JPS63236793A - 配向性積層膜 - Google Patents
配向性積層膜Info
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- JPS63236793A JPS63236793A JP7243487A JP7243487A JPS63236793A JP S63236793 A JPS63236793 A JP S63236793A JP 7243487 A JP7243487 A JP 7243487A JP 7243487 A JP7243487 A JP 7243487A JP S63236793 A JPS63236793 A JP S63236793A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- 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】
産業上の利用分野
本発明は電子デバイス分野に用いられる電子材料に関す
るものであり、特に、結晶軸に配向性を有する配向性積
層膜に関するものである。
るものであり、特に、結晶軸に配向性を有する配向性積
層膜に関するものである。
従来の技術
ペロブスカイト酸化物の薄膜の研究は、近年活発に行な
われつ\あるが、これらの薄膜素子ですぐれた特性を得
るためには結晶軸を配向させる事が必要でアシ、そのた
めにMgOなどの単結晶を基板にし、その上にスパッタ
リング法などでエピタキシャル成長させる方法がとられ
てきた。この様にして単結晶基板上に生成されたペロブ
スカイト酸化物薄膜はすぐれた配向性を示すが、たとえ
ば、PbTi01薄膜を用いた焦電形熱検出素子の様に
信号検出用として電極をMgOとPb Ti O3薄膜
の間に設ける事が必要であシ、このためにPbTi0.
薄膜の配向性が低下し、また、単結晶基板を用いるため
に高価になるという問題があった。
われつ\あるが、これらの薄膜素子ですぐれた特性を得
るためには結晶軸を配向させる事が必要でアシ、そのた
めにMgOなどの単結晶を基板にし、その上にスパッタ
リング法などでエピタキシャル成長させる方法がとられ
てきた。この様にして単結晶基板上に生成されたペロブ
スカイト酸化物薄膜はすぐれた配向性を示すが、たとえ
ば、PbTi01薄膜を用いた焦電形熱検出素子の様に
信号検出用として電極をMgOとPb Ti O3薄膜
の間に設ける事が必要であシ、このためにPbTi0.
薄膜の配向性が低下し、また、単結晶基板を用いるため
に高価になるという問題があった。
発明が解決しようとする問題点
本発明者らは、ペロブスカイト酸化合物ABO3のうち
で、AサイトにLaなどの稀工類元素単独かもしくはそ
の一部にBa、 Srの如きアルカリニ類元素を含み、
BサイトにFi’Ir % FeXCoの如き鉄属元素
を含む化合物をスパッタリング法で薄膜化した場合、石
英ガラスの様な結晶軸に全く配向性のない基板を用いて
も配向性のすぐれたペロブスカイト酸化物薄膜が得られ
、かつ、スパッタリングの条件によって(001)配向
と(110’)配向の2種が得られる事を見出し、さら
に、上記ペロブスカイト酸化物が導電性を示す事から、
これらの導電性を有する配向性ペロブスカイト酸化物薄
膜上に同じ結晶型のPbTiO3,5rTi03、PL
ZTなどの配向性薄膜を作成できることを見出した。し
かし、この技術は基板の薄膜とこの上にスパッタリング
で作成される薄膜の結晶型が同じペロブスカイト構造に
限定されていた。
で、AサイトにLaなどの稀工類元素単独かもしくはそ
の一部にBa、 Srの如きアルカリニ類元素を含み、
BサイトにFi’Ir % FeXCoの如き鉄属元素
を含む化合物をスパッタリング法で薄膜化した場合、石
英ガラスの様な結晶軸に全く配向性のない基板を用いて
も配向性のすぐれたペロブスカイト酸化物薄膜が得られ
、かつ、スパッタリングの条件によって(001)配向
と(110’)配向の2種が得られる事を見出し、さら
に、上記ペロブスカイト酸化物が導電性を示す事から、
これらの導電性を有する配向性ペロブスカイト酸化物薄
