが得られにく
い。このため，上記単結晶基板に対して各種薄膜を形成
して作製したデバイスは低コスト化が困難である。ま
た，大面積（１００ｍｍ2 以上）のデバイスを作製した
場合には歩留まりが小さくなる。
【００１０】また，市場で得られる酸化物単結晶基板は
限定されており（等方状ペロブスカイト型化合物として
は，例えばＳｒＴｉＯ3 ，ＬａＡｌＯ3 等に限られてし
まう）。このため，エピタキシャル成長させたい機能性
薄膜と格子整合性のよい単結晶基板を入手し難いという
問題もあった。得ようとする機能性薄膜と単結晶基板と
の間の格子整合性が低い場合には機能性薄膜の配向度が
低いことから，デバイスの性能が劣ってしまう。
限定されており（等方状ペロブスカイト型化合物として
は，例えばＳｒＴｉＯ3 ，ＬａＡｌＯ3 等に限られてし
まう）。このため，エピタキシャル成長させたい機能性
薄膜と格子整合性のよい単結晶基板を入手し難いという
問題もあった。得ようとする機能性薄膜と単結晶基板と
の間の格子整合性が低い場合には機能性薄膜の配向度が
低いことから，デバイスの性能が劣ってしまう。
【００１１】本発明は，かかる問題点に鑑み，配向度の
高い機能性薄膜を形成可能であり，かつ安価に製造可能
で，大面積のものを容易に得ることができる結晶配向セ
ラミックス基板及びこれよりなるデバイスを提供しよう
とするものである。
高い機能性薄膜を形成可能であり，かつ安価に製造可能
で，大面積のものを容易に得ることができる結晶配向セ
ラミックス基板及びこれよりなるデバイスを提供しよう
とするものである。
【００１２】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，等方状ペロブス
カイト型化合物多結晶または層状ペロブスカイト型化合
物多結晶よりなると共に該多結晶における少なくとも一
つの結晶面が優先配向した結晶配向セラミックス基板で
あって，該基板の配向度はロットゲーリング法で２０％
以上あることを特徴とする結晶配向セラミックス基板に
ある。
カイト型化合物多結晶または層状ペロブスカイト型化合
物多結晶よりなると共に該多結晶における少なくとも一
つの結晶面が優先配向した結晶配向セラミックス基板で
あって，該基板の配向度はロットゲーリング法で２０％
以上あることを特徴とする結晶配向セラミックス基板に
ある。
【００１３】上記等方状ペロブスカイト型化合物として
は，ペロブスカイト型を有するいかなる複合酸化物でも
よく，例えば，ＬａＡｌＯ3 ，ＬａＮｉＯ3 ，ＢａＰｂ
Ｏ3，ＳｒＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，Ｐ
ｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，ＫＮｂＯ3 ，ＮａＮｂＯ3 ，Ｂ
ｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ，Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ，Ｐ
ｂＺｎＯ3 ，ＰｂＭｇ1/3 Ｎｂ2/3 Ｏ3 ，ＰｂＺｎ1/3
Ｎｂ2/3 Ｏ3 ，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｎ，Ｔｉ）Ｏ3 ，
（Ｃａ，Ｌｎ）ＭｎＯ3 ，（Ｓｒ，Ｎｄ）ＭｎＯ3 ，Ｂ
ａ2 ＬｎＩｒＯ6 （ここにＬｎはＬａおよび希土類元素
である），ＢａＣｅＯ3 ，ＬａＬｉＴｉ2 Ｏ6 等，およ
びこれらの化合物よりなる固溶体を挙げることができ
る。
は，ペロブスカイト型を有するいかなる複合酸化物でも
よく，例えば，ＬａＡｌＯ3 ，ＬａＮｉＯ3 ，ＢａＰｂ
Ｏ3，ＳｒＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，Ｐ
ｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，ＫＮｂＯ3 ，ＮａＮｂＯ3 ，Ｂ
ｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ，Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ，Ｐ
ｂＺｎＯ3 ，ＰｂＭｇ1/3 Ｎｂ2/3 Ｏ3 ，ＰｂＺｎ1/3
Ｎｂ2/3 Ｏ3 ，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｎ，Ｔｉ）Ｏ3 ，
（Ｃａ，Ｌｎ）ＭｎＯ3 ，（Ｓｒ，Ｎｄ）ＭｎＯ3 ，Ｂ
ａ2 ＬｎＩｒＯ6 （ここにＬｎはＬａおよび希土類元素
である），ＢａＣｅＯ3 ，ＬａＬｉＴｉ2 Ｏ6 等，およ
びこれらの化合物よりなる固溶体を挙げることができ
る。
【００１４】また，上記層状ペロブスカイト型化合物と
しては，チタン酸ビスマス，後述する層状ビスマス化合
物，ビスマスを含まない層状ペロブスカイト型構造を有
する物質，あるいはＳｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 構造の化合物等を
使用することができる。なお，これらの化合物のいずれ
を用いるかに関しては，得ようとする機能性薄膜の種類
によって決定される。
しては，チタン酸ビスマス，後述する層状ビスマス化合
物，ビスマスを含まない層状ペロブスカイト型構造を有
する物質，あるいはＳｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 構造の化合物等を
使用することができる。なお，これらの化合物のいずれ
を用いるかに関しては，得ようとする機能性薄膜の種類
によって決定される。
【００１５】なお，上記層状ビスマス化合物としては，
一般的に（Ｂｉ2 Ｏ2 ）2+（Ａm-1Ｂm Ｏ3m+1）2+で表
される物質を挙げることができる。この場合のＡはＮ
ａ，Ｓｒ，Ｐｂ，希土類元素など１〜３価の金属元素，
ＢはＴｉ，Ｎｂ，Ｔａなどの金属元素である。また，上
述のカテゴリーに含まれる物質としては，ＳｒＢｉ2 Ｎ
ｂ2 Ｏ9 ，ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ，ＢａＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ
9 ，ＢａＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ，ＢａＢｉ3 Ｔｉ2 Ｎｂ
Ｏ12，ＰｂＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 ，ＰｂＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ，
ＳｒＢｉ4Ｔｉ4 Ｏ15，ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15，ＰｂＢ
ｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15，Ｓｒ2 Ｂｉ4 Ｔｉ5 Ｏ18，Ｐｂ2 Ｂｉ
4 Ｔｉ5 Ｏ18などの多くの化合物を挙げることができ
る。また，高温超伝導材料として知られる銅を含む一連
の層状ぺロブスカイト型構造の化合物も上記カテゴリー
に含まれる。
一般的に（Ｂｉ2 Ｏ2 ）2+（Ａm-1Ｂm Ｏ3m+1）2+で表
される物質を挙げることができる。この場合のＡはＮ
ａ，Ｓｒ，Ｐｂ，希土類元素など１〜３価の金属元素，
