JPS61185808A - 強誘電体化合物の配向薄膜の作製法 - Google Patents
強誘電体化合物の配向薄膜の作製法Info
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- JPS61185808A JPS61185808A JP2710785A JP2710785A JPS61185808A JP S61185808 A JPS61185808 A JP S61185808A JP 2710785 A JP2710785 A JP 2710785A JP 2710785 A JP2710785 A JP 2710785A JP S61185808 A JPS61185808 A JP S61185808A
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- thin film
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- film
- ferrodielectric
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- Inorganic Insulating Materials (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】
（産業上の利用分野）
本発明は強誘電体化合物の配向薄膜の作製方法に関する
ものである。
ものである。
（従来の技術）
強誘電体化合物はセラミックとして焦電素子、圧電素子
、電気光学素子等の種々の機能性素子に応用されている
が、近年ＬＳＩの進歩にともない、上記の機能性素子を
集権化するために各穐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。強誘電体化合物を機能性素子
として用いる場合、多結晶よりも単結晶の方がより有効
に強誘電特性が利用できる。単結晶薄膜をエピタキシャ
ル成長させる技術としては、従来アプライドフイジクス
（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ２１（１９８０）３３９）
や特開昭５９−０１７３５８号公報に示されるように（
１００）ＭｇＯ単結晶基板や（１００）ＭｇＡ７ｔＯａ
単結晶膜上にスバ、タリング法によりＰ ｂ Ｔ ｉ
ＯｓやＰ ｂ （Ｚ ｒｘ Ｔ ｉｙ ）０３、（Ｐｂ
１−ｘＩＡｇ ） （ＺｒｘＴｉｙ ）ｔ−ｘＡＯｓ等
を成長させた報告がある。
、電気光学素子等の種々の機能性素子に応用されている
が、近年ＬＳＩの進歩にともない、上記の機能性素子を
集権化するために各穐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。強誘電体化合物を機能性素子
として用いる場合、多結晶よりも単結晶の方がより有効
に強誘電特性が利用できる。単結晶薄膜をエピタキシャ
ル成長させる技術としては、従来アプライドフイジクス
（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ２１（１９８０）３３９）
や特開昭５９−０１７３５８号公報に示されるように（
１００）ＭｇＯ単結晶基板や（１００）ＭｇＡ７ｔＯａ
単結晶膜上にスバ、タリング法によりＰ ｂ Ｔ ｉ
ＯｓやＰ ｂ （Ｚ ｒｘ Ｔ ｉｙ ）０３、（Ｐｂ
１−ｘＩＡｇ ） （ＺｒｘＴｉｙ ）ｔ−ｘＡＯｓ等
を成長させた報告がある。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、従来の合成方法は基板の温度なキュリー点Ｔｃ
以上に加熱しているために、立方晶系の＜１００＞方位
に成長したエピタキシャル単結晶が冷却時に、即ちキュ
リー湿度Ｔｃを通過する際に膜厚方向に正方晶系の〔０
０１〕方位が配向した結晶（以下Ｃ軸配向結晶と称す）
と［１００）又は〔０１０〕方位が配向しな結晶（以下
Ｃ軸配向結晶と称す）に分離してしまい、同じスパッタ
条件で合成してもＣ軸配向結晶とＣ軸配向結晶が出現す
る割合が制御できないという問題が残さオｌてぃた。
以上に加熱しているために、立方晶系の＜１００＞方位
に成長したエピタキシャル単結晶が冷却時に、即ちキュ
リー湿度Ｔｃを通過する際に膜厚方向に正方晶系の〔０
０１〕方位が配向した結晶（以下Ｃ軸配向結晶と称す）
と［１００）又は〔０１０〕方位が配向しな結晶（以下
Ｃ軸配向結晶と称す）に分離してしまい、同じスパッタ
条件で合成してもＣ軸配向結晶とＣ軸配向結晶が出現す
る割合が制御できないという問題が残さオｌてぃた。
このことはＩＩＡ能性素性素子ての性能及び信頼性に大
きな影響を与えるものである。
きな影響を与えるものである。
本発明の目的は従来技術の欠点を解消し、ａ軸配向性の
高い強誘電体化合物薄膜を作製する方法を提供すること