膜上に同じ結晶型のPbTiO3,5rTi03、PL
ZTなどの配向性薄膜を作成できることを見出した。し
かし、この技術は基板の薄膜とこの上にスパッタリング
で作成される薄膜の結晶型が同じペロブスカイト構造に
限定されていた。
本発明は上記従来の問題点に鑑み、ペロブスカイト構造
ABO3膜上に、これを結晶型の異なるA−B’、o、
tで表わされるペロブスカイト構造をもつ酸化物の(0
01)配向膜を堆積した配向性積層膜を提出する事を目
的とするものである。
ABO3膜上に、これを結晶型の異なるA−B’、o、
tで表わされるペロブスカイト構造をもつ酸化物の(0
01)配向膜を堆積した配向性積層膜を提出する事を目
的とするものである。
問題点を解決するための手段
本発明は上記目的を達成するもので、ペロブスカイト類
似酸化物A’3 B’20 ?の(001)配向膜を、
(001)配向したペロブスカイト酸化物ABO3の薄
膜上に成長せしめた事を特徴とし、(001)配向した
ABO3薄膜は、結晶軸に配向性をもたない、たとえば
ガラスの様な基板上に製膜される事を特徴とする。
似酸化物A’3 B’20 ?の(001)配向膜を、
(001)配向したペロブスカイト酸化物ABO3の薄
膜上に成長せしめた事を特徴とし、(001)配向した
ABO3薄膜は、結晶軸に配向性をもたない、たとえば
ガラスの様な基板上に製膜される事を特徴とする。
作用
本発明は、ABO3の(001)配向膜上にA’3B’
207の(001)配向膜を可能にしたものである。
207の(001)配向膜を可能にしたものである。
本発明において、AサイトにはLa、 PrXNa。
Sm、 Gd、Dy、 Hoのうちから選ばれた少なく
とも1種か、もしくは、その一部がCa、 Sr、 B
aの少なくとも1種で置換されたものを含み、Bサイト
にはCr、凧、FeXCo、Niのうちから選ばれた少
なくとも1種を含み、A′サイトにはY、La、na、
Srのうちから選ばれた少なくとも1種を、B′ザイ
トにはTiXCu、 Coのうちから選ばれた少なくと
も1種を含む事が望ましい。
とも1種か、もしくは、その一部がCa、 Sr、 B
aの少なくとも1種で置換されたものを含み、Bサイト
にはCr、凧、FeXCo、Niのうちから選ばれた少
なくとも1種を含み、A′サイトにはY、La、na、
Srのうちから選ばれた少なくとも1種を、B′ザイ
トにはTiXCu、 Coのうちから選ばれた少なくと
も1種を含む事が望ましい。
またABO3薄膜及びA’a B’ 0?薄膜はいずれ
もスパッタリング法で形成されることが好ましい。
もスパッタリング法で形成されることが好ましい。
実施例
以下に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
ペロブスカイト酸化物ABO3は第1図の様な構造をも
つ。たとえば、代表的な5rTi03ではAサイトを5
rXBサイトをTrが占め、図に示す様に第1層がSr
と0、第2層がTiとOで形成され、このくシ返しで結
晶格子が構造される。5rTi O8の場合、3つの層
で構成される単位格子は立法対称を示し、格子窓数a=
3.904Aである。
つ。たとえば、代表的な5rTi03ではAサイトを5
rXBサイトをTrが占め、図に示す様に第1層がSr
と0、第2層がTiとOで形成され、このくシ返しで結
晶格子が構造される。5rTi O8の場合、3つの層
で構成される単位格子は立法対称を示し、格子窓数a=
3.904Aである。
一方、ペロブスカイト類似酸化物A’3 B’20?は
第2図の様な構造をもつ。たとえば、SrTiO3と対
比して5r3TtzO7で説明すると、第1〜第3層と
第9〜第11層、第4〜第6層と第6〜第8層でペロブ
スカイト単位格子が形成される。単純なペロブスカイト
構造は前述の様にSrとOを含む層とTrと0を含む層
がくり返し積み重なった構造をもつが、Sr3 Ti2
0?では第3と第4層、第8と第9層でSrとOを含む
面が連脱して積み重なシ、かつ、それぞれの層内でのS
rと0の位置が入替った構造となる。第3層と第4層の
面間隔は、第8層と第9層のそれと同じでC軸の0.1