ＢはＴｉ，Ｎｂ，Ｔａなどの金属元素である。また，上
述のカテゴリーに含まれる物質としては，ＳｒＢｉ2 Ｎ
ｂ2 Ｏ9 ，ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ，ＢａＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ
9 ，ＢａＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ，ＢａＢｉ3 Ｔｉ2 Ｎｂ
Ｏ12，ＰｂＢｉ2 Ｎｂ2 Ｏ9 ，ＰｂＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ，
ＳｒＢｉ4Ｔｉ4 Ｏ15，ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15，ＰｂＢ
ｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15，Ｓｒ2 Ｂｉ4 Ｔｉ5 Ｏ18，Ｐｂ2 Ｂｉ
4 Ｔｉ5 Ｏ18などの多くの化合物を挙げることができ
る。また，高温超伝導材料として知られる銅を含む一連
の層状ぺロブスカイト型構造の化合物も上記カテゴリー
に含まれる。
【００１６】また，Ｂｉを含まない層状ペロブスカイト
型構造を有する物質としては，Ｓｒ2 ＴｉＯ4 ，Ｓｒ3
Ｔｉ2 Ｏ7 ，Ｓｒ4 Ｔｉ3 Ｏ10，Ｃａ4 Ｔｉ3 Ｏ10，Ｃ
ａ3Ｔｉ2 Ｏ7 ，Ｓｒ2 ＲｕＯ4 ，（Ｌａ，Ｓｒ）2 Ｍ
ｎＯ4 ，（Ｌａ，Ｓｒ）2 ＣｒＯ4 ，Ｋ2 ＮｉＦ4 等
の，いわゆるＲｕｄｄｌｅｓｄｅｎ−Ｐｏｐｐｅｒ型化
合物を挙げることができる。また，Ｓｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 構
造の化合物としては，Ｓｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 ，Ｃａ2 Ｎｂ2
Ｏ7 ，Ｌａ2 Ｔｉ2 Ｏ7 ，Ｎｄ2 Ｔｉ2 Ｏ7 等を挙げる
ことができる。
型構造を有する物質としては，Ｓｒ2 ＴｉＯ4 ，Ｓｒ3
Ｔｉ2 Ｏ7 ，Ｓｒ4 Ｔｉ3 Ｏ10，Ｃａ4 Ｔｉ3 Ｏ10，Ｃ
ａ3Ｔｉ2 Ｏ7 ，Ｓｒ2 ＲｕＯ4 ，（Ｌａ，Ｓｒ）2 Ｍ
ｎＯ4 ，（Ｌａ，Ｓｒ）2 ＣｒＯ4 ，Ｋ2 ＮｉＦ4 等
の，いわゆるＲｕｄｄｌｅｓｄｅｎ−Ｐｏｐｐｅｒ型化
合物を挙げることができる。また，Ｓｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 構
造の化合物としては，Ｓｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 ，Ｃａ2 Ｎｂ2
Ｏ7 ，Ｌａ2 Ｔｉ2 Ｏ7 ，Ｎｄ2 Ｔｉ2 Ｏ7 等を挙げる
ことができる。
【００１７】上記配向度が２０％未満である場合には，
基板上に対し機能性薄膜を成長させた場合に，優れた特
性を有する程に配向した機能性薄膜を得ることが困難と
なるおそれがある。更に，より好ましくは上記配向度は
５０％以上あることが好ましい。このような結晶配向セ
ラミックス基板に対し，下記に述べるような性質を有す
る機能性薄膜を形成することにより，例えば残留分極量
が大きく，疲労し難い強誘電体メモリー等のデバイスを
低コストで得ることができる。
基板上に対し機能性薄膜を成長させた場合に，優れた特
性を有する程に配向した機能性薄膜を得ることが困難と
なるおそれがある。更に，より好ましくは上記配向度は
５０％以上あることが好ましい。このような結晶配向セ
ラミックス基板に対し，下記に述べるような性質を有す
る機能性薄膜を形成することにより，例えば残留分極量
が大きく，疲労し難い強誘電体メモリー等のデバイスを
低コストで得ることができる。
【００１８】なお，上記機能性薄膜とは，機能や特性が
結晶方位依存性を有する物質であり，誘電体材料，焦電
体材料，圧電体材料，強誘電体材料，磁性材料，イオン
伝導性材料，電子伝導性材料，熱電材料，耐磨耗性材料
等として利用可能な物質よりなる薄膜である。
結晶方位依存性を有する物質であり，誘電体材料，焦電
体材料，圧電体材料，強誘電体材料，磁性材料，イオン
伝導性材料，電子伝導性材料，熱電材料，耐磨耗性材料
等として利用可能な物質よりなる薄膜である。
【００１９】更に，上記配向度が８０％以上である場合
には，高温超伝導材料素子として使用可能なデバイスを
作製した場合，特に優れた性能を発揮するデバイスを得
ることができる。また，電気伝導性に異方性のある機能
性薄膜を設けることにより，電気伝導性異方性素子とし
て機能するデバイスを作製することができる。
には，高温超伝導材料素子として使用可能なデバイスを
作製した場合，特に優れた性能を発揮するデバイスを得
ることができる。また，電気伝導性に異方性のある機能
性薄膜を設けることにより，電気伝導性異方性素子とし
て機能するデバイスを作製することができる。
【００２０】次に，上記結晶配向セラミックス基板を製
造するに当たっては，層状ペロブスカイト型化合物より
なる板状粒子をホスト材料Ａとして，一軸加圧，押出
し，テープ成形，圧延，フィルタープレスなどの方法で
配向させ，これを加熱することによりこの表面で，ホス
ト材料Ａと共に混合した等方状または層状ペロブスカイ
ト型化合物よりなるゲスト材料Ｂの原料から該ゲスト材
料Ｂの少なくとも一部を生成させると共に，ホスト材料
Ａの結晶面または結晶軸の配向を利用してゲスト材料Ｂ
の結晶面または結晶軸を配向させることが好ましい。ま
た，上記原料の代わりに微細なゲスト材料Ｂを用いて，
ホスト材料Ａの表面に接触したゲスト材料Ｂの結晶面ま
たは結晶軸を配向させることもできる。
造するに当たっては，層状ペロブスカイト型化合物より
なる板状粒子をホスト材料Ａとして，一軸加圧，押出
し，テープ成形，圧延，フィルタープレスなどの方法で
配向させ，これを加熱することによりこの表面で，ホス
ト材料Ａと共に混合した等方状または層状ペロブスカイ
ト型化合物よりなるゲスト材料Ｂの原料から該ゲスト材
料Ｂの少なくとも一部を生成させると共に，ホスト材料
Ａの結晶面または結晶軸の配向を利用してゲスト材料Ｂ
の結晶面または結晶軸を配向させることが好ましい。ま
た，上記原料の代わりに微細なゲスト材料Ｂを用いて，
ホスト材料Ａの表面に接触したゲスト材料Ｂの結晶面ま
たは結晶軸を配向させることもできる。
【００２１】この製造方法において，ゲスト材料Ｂの結
晶はホスト材料Ａの表面における結晶格子をテンプレー
トとして成長する。即ち，ゲスト材料Ｂの結晶の少なく
とも一部は，ホスト材料Ａの結晶格子と整合性がある状
態でエピタキシャル生成する。従って，ゲスト材料Ｂの
結晶そのものが配向しやすいか配向し難いかにかかわら
ず，上記ゲスト材料Ｂの少なくとも一部は配向した状態
で結晶となる。
晶はホスト材料Ａの表面における結晶格子をテンプレー
トとして成長する。即ち，ゲスト材料Ｂの結晶の少なく
とも一部は，ホスト材料Ａの結晶格子と整合性がある状
態でエピタキシャル生成する。従って，ゲスト材料Ｂの
結晶そのものが配向しやすいか配向し難いかにかかわら
ず，上記ゲスト材料Ｂの少なくとも一部は配向した状態
で結晶となる。
【００２２】また，微細なゲスト材料Ｂを用いた場合に
は上記ホスト材料Ａの表面でゲスト材料Ｂを生成させな
くとも，上記ホスト材料Ａの表面に接触したゲスト材料
Ｂが拡散によってエピタキシャル配向する。そして，上
