JPS61135172A - 強誘電体化合物薄膜の製造方法 - Google Patents
強誘電体化合物薄膜の製造方法Info
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- JPS61135172A JPS61135172A JP59257847A JP25784784A JPS61135172A JP S61135172 A JPS61135172 A JP S61135172A JP 59257847 A JP59257847 A JP 59257847A JP 25784784 A JP25784784 A JP 25784784A JP S61135172 A JPS61135172 A JP S61135172A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分骨)
本発明社ペロプスカイト型強誘電体化合物薄膜の製造方
法に関する。
法に関する。
(従来技術とその問題点)
PbTiOsやBa’l’ i 0S等のべnプスカイ
ト型結晶構造を有する化合物は相転移温度Tc以上では
立方晶系の結晶で常誘電性であるが、Tc以下の温度で
は対称心をもたない立方晶系の結晶となり自然分極を生
ずるため焦電効果、圧電効果、電気光学効果等の種々の
強誘電特性を利用した電子デバイスに応用されている。
ト型結晶構造を有する化合物は相転移温度Tc以上では
立方晶系の結晶で常誘電性であるが、Tc以下の温度で
は対称心をもたない立方晶系の結晶となり自然分極を生
ずるため焦電効果、圧電効果、電気光学効果等の種々の
強誘電特性を利用した電子デバイスに応用されている。
近年LSIの進歩にともない、上記の電子デバイスを高
集積化するためにスバ。
集積化するためにスバ。
クリング法による強誘電体化合物の薄膜合成に関する研
究が進められている。
究が進められている。
正方晶系のペロブスカイト型結晶化合物の分極方向は(
001)(O軸)方向であるために、電子デバイスとし
て用いる場合、多結晶よりもC軸方向に配向した結晶の
方が有効に強誘電特性を利用できて有利である。正方晶
系のペロプスカイト型結晶化合物をC軸配向成長させる
技術としては、従来、アブライドフィジクス(Appl
eid Phya−ics、21(1980)339)
や/#開昭59−017358号公報に示される゛よう
に(100) MgO単結晶基板(Z rxT i g
)s−病03等を成長させた報告がある。
001)(O軸)方向であるために、電子デバイスとし
て用いる場合、多結晶よりもC軸方向に配向した結晶の
方が有効に強誘電特性を利用できて有利である。正方晶
系のペロプスカイト型結晶化合物をC軸配向成長させる
技術としては、従来、アブライドフィジクス(Appl
eid Phya−ics、21(1980)339)
や/#開昭59−017358号公報に示される゛よう
に(100) MgO単結晶基板(Z rxT i g
)s−病03等を成長させた報告がある。
しかし、従来の合成方法は基板の温度をTc以上に加熱
しているために、立方晶系の1:100)配向結晶が結
晶の冷却時、即ちTcを通過する際に正方晶系の(10
0)(a軸)配向結晶と(001)(C軸)配向結晶に
分離してしまい、しかも同じスパッタリング条件で合成
してもam配向結晶とC軸配向結晶が出現する割合は全
くランダムであるという問題か残されている。前述の如
く、電子デバイスとして有効なのはC軸配向結晶であり
、C軸配向結晶か出現する割合が全くランダムであれば
電子デバイスとしての性能及び信頼性に問題が生じるの
は明らホである。
しているために、立方晶系の1:100)配向結晶が結
晶の冷却時、即ちTcを通過する際に正方晶系の(10
0)(a軸)配向結晶と(001)(C軸)配向結晶に
分離してしまい、しかも同じスパッタリング条件で合成
してもam配向結晶とC軸配向結晶が出現する割合は全
くランダムであるという問題か残されている。前述の如
く、電子デバイスとして有効なのはC軸配向結晶であり
、C軸配向結晶か出現する割合が全くランダムであれば
電子デバイスとしての性能及び信頼性に問題が生じるの
は明らホである。
(発明の目的)
本発明の目的は上記の従来技術の有する欠点を解消し、
C軸配向結晶の割合が極めて高い正方晶系のペロブスカ
イト型結晶化合物を、しかも、再現性良く製造する方法
を提供することにある。
C軸配向結晶の割合が極めて高い正方晶系のペロブスカ
イト型結晶化合物を、しかも、再現性良く製造する方法
を提供することにある。
(発明の構成)
本発明は、ペロブスカイト皇結晶構造を有する化合物を
該化合物の相転移温度以上に加熱した基板上に立方晶系
の[100)方位に配向成長せしめ、その後冷却するこ