にある。
高い強誘電体化合物薄膜を作製する方法を提供すること
にある。
（問題点を解決するための手段）
本発明Ｈ（１００）ＳｉＩ＃結晶上Ｋ （１００） Ｍ
ｇＡ４０４もしくは（１００）ＭｇＯをエピタキシャル
成長した基板上に強誘電体化合物をエピタキシャル成長
した後、１５°Ｏ／ｍｉｎ以下の冷却速度で前記強誘電
体化合物のキュリー点を通過させることにより、キュリ
ー点以下の室温で膜厚方向に結晶のａ軸方向がそろった
配向膜を得ることを特徴とする強誘電体化合物の配向膜
の作製法である。
ｇＡ４０４もしくは（１００）ＭｇＯをエピタキシャル
成長した基板上に強誘電体化合物をエピタキシャル成長
した後、１５°Ｏ／ｍｉｎ以下の冷却速度で前記強誘電
体化合物のキュリー点を通過させることにより、キュリ
ー点以下の室温で膜厚方向に結晶のａ軸方向がそろった
配向膜を得ることを特徴とする強誘電体化合物の配向膜
の作製法である。
（作用）
前述の如くキュリー点Ｔｃ以上に加熱した基板上に（１
００）方位にエピタキシャル成長した立方晶系の強誘電
体化合物薄膜は冷却されてＴｃを通過する際に正方晶系
のＣ軸配向結晶とＣ軸配向結晶とに任意の割合で分屋す
る。本発明において、上記結晶の冷却時に１５°Ｑ／ｍ
ｉｎ以下の冷却速度でＴｃを通過させることにより入軸
配同率が極めて高い配向膜を得られることを見い出した
。
００）方位にエピタキシャル成長した立方晶系の強誘電
体化合物薄膜は冷却されてＴｃを通過する際に正方晶系
のＣ軸配向結晶とＣ軸配向結晶とに任意の割合で分屋す
る。本発明において、上記結晶の冷却時に１５°Ｑ／ｍ
ｉｎ以下の冷却速度でＴｃを通過させることにより入軸
配同率が極めて高い配向膜を得られることを見い出した
。
薄膜／基板結晶を冷却する場合、格子定数の不整合の他
に薄膜と基板の熱膨張係数の違いから薄膜と基板の界面
はひずみ応力を受け、この応力を緩和するように立方晶
の等価な（１００）方位が正方晶のＣ軸とａ軸方位にな
ると考えられる。本発明において１５°Ｏ／ｍｉｎ以下
の冷却速度でＴｃを通過する場合は徐冷状態となり、上
記の応力を緩和する方向にＣ軸とａＩｉ［ｉｌがそろい
易くなる。基板の熱膨張係数はほぼＳｉによって決まり
、この値はセラミックであるＰｂＴｉＯ３の値よりも大
きい。従って冷却時にはＰ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓ膜は界面
において基板から引張応力を受け、相転移する際にこの
応力を緩和するように即ちａ軸より軸が長いＣ軸が界面
に平行にそろい易くなる。以上が本発明の原理と考えら
れる。
に薄膜と基板の熱膨張係数の違いから薄膜と基板の界面
はひずみ応力を受け、この応力を緩和するように立方晶
の等価な（１００）方位が正方晶のＣ軸とａ軸方位にな
ると考えられる。本発明において１５°Ｏ／ｍｉｎ以下
の冷却速度でＴｃを通過する場合は徐冷状態となり、上
記の応力を緩和する方向にＣ軸とａＩｉ［ｉｌがそろい
易くなる。基板の熱膨張係数はほぼＳｉによって決まり
、この値はセラミックであるＰｂＴｉＯ３の値よりも大
きい。従って冷却時にはＰ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓ膜は界面
において基板から引張応力を受け、相転移する際にこの
応力を緩和するように即ちａ軸より軸が長いＣ軸が界面
に平行にそろい易くなる。以上が本発明の原理と考えら
れる。
（実施例）
高周波マグネトロンスバ、り装置を用い、第１表に示す
スパッタ条件で膜厚０．５ｔｔｍのＰｂＴｉＯｓ膜をエ
ピタキシャル成長した。基板は（１００）Ｓｉ単結晶上
に気相合成法により（１００） ＲｉｇＡ４０＋又は（
１００）ＭｇＯを０．１μｍエピタキシャル成長した基
板を用いた。上記基板上に５３０°Ｃの基板温度でＰｂ
ＴｉＯ３をスバ、り合成した後、２５℃／ｍｉｎ ％
２００Ｃ／ｍｉｎ、１５℃／ｍｉｎ、１０℃／ｍｉｎ
ｓ １℃／ｍｉｎの各冷却速度で４５０°Ｃまで冷却し
、その抜は放冷した。
スパッタ条件で膜厚０．５ｔｔｍのＰｂＴｉＯｓ膜をエ
ピタキシャル成長した。基板は（１００）Ｓｉ単結晶上
に気相合成法により（１００） ＲｉｇＡ４０＋又は（
１００）ＭｇＯを０．１μｍエピタキシャル成長した基
板を用いた。上記基板上に５３０°Ｃの基板温度でＰｂ
ＴｉＯ３をスバ、り合成した後、２５℃／ｍｉｎ ％
２００Ｃ／ｍｉｎ、１５℃／ｍｉｎ、１０℃／ｍｉｎ
ｓ １℃／ｍｉｎの各冷却速度で４５０°Ｃまで冷却し
、その抜は放冷した。
尚、Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓのキュリー点Ｔｃは４９０°
Ｃそれぞれの冷却速度で冷却したＰｂＴｉＯｓ膜の結晶
構造をＸ線回折によって評価した。６膜とも（００１）
と（１００）及びそれらの高次の回折ピークのみが現わ
れた。第２表に（１００） ＭｇＡ４０４／（１００）