記ホスト材料Ａとして，形状異方性を有し，より配向し
やすい物質を用いることにより，ゲスト材料Ｂが配向し
た状態にあるセラミックスを容易に得ることができる。
また，結晶配向セラミックス基板としてホスト材料Ａそ
のものを用いる場合には，該ホスト材料Ａを配向させて
加熱により焼結するだけでよい。
は上記ホスト材料Ａの表面でゲスト材料Ｂを生成させな
くとも，上記ホスト材料Ａの表面に接触したゲスト材料
Ｂが拡散によってエピタキシャル配向する。そして，上
記ホスト材料Ａとして，形状異方性を有し，より配向し
やすい物質を用いることにより，ゲスト材料Ｂが配向し
た状態にあるセラミックスを容易に得ることができる。
また，結晶配向セラミックス基板としてホスト材料Ａそ
のものを用いる場合には，該ホスト材料Ａを配向させて
加熱により焼結するだけでよい。
【００２３】なお，上記ホスト材料Ａとしては，配向結
晶を得やすいチタン酸ビスマス，ビスマス層状構造化合
物，及び一般のＲ−Ｐ型構造（ルドルスデン−ポッパー
［Ｒｕｄｄｌｅｓｄｅｎ−Ｐｏｐｐｅｒ］型層状ペロブ
スカイト構造）化合物を用いることができる。また，上
記ゲスト材料Ｂとしては，得ようとするデバイスに応じ
た機能性薄膜を形成可能な物質より選択する。
晶を得やすいチタン酸ビスマス，ビスマス層状構造化合
物，及び一般のＲ−Ｐ型構造（ルドルスデン−ポッパー
［Ｒｕｄｄｌｅｓｄｅｎ−Ｐｏｐｐｅｒ］型層状ペロブ
スカイト構造）化合物を用いることができる。また，上
記ゲスト材料Ｂとしては，得ようとするデバイスに応じ
た機能性薄膜を形成可能な物質より選択する。
【００２４】また，上記製造方法においては，ホスト材
料Ａに添加物を加えることもできる。ここに上記添加物
は，ホスト材料Ａと反応してゲスト材料Ｂとなる物質，
またはホスト材料Ａと反応して，ゲスト材料Ｂと同様の
等方状ペロブスカイト型構造を有する材料Ｃとなる物質
である。これによれば，ゲスト材料Ｂのみよりなる結晶
配向セラミックス基板を得ることができる。または，ゲ
スト材料Ｂ及びこれと同様の結晶構造を有する材料Ｃあ
るいはゲスト材料Ｂと材料Ｃとの固溶体よりなる結晶配
向セラミックス基板を得ることができる。
料Ａに添加物を加えることもできる。ここに上記添加物
は，ホスト材料Ａと反応してゲスト材料Ｂとなる物質，
またはホスト材料Ａと反応して，ゲスト材料Ｂと同様の
等方状ペロブスカイト型構造を有する材料Ｃとなる物質
である。これによれば，ゲスト材料Ｂのみよりなる結晶
配向セラミックス基板を得ることができる。または，ゲ
スト材料Ｂ及びこれと同様の結晶構造を有する材料Ｃあ
るいはゲスト材料Ｂと材料Ｃとの固溶体よりなる結晶配
向セラミックス基板を得ることができる。
【００２５】なお，上記ホスト材料Ａとゲスト材料Ｂと
の組み合わせ例を以下に示す。ホスト材料Ａとしては，
Ｓｒ2 ＴｉＯ4 ，Ｓｒ3 Ｔｉ2 Ｏ7 等を用いた場合には
ＳｒＴｉＯ3 ，（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 よりなる結晶配
向セラミックス基板を得ることができる。なお，上記結
晶配向セラミックス基板は擬立方晶における｛１００｝
面が配向した状態にある。
の組み合わせ例を以下に示す。ホスト材料Ａとしては，
Ｓｒ2 ＴｉＯ4 ，Ｓｒ3 Ｔｉ2 Ｏ7 等を用いた場合には
ＳｒＴｉＯ3 ，（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 よりなる結晶配
向セラミックス基板を得ることができる。なお，上記結
晶配向セラミックス基板は擬立方晶における｛１００｝
面が配向した状態にある。
【００２６】また，上記ホスト材料Ａとして，Ｂｉ4 Ｔ
ｉ3 Ｏ12等を用いた場合には，Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ
3 ，Ｂｉ0.5 （Ｎａ，Ｋ）0.5 ＴｉＯ3 ，（Ｐｂ，Ｂ
ｉ）（Ｎｉ，Ｔｉ）Ｏ3 よりなる結晶配向セラミックス
基板を得ることができる。なお，上記結晶配向セラミッ
クス基板は擬立方晶における｛１００｝面が配向した状
態にある。
ｉ3 Ｏ12等を用いた場合には，Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ
3 ，Ｂｉ0.5 （Ｎａ，Ｋ）0.5 ＴｉＯ3 ，（Ｐｂ，Ｂ
ｉ）（Ｎｉ，Ｔｉ）Ｏ3 よりなる結晶配向セラミックス
基板を得ることができる。なお，上記結晶配向セラミッ
クス基板は擬立方晶における｛１００｝面が配向した状
態にある。
【００２７】また，上記ホスト材料Ａとして，Ｓｒ2 Ｎ
ｂ2 Ｏ7 構造であるＬａ2 Ｔｉ2 Ｏ7 等を用いた場合に
は，ＬａＬｉＴｉ2 Ｏ6 ，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｎ，Ｔ
ｉ）Ｏ3 よりなる結晶配向セラミックス基板を得ること
ができる。なお，上記結晶配向セラミックス基板は擬立
方晶における｛１１０｝面が配向した状態にある。
ｂ2 Ｏ7 構造であるＬａ2 Ｔｉ2 Ｏ7 等を用いた場合に
は，ＬａＬｉＴｉ2 Ｏ6 ，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｎ，Ｔ
ｉ）Ｏ3 よりなる結晶配向セラミックス基板を得ること
ができる。なお，上記結晶配向セラミックス基板は擬立
方晶における｛１１０｝面が配向した状態にある。
【００２８】次に，上記ロットゲーリング法につき，以
下に説明する。ロットゲーリング法により得られた結晶
配向セラミックスの結晶配向度Ｑ（ＨＫＬ）は，以下の
数１により定義される。
下に説明する。ロットゲーリング法により得られた結晶
配向セラミックスの結晶配向度Ｑ（ＨＫＬ）は，以下の
数１により定義される。
【００２９】
【数１】
【００３０】ここに，Ｉ（ＨＫＬ）は結晶配向セラミッ
クスにおける結晶面（ＨＫＬ）からのＸ線回折強度であ
る。一方，Ｉ0 （ＨＫＬ）は，上記結晶配向セラミック
スと同一組成の同一化合物であり，かつ無配向の多結晶
セラミックスにおける結晶面（ＨＫＬ）からのＸ線回折
強度である。また，Σ´Ｉ（ＨＫＬ）はＩ（１００），
Ｉ（２００），Ｉ（３００）等，結晶配向セラミックス
における各結晶配向面からのＸ線回折強度の総和であ
る。一方，ΣＩ0 （ｈｋｌ）は，上記無配向の多結晶セ
ラミックスにおける全ての結晶面（ｈｋｌ）からのＸ線
回折強度の総和である。なお，Ｑ（ＨＫＬ）の値は無配
向の場合に０％，全ての結晶粒子が配向している場合に
１００％となるよう規格化してある。
クスにおける結晶面（ＨＫＬ）からのＸ線回折強度であ
る。一方，Ｉ0 （ＨＫＬ）は，上記結晶配向セラミック
スと同一組成の同一化合物であり，かつ無配向の多結晶
セラミックスにおける結晶面（ＨＫＬ）からのＸ線回折
強度である。また，Σ´Ｉ（ＨＫＬ）はＩ（１００），
Ｉ（２００），Ｉ（３００）等，結晶配向セラミックス
における各結晶配向面からのＸ線回折強度の総和であ
る。一方，ΣＩ0 （ｈｋｌ）は，上記無配向の多結晶セ
ラミックスにおける全ての結晶面（ｈｋｌ）からのＸ線
回折強度の総和である。なお，Ｑ（ＨＫＬ）の値は無配
向の場合に０％，全ての結晶粒子が配向している場合に
１００％となるよう規格化してある。
【００３１】本発明の作用につき，以下に説明する。本
発明にかかる結晶配向セラミックス基板は，各結晶粒が
配向した状態にある多結晶の基板である。また，その配
向度はロットゲーリング法によれば，２０％以上であ
る。
発明にかかる結晶配向セラミックス基板は，各結晶粒が
