JPS6241311B2 - - Google Patents
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- JPS6241311B2 JPS6241311B2 JP23271682A JP23271682A JPS6241311B2 JP S6241311 B2 JPS6241311 B2 JP S6241311B2 JP 23271682 A JP23271682 A JP 23271682A JP 23271682 A JP23271682 A JP 23271682A JP S6241311 B2 JPS6241311 B2 JP S6241311B2
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Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
産業上の利用分野
この発明は、チタン酸鉛（PbTiO3）からなる強
誘電体薄膜の製造方法に関し、特に高周波マグネ
トロンスパツタリング法によつて結晶の方位が
（001）方向もしくは（100）方向によく配向した
透明なPbTiO3薄膜を作製するのに適した方法に
関するものである。 従来例の構成とその問題点 最近、強誘電体薄膜の光学的特性を利用して光
変調器や光スイツなどの光集積回路を構成するこ
とが提案されている。しかし、強誘電体は本質的
に光学的に非等方性であり、多結晶化すると粒子
間の界面で光散乱を生じる。そのため、強誘電体
を光導波回路に使用するには、散乱などによる損
失を少なくするため、多結晶よりも単結晶で薄膜
化することが望ましい。 これまで、PbTiO3は、実用的にすぐれた強誘
電性物質で圧電体磁器として、高周波フイルタや
焦電効果素子として広く使用されて来ている。し
かし、PbTiO3は結晶学的異方性が大きいこと、
PbOの蒸気圧が高いことから、良好な単結晶の作
製が困難で、光学面への応用はなされていない。
また、PbTiO3系磁器についての薄膜化も種々発
表されているが、（001）方向もしくは（100）方
向に配向した薄膜を安定に作製する方法は末だ確
立されていない。 発明の目的 本発明は、多結晶薄膜の持つ欠点を除き、
（001）方向もしくは（100）方向に配向性のよい
単結晶のPbTiO3薄膜を容易に作製するための改
良された製造方法を提供するものである。 発明の構成 発明者らは高周波マグネトロンスパツタリング
法を用いたPbTiO3の薄膜化の実験から、スパツ
タ膜の（001）方向もしくは（100）方向の結晶性
がPbTiO3薄膜の成膜速度を二段階に制御するこ
とによつて変化することに注目し、PbTiO3から
なる緻密で配向性のすぐれた強誘電体薄膜を再現
性良く作製する製造条件を見出した。 本発明はこの知見にもとずくもので、PbOと
TiO2との混合粉末をターゲツト材料として、所
定の基板上にPbTiO3の薄膜を高周波マグネトロ
ンスパツタリング法により作製するとき、最初の
90〜５分間を20〜１Å／分の比較的遅い成膜速度
のスパツタリングで生核を行ない、それ以後は50
〜100Å／分の比較的速い成膜速度のスパツタリ
ングで結晶成長を行なうことを特徴としている。
この方法により透明な配向性薄膜が容易に得られ
る。すなわち、本発明の方法で生成したPbTiO3
の薄膜は（001）方向に結晶成長しており、膜厚
がほぼ２μｍにおいて120程度の誘電率と２×
1010Ω・cm以上の抵抗率を有し、可視光域におい
て80％以上の透光性をもつている。 実施例の説明 図は高周波マグネトロンスパツタリング装置の
基板とターゲツト材料の配置関係を示す図であ
る。図に示すように、基板１は陽極側に設置した
基板保持枠２によつて保持され、その後方には基
板１を所定の温度に加熱するためのヒータ３が設
置してある。ターゲツト材料４には、生成する
PbTiO3膜の化学量論的組成比となるように秤量
したPbOとTiO2の混合粉末を用い、これを銅シ
ヤーレ５に入れたターゲツトを、弗素樹脂板６を
介して水冷した陰極７の上に設置してあり、その
後方には回転する磁石８が設けてある。基板１と
しては｛100｝面にそつてへき開した酸化マグネ
シウム（MgO）単結晶板を使用した。基板１の
温度は575℃であり、基板１とターゲツトの距離
は50mmである。雰囲気ガスはアルゴンガス中に酸
素を混入したものを用いた。混合比はAr／O2＝
95／５で、ガス圧は5Paである。スパツタリング
の成膜速度を１Å／分から150Å／分の間で変え
て厚さ約２μｍのPbTiO3薄膜を作製した。ただ
し、初めのスパツタリング（第１段階）では成膜
速度を０から30Å／分の間で変化し、その次のス
パツタリング（第２段階）では成膜速度を50〜
150Å／分の間で変化させた。 作製した薄膜についてＸ線回折および電子線回
折で結晶の同定、方位の決定を行なつた。その結
果、大部分のものはPbTiO3が（001）配向してい