Ｓｉ基板及び（１００）ＭｇＯ／（１００）Ｓｉ基板に
おける、冷却速度に対するＰｂＴｉ０．の（００１）ピ
ークと（１００）ピークの強度比（Ｉ（１００）／Ｉ（
００１））の関係を示した。第１図に１００／ｍｉｎで
冷却したＰｂＴｉＯｓ膜 （１，００）ｍｇＡ１２ｏ４
／（１００）Ｓｊ。
Ｃそれぞれの冷却速度で冷却したＰｂＴｉＯｓ膜の結晶
構造をＸ線回折によって評価した。６膜とも（００１）
と（１００）及びそれらの高次の回折ピークのみが現わ
れた。第２表に（１００） ＭｇＡ４０４／（１００）
Ｓｉ基板及び（１００）ＭｇＯ／（１００）Ｓｉ基板に
おける、冷却速度に対するＰｂＴｉ０．の（００１）ピ
ークと（１００）ピークの強度比（Ｉ（１００）／Ｉ（
００１））の関係を示した。第１図に１００／ｍｉｎで
冷却したＰｂＴｉＯｓ膜 （１，００）ｍｇＡ１２ｏ４
／（１００）Ｓｊ。
Ｘ線回折図を示した。
第２表
ＡＳＴＭの多結晶Ｐｂ！ｆ’ｉｏ、、におけるＩ（１０
０）／Ｉ（００１）は２．０であることを考えると第２
表から、１５°Ｏ／ｍ ｉ ｎ以下の冷却速度でＴｃを
通過させた場合にａ軸配向率が高い配向膜を得られるこ
とが明らかである。
０）／Ｉ（００１）は２．０であることを考えると第２
表から、１５°Ｏ／ｍ ｉ ｎ以下の冷却速度でＴｃを
通過させた場合にａ軸配向率が高い配向膜を得られるこ
とが明らかである。
上記実施例において、Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓの代わりに
Ｐｂ（Ｚ ｒｘＴ １ ｙ ） Ｏｓ （ｘ／ ｙ”
６５／ ３５ ）及び（Ｐｂｌ ＋ｌｌ Ｌｉｔ ）（
Ｚｒ、Ｔｉ、 ）＋−１１／４０＄ ＣＸ／ｙ／ ｚ＝
６／６５／ ３５ ）を成長した。いずれに於てもＰｂ
ＴｉＯｓの場合と同様な結果が得られ、ａ軸配向率に及
ばす冷却速度の効果を確認した。
Ｐｂ（Ｚ ｒｘＴ １ ｙ ） Ｏｓ （ｘ／ ｙ”
６５／ ３５ ）及び（Ｐｂｌ ＋ｌｌ Ｌｉｔ ）（
Ｚｒ、Ｔｉ、 ）＋−１１／４０＄ ＣＸ／ｙ／ ｚ＝
６／６５／ ３５ ）を成長した。いずれに於てもＰｂ
ＴｉＯｓの場合と同様な結果が得られ、ａ軸配向率に及
ばす冷却速度の効果を確認した。
（発明の効果）
以上詳しく説明したように、本発明によればキュリー点
Ｔｃを通過する冷却速度を１５℃／ｍｉｎ以下とするこ
とにより、ａ軸配向率が高い強誘電体化合物薄膜を作製
することができる。強誘電体化合物のａ軸配向膜は圧電
素子や光音響素子等の機能性素子への応用が期待されて
おり、本発明の工業的価値は大きい。
Ｔｃを通過する冷却速度を１５℃／ｍｉｎ以下とするこ
とにより、ａ軸配向率が高い強誘電体化合物薄膜を作製
することができる。強誘電体化合物のａ軸配向膜は圧電
素子や光音響素子等の機能性素子への応用が期待されて
おり、本発明の工業的価値は大きい。
第１図は１℃／ｍｉｎの冷却速度でＴｃを通過したとき
のＰｂＴｉ０ｓｙ（１００）１００）！０４／（Ｚｏｏ
）ＳｉのＸ、１１１１回折図。
のＰｂＴｉ０ｓｙ（１００）１００）！０４／（Ｚｏｏ
）ＳｉのＸ、１１１１回折図。
Claims (1)
- （１００）Ｓｉ単結晶上に（１００）ＭｇＡｌ＿２Ｏ＿
４もしくは（１００）ＭｇＯをエピタキシャル成長した
基板上に強誘電体化合物をエピタキシャル成長する方法
に於て、１５℃／ｍｉｎ以下の冷却速度でキュリー点を
通過させることにより、キュリー点以下の温度で膜厚方
向に結晶のａ軸方向がそろった配向膜を得ることを特徴
とする強誘電体化合物の配向薄膜の作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2710785A JPS61185808A (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 強誘電体化合物の配向薄膜の作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2710785A JPS61185808A (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 強誘電体化合物の配向薄膜の作製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61185808A true JPS61185808A (ja) | 1986-08-19 |
Family
ID=12211855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2710785A Pending JPS61185808A (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 強誘電体化合物の配向薄膜の作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61185808A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62162369A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 強誘電体薄膜素子 |