配向した状態にある多結晶の基板である。また，その配
向度はロットゲーリング法によれば，２０％以上であ
る。
【００３２】このため，上記結晶配向セラミックス基板
の結晶格子に対して，機能性薄膜を結晶軸を配向させた
状態で作製することができる。従って，上記結晶配向セ
ラミックス基板と同程度に配向した機能性薄膜をその表
面に形成することができる。その上，上記結晶配向セラ
ミックス基板は多結晶の物質であるため，単結晶基板と
比較して製造コストを安価とすることができ，また大面
積の基板を容易に作製することができる。従って，大面
積のデバイスを作製する場合に歩留まりが向上する。
の結晶格子に対して，機能性薄膜を結晶軸を配向させた
状態で作製することができる。従って，上記結晶配向セ
ラミックス基板と同程度に配向した機能性薄膜をその表
面に形成することができる。その上，上記結晶配向セラ
ミックス基板は多結晶の物質であるため，単結晶基板と
比較して製造コストを安価とすることができ，また大面
積の基板を容易に作製することができる。従って，大面
積のデバイスを作製する場合に歩留まりが向上する。
【００３３】また，上記結晶配向セラミックス基板は，
単結晶基板の場合と比較して上記機能性薄膜を設ける際
の結晶化温度を低くすることができる。よって，上記機
能性薄膜の配向度をより高めることができ，優れたデバ
イスとなすことができる。更に，基板に対し機能性薄膜
を設けデバイスとする場合，本発明にかかる結晶配向セ
ラミックス基板を用いることにより，両者の固溶範囲を
大きく変えることができるため，均一な組成，かつ機能
性薄膜に対する格子整合性に優れた最適な基板を選択可
能となる。よって，優れたデバイスを得ることができ
る。なお，上記結晶配向セラミックス基板は熱処理によ
って充分に焼結緻密化させた後，表面を研磨により平滑
にした後，機能性薄膜を表面に作製するのが好ましい。
単結晶基板の場合と比較して上記機能性薄膜を設ける際
の結晶化温度を低くすることができる。よって，上記機
能性薄膜の配向度をより高めることができ，優れたデバ
イスとなすことができる。更に，基板に対し機能性薄膜
を設けデバイスとする場合，本発明にかかる結晶配向セ
ラミックス基板を用いることにより，両者の固溶範囲を
大きく変えることができるため，均一な組成，かつ機能
性薄膜に対する格子整合性に優れた最適な基板を選択可
能となる。よって，優れたデバイスを得ることができ
る。なお，上記結晶配向セラミックス基板は熱処理によ
って充分に焼結緻密化させた後，表面を研磨により平滑
にした後，機能性薄膜を表面に作製するのが好ましい。
【００３４】以上のように，本発明によれば，配向度の
高い機能性薄膜を形成可能であり，かつ安価に製造可能
で，大面積のものを容易に得ることができる結晶配向セ
ラミックス基板を提供することができる。
高い機能性薄膜を形成可能であり，かつ安価に製造可能
で，大面積のものを容易に得ることができる結晶配向セ
ラミックス基板を提供することができる。
【００３５】次に，上記優先配向した結晶面は等方状ペ
ロブスカイト型化合物の擬立方晶表示の｛１００｝面，
または層状ペロブスカイト型化合物の擬立方晶表示の
｛００１｝面であることが好ましい。これにより，メモ
リデバイスの高容量化，耐疲労特性向上，電子伝導性向
上などの効果を高めることができる。また，光学デバイ
スの場合，二軸配向した等方状ペロブスカイト型化合物
の基板が好ましい。この際はＳｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 型構造の
化合物の，短冊状ホスト材料Ａを用いて作製できる。
ロブスカイト型化合物の擬立方晶表示の｛１００｝面，
または層状ペロブスカイト型化合物の擬立方晶表示の
｛００１｝面であることが好ましい。これにより，メモ
リデバイスの高容量化，耐疲労特性向上，電子伝導性向
上などの効果を高めることができる。また，光学デバイ
スの場合，二軸配向した等方状ペロブスカイト型化合物
の基板が好ましい。この際はＳｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 型構造の
化合物の，短冊状ホスト材料Ａを用いて作製できる。
【００３６】また，請求項２の発明は，等方状ペロブス
カイト型化合物多結晶または層状ペロブスカイト型化合
物多結晶よりなる結晶配向セラミックス基板と，該結晶
配向セラミックス基板上に等方状ペロブスカイト型化合
物多結晶または層状ペロブスカイト型化合物多結晶より
なる機能性薄膜を設けた構造を含むデバイスであって，
上記結晶配向セラミックス基板は，これを構成する多結
晶の少なくとも一つの結晶面が優先配向した状態にあ
り，かつ該基板の配向度はロットゲーリング法で２０％
以上あることを特徴とするデバイスにある。
カイト型化合物多結晶または層状ペロブスカイト型化合
物多結晶よりなる結晶配向セラミックス基板と，該結晶
配向セラミックス基板上に等方状ペロブスカイト型化合
物多結晶または層状ペロブスカイト型化合物多結晶より
なる機能性薄膜を設けた構造を含むデバイスであって，
上記結晶配向セラミックス基板は，これを構成する多結
晶の少なくとも一つの結晶面が優先配向した状態にあ
り，かつ該基板の配向度はロットゲーリング法で２０％
以上あることを特徴とするデバイスにある。
【００３７】上記機能性薄膜とは，前述したごとく，機
能や特性が結晶方位依存性を有する物質であり，誘電体
材料，焦電体材料，圧電体材料，強誘電体材料，磁性材
料，イオン伝導性材料，電子伝導性材料，熱電材料，耐
磨耗性材料等として利用可能な物質よりなる薄膜であ
る。そして，上記デバイスとしての能力は上記機能性薄
膜の種類により決定される。
能や特性が結晶方位依存性を有する物質であり，誘電体
材料，焦電体材料，圧電体材料，強誘電体材料，磁性材
料，イオン伝導性材料，電子伝導性材料，熱電材料，耐
磨耗性材料等として利用可能な物質よりなる薄膜であ
る。そして，上記デバイスとしての能力は上記機能性薄
膜の種類により決定される。
【００３８】上記デバイスの具体例を以下に例示する。
なお，ここに挙げた化合物が機能性薄膜となる。まず，
Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＳｒＢｉ2 Ｔ
ａ2 Ｏ9 等を用いることにより強誘電体不揮発メモリー
デバイスを得ることができる。また，（Ｓｒ，Ｂａ）Ｔ
ｉＯ3 ，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を用いるこ
とにより，ＤＲＡＭデバイスを得ることができる。
なお，ここに挙げた化合物が機能性薄膜となる。まず，
Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＳｒＢｉ2 Ｔ
ａ2 Ｏ9 等を用いることにより強誘電体不揮発メモリー
デバイスを得ることができる。また，（Ｓｒ，Ｂａ）Ｔ
ｉＯ3 ，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を用いるこ
とにより，ＤＲＡＭデバイスを得ることができる。
【００３９】（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 等を用いることに
より焦電センサを，半導性ＳｒＴｉＯ3 ，半導性ＢａＴ
ｉＯ3 を用いることによりトランジスタ（ＦＥＴ等）を