ることがわかつた。 成膜条件による試料の（001）方向の反射強度
を100としたときの、（101）方向の回折強度の割
合について調べた。また、あらかじめスパツタリ
ングで白金電極を設けたMgO単結晶基板に
PbTiO3薄膜をスパツタリングで取付けた試料の
抵抗率を測定した。その結果を下表に示す。
誘電体薄膜の製造方法に関し、特に高周波マグネ
トロンスパツタリング法によつて結晶の方位が
（001）方向もしくは（100）方向によく配向した
透明なPbTiO3薄膜を作製するのに適した方法に
関するものである。 従来例の構成とその問題点 最近、強誘電体薄膜の光学的特性を利用して光
変調器や光スイツなどの光集積回路を構成するこ
とが提案されている。しかし、強誘電体は本質的
に光学的に非等方性であり、多結晶化すると粒子
間の界面で光散乱を生じる。そのため、強誘電体
を光導波回路に使用するには、散乱などによる損
失を少なくするため、多結晶よりも単結晶で薄膜
化することが望ましい。 これまで、PbTiO3は、実用的にすぐれた強誘
電性物質で圧電体磁器として、高周波フイルタや
焦電効果素子として広く使用されて来ている。し
かし、PbTiO3は結晶学的異方性が大きいこと、
PbOの蒸気圧が高いことから、良好な単結晶の作
製が困難で、光学面への応用はなされていない。
また、PbTiO3系磁器についての薄膜化も種々発
表されているが、（001）方向もしくは（100）方
向に配向した薄膜を安定に作製する方法は末だ確
立されていない。 発明の目的 本発明は、多結晶薄膜の持つ欠点を除き、
（001）方向もしくは（100）方向に配向性のよい
単結晶のPbTiO3薄膜を容易に作製するための改
良された製造方法を提供するものである。 発明の構成 発明者らは高周波マグネトロンスパツタリング
法を用いたPbTiO3の薄膜化の実験から、スパツ
タ膜の（001）方向もしくは（100）方向の結晶性
がPbTiO3薄膜の成膜速度を二段階に制御するこ
とによつて変化することに注目し、PbTiO3から
なる緻密で配向性のすぐれた強誘電体薄膜を再現
性良く作製する製造条件を見出した。 本発明はこの知見にもとずくもので、PbOと
TiO2との混合粉末をターゲツト材料として、所
定の基板上にPbTiO3の薄膜を高周波マグネトロ
ンスパツタリング法により作製するとき、最初の
90〜５分間を20〜１Å／分の比較的遅い成膜速度
のスパツタリングで生核を行ない、それ以後は50
〜100Å／分の比較的速い成膜速度のスパツタリ
ングで結晶成長を行なうことを特徴としている。
この方法により透明な配向性薄膜が容易に得られ
る。すなわち、本発明の方法で生成したPbTiO3
の薄膜は（001）方向に結晶成長しており、膜厚
がほぼ２μｍにおいて120程度の誘電率と２×
1010Ω・cm以上の抵抗率を有し、可視光域におい
て80％以上の透光性をもつている。 実施例の説明 図は高周波マグネトロンスパツタリング装置の
基板とターゲツト材料の配置関係を示す図であ
る。図に示すように、基板１は陽極側に設置した
基板保持枠２によつて保持され、その後方には基
板１を所定の温度に加熱するためのヒータ３が設
置してある。ターゲツト材料４には、生成する
PbTiO3膜の化学量論的組成比となるように秤量
したPbOとTiO2の混合粉末を用い、これを銅シ
ヤーレ５に入れたターゲツトを、弗素樹脂板６を
介して水冷した陰極７の上に設置してあり、その
後方には回転する磁石８が設けてある。基板１と
しては｛100｝面にそつてへき開した酸化マグネ
シウム（MgO）単結晶板を使用した。基板１の
温度は575℃であり、基板１とターゲツトの距離
は50mmである。雰囲気ガスはアルゴンガス中に酸
素を混入したものを用いた。混合比はAr／O2＝
95／５で、ガス圧は5Paである。スパツタリング
の成膜速度を１Å／分から150Å／分の間で変え
て厚さ約２μｍのPbTiO3薄膜を作製した。ただ
し、初めのスパツタリング（第１段階）では成膜
速度を０から30Å／分の間で変化し、その次のス
パツタリング（第２段階）では成膜速度を50〜
150Å／分の間で変化させた。 作製した薄膜についてＸ線回折および電子線回
折で結晶の同定、方位の決定を行なつた。その結
果、大部分のものはPbTiO3が（001）配向してい
ることがわかつた。 成膜条件による試料の（001）方向の反射強度
を100としたときの、（101）方向の回折強度の割
合について調べた。また、あらかじめスパツタリ
ングで白金電極を設けたMgO単結晶基板に
PbTiO3薄膜をスパツタリングで取付けた試料の
抵抗率を測定した。その結果を下表に示す。
【表】
＊印は本発明範囲外の比較例である。
表から明らかなように、前記温度を575℃に保
持して高周波マグネトロンスパツタリング法によ
り単結晶MgOの基板上にPbTiO3薄膜を作製する
とき、本発明の範囲内の成膜条件すなわち初めの
90〜５分間を１〜20Å／分という比較的遅い成膜
速度でスパツタリングを行ない、その後は50〜