とにより室温で正方晶系の〔001〕方位に配向するべ
党プスカイト型強誘電体化合物薄展を合成する方法にお
いて、冷却時に膜の成長方向に電界を印加することを特
徴とするペロプスカイト童強誘電体化合物薄展の製造方
法である〇 (構成の詳aな説明) 前述の如く、相転S温度Tc以上忙加熱した基板上にス
パッタリング法によシ(100)方位に配向成長した立
方晶系のペロブスカイト型化合物結晶jlIは冷却され
てTcを通過する際に正方晶糸のC軸配向結晶とC軸配
向結晶とにランダムな割合で分離する。本発明において
、上記結晶の冷却時に膜の成長方向、部ち立方晶の(1
001方向に電界を印加し、さらに相転移温度Tc付近
で冷却と加熱を繰返す温度サイクルを与えることにより
C軸配向率が極めて高い正方晶のペロブスカイト化合物
結晶を再現性良くスバ、り合成できるととを見い出した
。立方晶の結晶において社(100:l、〔010〕、
〔001〕方位の結晶はそれぞれ等価であり、これが正
方晶の結晶に相転移する場合〔100〕と〔010〕の
a軸方位の結晶になるか、あるいは(001)のC軸方
位の結晶になるかは全く任意である。本発明の原理社正
方晶ぺ四プスカイト化合物の分極方向−Sc軸方向であ
ることから、立方晶の(1003方位に配向した上記化
合物膜の成長方向に電界を印加することにより、冷却し
て正方晶に相転移する際に、電界方向にC@かそろうこ
とを利用したものである。またTc付近における温度サ
イクルを与えることは、膜と基板の熱膨張係数の差や急
激な冷却によって生ずる内部応力を緩和し、電界印加の
効果を高めるものと考えられる。
該化合物の相転移温度以上に加熱した基板上に立方晶系
の[100)方位に配向成長せしめ、その後冷却するこ
とにより室温で正方晶系の〔001〕方位に配向するべ
党プスカイト型強誘電体化合物薄展を合成する方法にお
いて、冷却時に膜の成長方向に電界を印加することを特
徴とするペロプスカイト童強誘電体化合物薄展の製造方
法である〇 (構成の詳aな説明) 前述の如く、相転S温度Tc以上忙加熱した基板上にス
パッタリング法によシ(100)方位に配向成長した立
方晶系のペロブスカイト型化合物結晶jlIは冷却され
てTcを通過する際に正方晶糸のC軸配向結晶とC軸配
向結晶とにランダムな割合で分離する。本発明において
、上記結晶の冷却時に膜の成長方向、部ち立方晶の(1
001方向に電界を印加し、さらに相転移温度Tc付近
で冷却と加熱を繰返す温度サイクルを与えることにより
C軸配向率が極めて高い正方晶のペロブスカイト化合物
結晶を再現性良くスバ、り合成できるととを見い出した
。立方晶の結晶において社(100:l、〔010〕、
〔001〕方位の結晶はそれぞれ等価であり、これが正
方晶の結晶に相転移する場合〔100〕と〔010〕の
a軸方位の結晶になるか、あるいは(001)のC軸方
位の結晶になるかは全く任意である。本発明の原理社正
方晶ぺ四プスカイト化合物の分極方向−Sc軸方向であ
ることから、立方晶の(1003方位に配向した上記化
合物膜の成長方向に電界を印加することにより、冷却し
て正方晶に相転移する際に、電界方向にC@かそろうこ
とを利用したものである。またTc付近における温度サ
イクルを与えることは、膜と基板の熱膨張係数の差や急
激な冷却によって生ずる内部応力を緩和し、電界印加の
効果を高めるものと考えられる。
以下実施例によって本発明の構成を詳細に説明する。
(実施例1)
高周波マグネ)0ンスパ、り装置を用いて第1表のスパ
ッタ条件でPbTiOs Mを合成した。基板には(1
00)8f単結晶上に化学蒸着法により(100) M
gA7tO4を厚さ1000^エピタキシヤル成長させ
た基板を用いた。スバ、り装置の概略を第1図に示す。
ッタ条件でPbTiOs Mを合成した。基板には(1
00)8f単結晶上に化学蒸着法により(100) M
gA7tO4を厚さ1000^エピタキシヤル成長させ
た基板を用いた。スバ、り装置の概略を第1図に示す。
基板4はヒータブロック2に板バネテ装着した。シャ、
ターフは回転軸10を中心に水平面内の回転と重置方向
の移動が可能となっている。スパッタ中社シャッター7
を開き、終了後シャッター7を閉じ、重置方向に移動し
て合成膜9とシャッター側の電極3を接触できる構造と
なっている。ここで3は電極、8は絶縁体、1はチェン
バー、5はターゲット、6は温度コントローラーである
。
ターフは回転軸10を中心に水平面内の回転と重置方向
の移動が可能となっている。スパッタ中社シャッター7
を開き、終了後シャッター7を閉じ、重置方向に移動し
て合成膜9とシャッター側の電極3を接触できる構造と
なっている。ここで3は電極、8は絶縁体、1はチェン
バー、5はターゲット、6は温度コントローラーである
。