得ることができる。Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，Ｂｉ0.5
Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 等を用いることにより加速度センサを
得ることができる。
より焦電センサを，半導性ＳｒＴｉＯ3 ，半導性ＢａＴ
ｉＯ3 を用いることによりトランジスタ（ＦＥＴ等）を
得ることができる。Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，Ｂｉ0.5
Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 等を用いることにより加速度センサを
得ることができる。
【００４０】また，Ｎｄ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 のように
（Ｌｎ，Ａ）ＭｎＯ3 を用いることによって磁気センサ
を得ることができる。ここで，Ｌｎは希土類元素，Ａは
アルカリ土類元素である。また，ＬａＬｉＴｉ2 Ｏ6 ，
ＢａＣｅＯ3 等を用いることにより，イオン伝導性デバ
イス（化学センサ，電池素子等）を得ることができる。
（Ｌｎ，Ａ）ＭｎＯ3 を用いることによって磁気センサ
を得ることができる。ここで，Ｌｎは希土類元素，Ａは
アルカリ土類元素である。また，ＬａＬｉＴｉ2 Ｏ6 ，
ＢａＣｅＯ3 等を用いることにより，イオン伝導性デバ
イス（化学センサ，電池素子等）を得ることができる。
【００４１】また，ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-a ，Ｂｉ2 Ｓｒ
2 Ｃａn-1 Ｃｕn Ｏx 等を用いることにより，ＳＱＵＩ
Ｄなどの超伝導デバイスを得ることができる。あるいは
上記の化合物を複数選択し，機能性薄膜を形成すること
により，複合的な機能を有する各種デバイスを作製する
こともできる。なお，上記結晶配向基板についての詳細
は請求項１と同様である。
2 Ｃａn-1 Ｃｕn Ｏx 等を用いることにより，ＳＱＵＩ
Ｄなどの超伝導デバイスを得ることができる。あるいは
上記の化合物を複数選択し，機能性薄膜を形成すること
により，複合的な機能を有する各種デバイスを作製する
こともできる。なお，上記結晶配向基板についての詳細
は請求項１と同様である。
【００４２】また，上記デバイスとしては，上記結晶配
向基板に対し機能性薄膜の他にも，例えば電極，配線構
造を形成されたものもある。また，例えば，電気絶縁性
の結晶配向セラミックス基板に対し，得ようとするデバ
イスの都合上から基板が電気伝導性を有することを必要
とする際には，ＬａＮｉＯ3 ，Ｌａ（Ｎｉ，Ｃｏ）
Ｏ3 ，（Ｓｒ，Ｃａ）ＲｕＯ3 ，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ
3 ，ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 等よりなる薄膜状の電極を
予め上記結晶配向セラミックス基板上に対しエピタキシ
ャル成長させることが好ましい。
向基板に対し機能性薄膜の他にも，例えば電極，配線構
造を形成されたものもある。また，例えば，電気絶縁性
の結晶配向セラミックス基板に対し，得ようとするデバ
イスの都合上から基板が電気伝導性を有することを必要
とする際には，ＬａＮｉＯ3 ，Ｌａ（Ｎｉ，Ｃｏ）
Ｏ3 ，（Ｓｒ，Ｃａ）ＲｕＯ3 ，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ
3 ，ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 等よりなる薄膜状の電極を
予め上記結晶配向セラミックス基板上に対しエピタキシ
ャル成長させることが好ましい。
【００４３】本発明にかかる作用効果につき説明する。
本発明におけるデバイスは，多結晶よりなる結晶配向セ
ラミックス基板に対し機能性薄膜を設けた構造を含んで
おり，かつ上記結晶配向セラミックス基板の配向度はロ
ットゲーリング法で２０％以上である。このため，上記
機能性薄膜は上記結晶配向セラミックス基板の配向度を
引き継ぐことができる。即ち，上記機能性薄膜も上記基
板と同様に配向した状態となる。よって，本発明にかか
るデバイスは，上記機能性薄膜が結晶配向に依存する各
種特性に優れたものとなる。
本発明におけるデバイスは，多結晶よりなる結晶配向セ
ラミックス基板に対し機能性薄膜を設けた構造を含んで
おり，かつ上記結晶配向セラミックス基板の配向度はロ
ットゲーリング法で２０％以上である。このため，上記
機能性薄膜は上記結晶配向セラミックス基板の配向度を
引き継ぐことができる。即ち，上記機能性薄膜も上記基
板と同様に配向した状態となる。よって，本発明にかか
るデバイスは，上記機能性薄膜が結晶配向に依存する各
種特性に優れたものとなる。
【００４４】そして，上記結晶配向セラミックス基板は
多結晶よりなることから，単結晶基板と比較して製造コ
ストを安価とすることができ，また大面積の基板を容易
に作製することができる。従って，大面積のデバイスを
作製することができる。また，上記結晶配向セラミック
ス基板は，単結晶基板の場合と比較して上記機能性薄膜
を設ける際の結晶化温度を低くすることができる。よっ
て，上記機能性薄膜の配向度をより高めることができ，
優れたデバイスとなすことができる。
多結晶よりなることから，単結晶基板と比較して製造コ
ストを安価とすることができ，また大面積の基板を容易
に作製することができる。従って，大面積のデバイスを
作製することができる。また，上記結晶配向セラミック
ス基板は，単結晶基板の場合と比較して上記機能性薄膜
を設ける際の結晶化温度を低くすることができる。よっ
て，上記機能性薄膜の配向度をより高めることができ，
優れたデバイスとなすことができる。
【００４５】以上のように，本発明によれば，配向度の
高い機能性薄膜が形成され，かつ安価に製造可能で，大
面積のものを容易に得ることができるデバイスを提供す
ることができる。
高い機能性薄膜が形成され，かつ安価に製造可能で，大
面積のものを容易に得ることができるデバイスを提供す
ることができる。
【００４６】
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる結晶配向セラミックス基板
及びこれを用いたデバイスにつき，説明する。本例の結
晶配向セラミックス基板はＢｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 の
多結晶よりなると共に，該多結晶における擬立方晶の
｛１００｝面が優先配向した結晶配向セラミックス基板
である。該基板の配向度はロットゲーリング法で２０％
以上である。また，本例のセラミックス基板により作製
されたデバイスは，上記基板の表面に，Ｐｂ（Ｚｒ0.53
Ｔｉ0.47）Ｏ3 よりなる機能性薄膜を設けてなる。この
デバイスは不揮発性メモリーデバイスとして利用可能で
ある。
及びこれを用いたデバイスにつき，説明する。本例の結
晶配向セラミックス基板はＢｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 の
多結晶よりなると共に，該多結晶における擬立方晶の
｛１００｝面が優先配向した結晶配向セラミックス基板
である。該基板の配向度はロットゲーリング法で２０％
以上である。また，本例のセラミックス基板により作製