| JPS63296001A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Toshinori Takagi | 光学結晶性膜 |
| US5418216A (en) * | 1990-11-30 | 1995-05-23 | Fork; David K. | Superconducting thin films on epitaxial magnesium oxide grown on silicon |
| US5514484A (en) * | 1992-11-05 | 1996-05-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin film |
| US5567979A (en) * | 1993-05-31 | 1996-10-22 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin-film element and manufacturing method therefor |
| US5576879A (en) * | 1994-01-14 | 1996-11-19 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Composite optical modulator |
| US5776621A (en) * | 1992-12-25 | 1998-07-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin film element |
| JP2013041998A (ja) * | 2011-08-16 | 2013-02-28 | Ulvac Japan Ltd | 強誘電体膜の作製方法 |
-
1985
- 1985-02-14 JP JP2710785A patent/JPS61185808A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62162369A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 強誘電体薄膜素子 |
| JPS63296001A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Toshinori Takagi | 光学結晶性膜 |
| US5418216A (en) * | 1990-11-30 | 1995-05-23 | Fork; David K. | Superconducting thin films on epitaxial magnesium oxide grown on silicon |
| US5514484A (en) * | 1992-11-05 | 1996-05-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin film |
| US5776621A (en) * | 1992-12-25 | 1998-07-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin film element |
| US5567979A (en) * | 1993-05-31 | 1996-10-22 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin-film element and manufacturing method therefor |
| US5759265A (en) * | 1993-05-31 | 1998-06-02 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin-film element and manufacturing method therefor |
| US5576879A (en) * | 1994-01-14 | 1996-11-19 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Composite optical modulator |
| JP2013041998A (ja) * | 2011-08-16 | 2013-02-28 | Ulvac Japan Ltd | 強誘電体膜の作製方法 |
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