第1表の条件で(100) MgAlxO4/C100
) 8i基板上にPb’l!io1膜を合成した後、シ
ャッター7を閉じ、シャッター上に装着したPt電極3
をPb’I’i03膜の表面に密着させると同時に10
Kv10nの電界を印加した状態で温度コントローラ6
の電源を切り自然冷却した。Xls回折によればこのP
bTi0m膜は(100)と(001)の回折ピークの
みを示し、両者の強度比P=I (001)/I (1
00)をC軸配向率とした。
) 8i基板上にPb’l!io1膜を合成した後、シ
ャッター7を閉じ、シャッター上に装着したPt電極3
をPb’I’i03膜の表面に密着させると同時に10
Kv10nの電界を印加した状態で温度コントローラ6
の電源を切り自然冷却した。Xls回折によればこのP
bTi0m膜は(100)と(001)の回折ピークの
みを示し、両者の強度比P=I (001)/I (1
00)をC軸配向率とした。
上記と同じ実験を5回繰り返し、それぞれのPを求めて
a!2表に示す結果を得た。比較例として本実施例と同
様にl’bTios膜を合成した後、電界を印加せずに
冷却した結果も合せて第2表に示した。10ICv/c
mの電界を印加した場合のPは、電界を印加しない場合
に比べ約70%改善された。
a!2表に示す結果を得た。比較例として本実施例と同
様にl’bTios膜を合成した後、電界を印加せずに
冷却した結果も合せて第2表に示した。10ICv/c
mの電界を印加した場合のPは、電界を印加しない場合
に比べ約70%改善された。
第1表 第2表
(実施例2)
実施例1と同じ条件でPbTiOs膜を合成し、10に
7/3の電界を印加して冷却した。但し、冷却時に第2
図に示すように490℃を中心に±20℃の温度範囲で
10サイクル/時の温度サイクルを与え、その後自然冷
却した。490℃はPbTiOsの相転移温度Tcであ
る。同じ実験を行った異なる5つのサンプルについて、
それぞれ実施例1で述べたC軸配向率Pを求めた結果を
第3表に示した。第2表の結果と比べ、相転移温度を中
心に温度サイクルを与えることによりPが高くなるとと
もに゛、Pの値のバラツキが小さくなることか明らかで
ある。
7/3の電界を印加して冷却した。但し、冷却時に第2
図に示すように490℃を中心に±20℃の温度範囲で
10サイクル/時の温度サイクルを与え、その後自然冷
却した。490℃はPbTiOsの相転移温度Tcであ
る。同じ実験を行った異なる5つのサンプルについて、
それぞれ実施例1で述べたC軸配向率Pを求めた結果を
第3表に示した。第2表の結果と比べ、相転移温度を中
心に温度サイクルを与えることによりPが高くなるとと
もに゛、Pの値のバラツキが小さくなることか明らかで
ある。
第3表
(実施例3)
実施例1及び2にお≠てPbII!i0sの代わりにP
b(Zrx’l’1y)Osの組成−5x/y=・65
/35のものを合成した。この場合でもPbTiOs膜
と同様な結果が得られ、C軸配向率に及ばず電界印加及
び温度サイクルの効果を確認した。
b(Zrx’l’1y)Osの組成−5x/y=・65
/35のものを合成した。この場合でもPbTiOs膜
と同様な結果が得られ、C軸配向率に及ばず電界印加及
び温度サイクルの効果を確認した。
(発明の効果)
以上、実施例で詳しく説明した様に、本発明によればC
軸配向率が極めて高い正方晶のペロブスカイト化合物膜
を再現性良くスパッタ合成することができ、本発明は該
化合物膜を用−た電子デバイスの性能及び信頼性の向上
に有効である。
軸配向率が極めて高い正方晶のペロブスカイト化合物膜
を再現性良くスパッタ合成することができ、本発明は該
化合物膜を用−た電子デバイスの性能及び信頼性の向上
に有効である。
第1図は本発明で用いたスバ、り装置の概略図。
第2図は冷却曲線を示す図。
Claims (2)
- (1)ペロブスカイト型強誘電体化合物を該化合物の相
転移温度以上に加熱した基板上に立方晶系の〔100〕
方位に配向成長せしめ、その後冷却することにより室温
で正方晶系の〔001〕方位に配向するペロブスカイト
型強誘電体化合物薄膜を合成する方法において、冷却時
に膜の成長方向に電界を印加することを特徴とするペロ
ブスカイト型強誘電体化合物薄膜の製造方法。 - (2)上記の冷却時に相転移温度を中心として冷却と加
熱を繰り返す温度サイクルを施すことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のペロブスカイト型強誘電体化合
物薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59257847A JPS61135172A (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | 強誘電体化合物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59257847A JPS61135172A (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | 強誘電体化合物薄膜の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61135172A true JPS61135172A (ja) | 1986-06-23 |
Family
ID=17311974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59257847A Pending JPS61135172A (ja) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | 強誘電体化合物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61135172A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03152981A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-28 | Ind Technol Res Inst | 圧電セラミックスの熱サイクル処理方法 |
JPH0734223A (ja) * | 1993-07-14 | 1995-02-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 強誘電体薄膜の製造方法 |
US6100578A (en) * | 1997-08-29 | 2000-08-08 | Sony Corporation | Silicon-based functional matrix substrate and optical integrated oxide device |
US6278138B1 (en) | 1998-08-28 | 2001-08-21 | Sony Corporation | Silicon-based functional matrix substrate and optical integrated oxide device |
CN111926295A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-11-13 | 深圳大学 | 一种巨四方相PbTiO3薄膜的制备方法 |
-
1984
- 1984-12-06 JP JP59257847A patent/JPS61135172A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03152981A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-28 | Ind Technol Res Inst | 圧電セラミックスの熱サイクル処理方法 |
JPH0734223A (ja) * | 1993-07-14 | 1995-02-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 強誘電体薄膜の製造方法 |
US6100578A (en) * | 1997-08-29 | 2000-08-08 | Sony Corporation | Silicon-based functional matrix substrate and optical integrated oxide device |
US6229159B1 (en) | 1997-08-29 | 2001-05-08 | Sony Corporation | Silicon-based functional matrix substrate and optical integrated oxide device |
US6278138B1 (en) | 1998-08-28 | 2001-08-21 | Sony Corporation | Silicon-based functional matrix substrate and optical integrated oxide device |
CN111926295A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-11-13 | 深圳大学 | 一种巨四方相PbTiO3薄膜的制备方法 |
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