されたデバイスは，上記基板の表面に，Ｐｂ（Ｚｒ0.53
Ｔｉ0.47）Ｏ3 よりなる機能性薄膜を設けてなる。この
デバイスは不揮発性メモリーデバイスとして利用可能で
ある。
【００４７】次に，上記結晶配向セラミックス基板の製
造方法につき説明する。Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12よりなるホス
ト材料Ａ（板状粒子）と，Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ，
Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 をモル比で，１：
３：１：９：３となるように秤量した。次に，これらの
材料に対しトルエンとエタノールとを加えて，２０時
間，ボールミル混合し，スラリーとした。
造方法につき説明する。Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12よりなるホス
ト材料Ａ（板状粒子）と，Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ，
Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 をモル比で，１：
３：１：９：３となるように秤量した。次に，これらの
材料に対しトルエンとエタノールとを加えて，２０時
間，ボールミル混合し，スラリーとした。
【００４８】上記スラリーにバインダーと可塑剤とを加
えて更に１時間混合し，該混合物よりドクターブレード
成形機を用いてテープ成形体を作製した。上記テープ成
形体を複数枚積層し，これらを圧着，その後圧延を施
し，プレート状成形体とした。
えて更に１時間混合し，該混合物よりドクターブレード
成形機を用いてテープ成形体を作製した。上記テープ成
形体を複数枚積層し，これらを圧着，その後圧延を施
し，プレート状成形体とした。
【００４９】上記プレート状成形体を温度７００℃で加
熱・脱脂した後，ＣＩＰ成形（４０００ｋｇ／ｃｍ2 ）
を施した。得られた上記成形体を温度１１５０℃，１０
時間にて焼成，相対密度が９８％，擬立方晶｛１００｝
面の配向度が９５％のＢｉ0.5 Ｎａ0.5 Ｔｉ焼結体を得
た。この焼結体を表面研磨したところ，上記配向度は９
０％となった。以上により，本例にかかる結晶配向セラ
ミックス基板であるＢＮＴ基板を得た。
熱・脱脂した後，ＣＩＰ成形（４０００ｋｇ／ｃｍ2 ）
を施した。得られた上記成形体を温度１１５０℃，１０
時間にて焼成，相対密度が９８％，擬立方晶｛１００｝
面の配向度が９５％のＢｉ0.5 Ｎａ0.5 Ｔｉ焼結体を得
た。この焼結体を表面研磨したところ，上記配向度は９
０％となった。以上により，本例にかかる結晶配向セラ
ミックス基板であるＢＮＴ基板を得た。
【００５０】上記ＢＮＴ基板上にレーザー蒸着法（また
はゾルゲル法）を利用して，厚さ３００ｎｍのＬａＮｉ
Ｏ3 のエピタキシャル薄膜を作製した。次に，上記エピ
タキシャル薄膜に対し，Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3
よりなる機能性薄膜をゾルゲル法により作製した。その
後，上記機能性薄膜を温度６５０℃，５分で加熱した。
上記機能性薄膜の配向度は約９０％であり，擬立方晶の
｛１００｝面が配向した状態にあった。そして，上記機
能性薄膜は３５μＣ／ｃｍ2 の自発分極量を示し，不発
揮メモリーデバイスの素子として利用可能であることが
分かった。
はゾルゲル法）を利用して，厚さ３００ｎｍのＬａＮｉ
Ｏ3 のエピタキシャル薄膜を作製した。次に，上記エピ
タキシャル薄膜に対し，Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3
よりなる機能性薄膜をゾルゲル法により作製した。その
後，上記機能性薄膜を温度６５０℃，５分で加熱した。
上記機能性薄膜の配向度は約９０％であり，擬立方晶の
｛１００｝面が配向した状態にあった。そして，上記機
能性薄膜は３５μＣ／ｃｍ2 の自発分極量を示し，不発
揮メモリーデバイスの素子として利用可能であることが
分かった。
【００５１】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例にかかる結晶配向セラミックス基板は，各結晶
粒が配向した状態にある多結晶の基板である。また，そ
の配向度はロットゲーリング法によれば，２０％以上で
ある。
る。本例にかかる結晶配向セラミックス基板は，各結晶
粒が配向した状態にある多結晶の基板である。また，そ
の配向度はロットゲーリング法によれば，２０％以上で
ある。
【００５２】このため，上記結晶配向セラミックス基板
の結晶格子に対して，機能性薄膜を結晶軸を配向させた
状態で作製することができる。従って，少なくとも上記
結晶配向セラミックス基板と同程度に配向した機能性薄
膜をその表面に形成することができる。その上，上記結
晶配向セラミックス基板は多結晶の物質であるため，単
結晶基板と比較して製造コストを安価とすることがで
き，また大面積の基板を容易に作製することができる。
従って，大面積のデバイスを作製することができる。
の結晶格子に対して，機能性薄膜を結晶軸を配向させた
状態で作製することができる。従って，少なくとも上記
結晶配向セラミックス基板と同程度に配向した機能性薄
膜をその表面に形成することができる。その上，上記結
晶配向セラミックス基板は多結晶の物質であるため，単
結晶基板と比較して製造コストを安価とすることがで
き，また大面積の基板を容易に作製することができる。
従って，大面積のデバイスを作製することができる。
【００５３】また，上記結晶配向セラミックス基板は，
単結晶基板の場合と比較して上記機能性薄膜を設ける際
の結晶化温度を低くすることができる。よって，上記機
能性薄膜の配向度をより高めることができ，優れたデバ
イスとなすことができる。
単結晶基板の場合と比較して上記機能性薄膜を設ける際
の結晶化温度を低くすることができる。よって，上記機
能性薄膜の配向度をより高めることができ，優れたデバ
イスとなすことができる。
【００５４】また，特に本例においては，結晶配向セラ
ミックス基板として，多結晶ＢＮＴ基板を用いてあるた
め，単結晶酸化物を用いるよりも高強度であり，Ｓｉ等
の半導体基板を用いるよりも耐熱性に優れている。
ミックス基板として，多結晶ＢＮＴ基板を用いてあるた
め，単結晶酸化物を用いるよりも高強度であり，Ｓｉ等
の半導体基板を用いるよりも耐熱性に優れている。
【００５５】従って，本例によれば，配向度の高い機能
性薄膜を形成可能であり，かつ安価に製造可能で，大面
積のものを容易に得ることができる結晶配向セラミック
ス基板及びこれよりなるデバイスを提供することができ
る。
性薄膜を形成可能であり，かつ安価に製造可能で，大面
積のものを容易に得ることができる結晶配向セラミック
ス基板及びこれよりなるデバイスを提供することができ
る。
【００５６】実施形態例２ 本例は，実施形態例１において作製したＢＮＴ基板上に
対し直接，機能性薄膜を設けたデバイスである。即ち，
上記ＢＮＴ基板に対し，ゾルゲル法によってＰｄ0.92Ｌ
ａ0.08Ｚｒ0.65Ｔｉ0.35Ｏ3 で表わされるＰＬＺＴ薄膜
（厚さ３００ｎｍ）を作製した。その後，上記機能性薄
膜を，温度７００℃，５分で熱処理した。このようにし
て作製したデバイスにおける機能性薄膜の配向度は約８
５％であった。これにより，光スイッチとして機能する