100Å／分という比較的速い成膜速度でスパツタ
リングを行なうことにより、（001）方向に配向し
た、抵抗率が２×1010Ω・cm以上の値を示す透明
な薄膜を安定に作製することができる。 また、基板温度は550℃から700℃の間で変化さ
せても575℃のときと同様の結果が得られた。 発明の効果 以上の結果から明らかなように、本発明に記載
の強誘電体薄膜の製造方法は、（001）配向した抵
抗率の高い透明なPbTiO3薄膜を安定に、しかも
再現性よく作製でき、工業的利用価値の大きいも
のである。
表から明らかなように、前記温度を575℃に保
持して高周波マグネトロンスパツタリング法によ
り単結晶MgOの基板上にPbTiO3薄膜を作製する
とき、本発明の範囲内の成膜条件すなわち初めの
90〜５分間を１〜20Å／分という比較的遅い成膜
速度でスパツタリングを行ない、その後は50〜
100Å／分という比較的速い成膜速度でスパツタ
リングを行なうことにより、（001）方向に配向し
た、抵抗率が２×1010Ω・cm以上の値を示す透明
な薄膜を安定に作製することができる。 また、基板温度は550℃から700℃の間で変化さ
せても575℃のときと同様の結果が得られた。 発明の効果 以上の結果から明らかなように、本発明に記載
の強誘電体薄膜の製造方法は、（001）配向した抵
抗率の高い透明なPbTiO3薄膜を安定に、しかも
再現性よく作製でき、工業的利用価値の大きいも
のである。
図は本発明の方法を実施する際の高周波マグネ
トロンスパツタリング装置における基板とターゲ
ツト材料の配置関係の一例を示す。 １……基板、３……ヒータ、４……ターゲツト
材料。
トロンスパツタリング装置における基板とターゲ
ツト材料の配置関係の一例を示す。 １……基板、３……ヒータ、４……ターゲツト
材料。
Claims (1)
- １ PbOとTiO2の混合粉末をターゲツト材料と
し、基板の温度を550〜700℃に保つた状態で、高
周波マグネトロンスパツタリング法により前記基
板上にPbTiO3薄膜を作製するとき、初めの90〜
５分を20〜１Å／分の成膜速度でスパツタリング
を行ない、その後は50〜100Å／分の成膜速度で
スパツタリングを行なうことを特徴とする強誘電
薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23271682A JPS59121119A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23271682A JPS59121119A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59121119A JPS59121119A (ja) | 1984-07-13 |
| JPS6241311B2 true JPS6241311B2 (ja) | 1987-09-02 |
Family
ID=16943661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23271682A Granted JPS59121119A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59121119A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121006A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 交叉光導波路の製造方法 |
| JPH0762235B2 (ja) * | 1987-10-05 | 1995-07-05 | 松下電器産業株式会社 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
| JPH0812302B2 (ja) * | 1987-11-02 | 1996-02-07 | 株式会社日立製作所 | チタン酸化物薄膜の製造方法 |
| JP2506978B2 (ja) * | 1988-08-22 | 1996-06-12 | 松下電器産業株式会社 | チタン酸鉛薄膜の製造方法 |
| JP2676304B2 (ja) * | 1992-06-03 | 1997-11-12 | アネルバ株式会社 | 強誘電体薄膜作製方法 |
| JP4916210B2 (ja) * | 2006-04-12 | 2012-04-11 | 中国電力株式会社 | 電柱立上り防護管 |
-
1982
- 1982-12-28 JP JP23271682A patent/JPS59121119A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59121119A (ja) | 1984-07-13 |
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