デバイスを得た。その他は，実施形態例１と同様であ
る。
対し直接，機能性薄膜を設けたデバイスである。即ち，
上記ＢＮＴ基板に対し，ゾルゲル法によってＰｄ0.92Ｌ
ａ0.08Ｚｒ0.65Ｔｉ0.35Ｏ3 で表わされるＰＬＺＴ薄膜
（厚さ３００ｎｍ）を作製した。その後，上記機能性薄
膜を，温度７００℃，５分で熱処理した。このようにし
て作製したデバイスにおける機能性薄膜の配向度は約８
５％であった。これにより，光スイッチとして機能する
デバイスを得た。その他は，実施形態例１と同様であ
る。
【００５７】本例のデバイスにおいてＰＬＺＴ薄膜は電
気光学効果を有するため，スイッチング機能をもつ光導
波デバイス素子としての利用が可能である。その他は実
施形態例１と同様の作用効果を有する。
気光学効果を有するため，スイッチング機能をもつ光導
波デバイス素子としての利用が可能である。その他は実
施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００５８】実施形態例３ 本例は，実施形態例１とは異なる化合物よりなり，超伝
導電子デバイスとして利用されるデバイスについて示す
ものである。本例のデバイスは，ＳｒＴｉＯ3 よりなる
結晶配向セラミックス基板に対し，ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-a よりなる機能性薄膜である。次に，上記結晶配向セ
ラミックス基板の製造方法につき説明する。Ｓｒ3 Ｔｉ
2 Ｏ7 よりなる板状粒子とＴｉＯ2 とをモル比で１：１
となるように秤量した。次に，これらの材料に対しトル
エンとエタノールとを加えて，２０時間，ボールミル混
合し，スラリーとした。
導電子デバイスとして利用されるデバイスについて示す
ものである。本例のデバイスは，ＳｒＴｉＯ3 よりなる
結晶配向セラミックス基板に対し，ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-a よりなる機能性薄膜である。次に，上記結晶配向セ
ラミックス基板の製造方法につき説明する。Ｓｒ3 Ｔｉ
2 Ｏ7 よりなる板状粒子とＴｉＯ2 とをモル比で１：１
となるように秤量した。次に，これらの材料に対しトル
エンとエタノールとを加えて，２０時間，ボールミル混
合し，スラリーとした。
【００５９】上記スラリーを用いて，実施形態例１と同
様のプロセスを経て，ＣＩＰ成形による成形体とした。
その後，上記成形体を温度１４００℃，１０時間にて焼
成，相対密度９８％，擬立方晶｛１００｝面の配向度が
８５％のＳｒＴｉＯ3 焼結体を得た。この焼結体を表面
研磨したところ，上記配向度は８０％となった。以上に
より，本例にかかる結晶配向セラミックス基板であるＳ
Ｔ基板を得た。
様のプロセスを経て，ＣＩＰ成形による成形体とした。
その後，上記成形体を温度１４００℃，１０時間にて焼
成，相対密度９８％，擬立方晶｛１００｝面の配向度が
８５％のＳｒＴｉＯ3 焼結体を得た。この焼結体を表面
研磨したところ，上記配向度は８０％となった。以上に
より，本例にかかる結晶配向セラミックス基板であるＳ
Ｔ基板を得た。
【００６０】上記ＳＴ基板上にレーザー蒸着法によっ
て，機能性薄膜となるＹＢａ2 Ｃｕ3Ｏ7-a 薄膜を作
製，デバイスとした。上記デバイスはＸ線回折により調
べたところ，強いＣ軸配向を示した。なお，上記デバイ
スは，超伝導電子デバイスとして利用されるものであ
る。
て，機能性薄膜となるＹＢａ2 Ｃｕ3Ｏ7-a 薄膜を作
製，デバイスとした。上記デバイスはＸ線回折により調
べたところ，強いＣ軸配向を示した。なお，上記デバイ
スは，超伝導電子デバイスとして利用されるものであ
る。
【００６１】ところで，上記ＳｉＴｉＯ3 配向セラミッ
クス基板の原料系を変えた他の例について以下に説明す
る。Ｓｒ3 Ｔｉ2 Ｏ7 よりなる板状粒子と，ＳｒＴｉＯ
3 ，ＴｉＯ2 をモル比で３：１１：３の割合で混合し
た。この混合物よりなる原料ロットを作製し，上記と同
様のプロセスにて配向セラミックス基板を作製した。
クス基板の原料系を変えた他の例について以下に説明す
る。Ｓｒ3 Ｔｉ2 Ｏ7 よりなる板状粒子と，ＳｒＴｉＯ
3 ，ＴｉＯ2 をモル比で３：１１：３の割合で混合し
た。この混合物よりなる原料ロットを作製し，上記と同
様のプロセスにて配向セラミックス基板を作製した。
【００６２】また，Ｓｒ3 Ｔｉ2 Ｏ7 よりなる板状粒子
と，ＳｒＴｉＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＴｉＯ2 をモル比で
１：３：４：５の割合で混合した。そして，この混合物
よりなる原料ロットを作製し，更にこれを用いて配向セ
ラミックス基板を作製した。この配向セラミックス基板
の擬立方晶における｛１００｝面の配向度はそれぞれ６
２％，５３％であった。その他は，実施形態例１と同様
である。
と，ＳｒＴｉＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＴｉＯ2 をモル比で
１：３：４：５の割合で混合した。そして，この混合物
よりなる原料ロットを作製し，更にこれを用いて配向セ
ラミックス基板を作製した。この配向セラミックス基板
の擬立方晶における｛１００｝面の配向度はそれぞれ６
２％，５３％であった。その他は，実施形態例１と同様
である。
【００６３】本例のデバイスにおいては，配向のため基
板の面平行方向に超伝導効果を有する。その他は実施形
態例１と同様の作用効果を有する。
板の面平行方向に超伝導効果を有する。その他は実施形
態例１と同様の作用効果を有する。
【００６４】実施形態例４ 本例は，実施形態例３において作製したＳＴ基板上に焦
電体よりなる機能性薄膜を設けたデバイスである。即
ち，上記ＳＴ基板に対し，ゾルゲル法によってＬａＮｉ
Ｏ3 薄膜（厚さ２００ｎｍ）を作製した。更に上記薄膜
の上に（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 よりなる焦電体薄膜の機
能性薄膜を作製した。上記機能性薄膜は強くＣ軸に配向
しており，このようにして作製したデバイスは焦電セン
サーデバイスとして利用可能であることがわかった。そ
の他は，実施形態例１と同様である。
電体よりなる機能性薄膜を設けたデバイスである。即
ち，上記ＳＴ基板に対し，ゾルゲル法によってＬａＮｉ
Ｏ3 薄膜（厚さ２００ｎｍ）を作製した。更に上記薄膜
の上に（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 よりなる焦電体薄膜の機
能性薄膜を作製した。上記機能性薄膜は強くＣ軸に配向
しており，このようにして作製したデバイスは焦電セン
サーデバイスとして利用可能であることがわかった。そ
の他は，実施形態例１と同様である。
【００６５】本例のデバイスにおいては，無配向薄膜よ
りも高い焦電係数を有するため高い品質係数を有する。
その他は実施形態例１と同様の作用効果を有する。
りも高い焦電係数を有するため高い品質係数を有する。
その他は実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００６６】
【発明の効果】上記のごとく，本発明によれば，配向度
の高い機能性薄膜を形成可能であり，かつ安価に製造可
能で，大面積のものを容易に得ることができる結晶配向
セラミックス基板及びこれよりなるデバイスを提供する
ことができる。
の高い機能性薄膜を形成可能であり，かつ安価に製造可
能で，大面積のものを容易に得ることができる結晶配向
セラミックス基板及びこれよりなるデバイスを提供する
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 37/02 Ｈ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡＷ 39/02 ＺＡＡ 39/24 ＺＡＡＷ 39/24 ＺＡＡ 43/10 41/187 49/00 43/10 23/12 Ｃ 49/00 41/18 １０１Ｄ
Claims (2)
- 【請求項１】 等方状ペロブスカイト型化合物多結晶ま
たは層状ペロブスカイト型化合物多結晶よりなると共に
該多結晶における少なくとも一つの結晶面が優先配向し
た結晶配向セラミックス基板であって，該基板の配向度
はロットゲーリング（Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ）法で２０％
以上あることを特徴とする結晶配向セラミックス基板。 - 【請求項２】 等方状ペロブスカイト型化合物多結晶ま
たは層状ペロブスカイト型化合物多結晶よりなる結晶配
向セラミックス基板と，該結晶配向セラミックス基板上
に等方状ペロブスカイト型化合物多結晶または層状ペロ
ブスカイト型化合物多結晶よりなる機能性薄膜を設けた
構造を含むデバイスであって，上記結晶配向セラミック
ス基板は，これを構成する多結晶の少なくとも一つの結
晶面が優先配向した状態にあり，かつ該基板の配向度は
ロットゲーリング（Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ）法で２０％以
上あることを特徴とするデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9062132A JPH10245298A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 結晶配向セラミックス基板及びデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9062132A JPH10245298A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 結晶配向セラミックス基板及びデバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10245298A true JPH10245298A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=13191256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9062132A Pending JPH10245298A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 結晶配向セラミックス基板及びデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10245298A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000156483A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-06-06 | Samsung Electronics Co Ltd | 接合スペ―サを備えたコンケ―ブキャパシタの製造方法 |
| JP2002026407A (ja) * | 2000-04-28 | 2002-01-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 熱電材料の製造方法 |
| JP2005044926A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子及びアクチュエータ並びに印刷ヘッド |
| JP2005183701A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電素子及びその製造方法 |
| JP2008143781A (ja) * | 2001-04-23 | 2008-06-26 | Toyota Central R&D Labs Inc | 結晶配向セラミックス及びその製造方法 |
| WO2008090758A1 (ja) * | 2007-01-24 | 2008-07-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 共振アクチュエータ |
| JP2010132972A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Noritake Co Ltd | 酸素イオン伝導性セラミック膜材およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9062132A patent/JPH10245298A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000156483A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-06-06 | Samsung Electronics Co Ltd | 接合スペ―サを備えたコンケ―ブキャパシタの製造方法 |
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| JP4595236B2 (ja) * | 2000-04-28 | 2010-12-08 | 株式会社豊田中央研究所 | 熱電材料の製造方法 |
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| US7560089B2 (en) | 2001-04-23 | 2009-07-14 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Anisotropically-shaped powder of an alkali metal oxide compound |
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| JP4658459B2 (ja) * | 2003-07-25 | 2011-03-23 | 京セラ株式会社 | 積層型圧電素子、アクチュエータ、及び印刷ヘッド、並びに積層型圧電素子の製造方法 |
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| US8035283B2 (en) | 2007-01-24 | 2011-10-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Resonant actuator |
| JP2010132972A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Noritake Co Ltd | 酸素イオン伝導性セラミック膜材およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040316 |