24倍である。他の層はすべて等間隔で面間距離はC軸
の0.094倍である。
第2図の様な構造をもつ。たとえば、SrTiO3と対
比して5r3TtzO7で説明すると、第1〜第3層と
第9〜第11層、第4〜第6層と第6〜第8層でペロブ
スカイト単位格子が形成される。単純なペロブスカイト
構造は前述の様にSrとOを含む層とTrと0を含む層
がくり返し積み重なった構造をもつが、Sr3 Ti2
0?では第3と第4層、第8と第9層でSrとOを含む
面が連脱して積み重なシ、かつ、それぞれの層内でのS
rと0の位置が入替った構造となる。第3層と第4層の
面間隔は、第8層と第9層のそれと同じでC軸の0.1
24倍である。他の層はすべて等間隔で面間距離はC軸
の0.094倍である。
この様に、ペロブスカイトABO3構造とペロブスカイ
ト類似A’3B’207構造は、C軸方向でのA、B、
OとA′、B′、Oの配置は異なるが0面((001)
)内では等価であるため、C軸配向、すなわち、基板に
垂直な面が(OO1)であるABO3の配向膜上に、
(001)配向したA′3B′2oフを得る事が可能と
なる。
ト類似A’3B’207構造は、C軸方向でのA、B、
OとA′、B′、Oの配置は異なるが0面((001)
)内では等価であるため、C軸配向、すなわち、基板に
垂直な面が(OO1)であるABO3の配向膜上に、
(001)配向したA′3B′2oフを得る事が可能と
なる。
本実施例においてペロブスカイト酸化物ABO3および
ペロブスカイト類似酸化物A’、B’、07の薄膜はい
ずれもスパッタリング法で作成された。
ペロブスカイト類似酸化物A’、B’、07の薄膜はい
ずれもスパッタリング法で作成された。
第3図に石英ガラス基板として、ペロブスカイト酸化物
La0.5 Sro、s Co 03−δの薄膜をRF
スパッタリング法で作成し、600t:”で熱処理を行
なった場合のX!回折パターンを示す。スパッタリング
のターゲットに用いたLao、s Sro、、 COO
3原料粉末の回折パターンでは、2θが20°と60°
の範囲で(100)、(110)、(111)、(20
0)、 (012L (121)面からの合計6本の
回折線が立方対称に対応して観測され、(110)回折
線が最も強((200)回折線の約3倍の強度を示す(
図示省略)。それに対し第3図では(100)、(20
0)回折線のみが観測され完全に(100) (=(
001))配向した膜である事がわかる。スパッタガス
には混合比3:1のアルゴンと酸素との混合ガスを用い
、全圧を8 XIO〜2 XIOTorrs基板温度基
板温度2久001 あった。La(>5 Sr6,5 Co Os−δスパ
ッタ膜は入力電力を増すにつれて非晶質、( 110
”)配向膜、(110)と( ioo )の混ざった膜
、(100)配向膜と変化する。入力電力以外にも基板
温度、ガス圧などによっても配向膜のでき方は変化する
が、通常、スパッタ膜では酸素欠損(句が生じδ〉0.
5ではペロブスカイト構造をとシ得なくなるため、基板
温度は700C以下、ガス圧は10 〜10 Tor
rの間が望ましい。
La0.5 Sro、s Co 03−δの薄膜をRF
スパッタリング法で作成し、600t:”で熱処理を行
なった場合のX!回折パターンを示す。スパッタリング
のターゲットに用いたLao、s Sro、、 COO
3原料粉末の回折パターンでは、2θが20°と60°
の範囲で(100)、(110)、(111)、(20
0)、 (012L (121)面からの合計6本の
回折線が立方対称に対応して観測され、(110)回折
線が最も強((200)回折線の約3倍の強度を示す(
図示省略)。それに対し第3図では(100)、(20
0)回折線のみが観測され完全に(100) (=(
001))配向した膜である事がわかる。スパッタガス
には混合比3:1のアルゴンと酸素との混合ガスを用い
、全圧を8 XIO〜2 XIOTorrs基板温度基
板温度2久001 あった。La(>5 Sr6,5 Co Os−δスパ
ッタ膜は入力電力を増すにつれて非晶質、( 110
”)配向膜、(110)と( ioo )の混ざった膜
、(100)配向膜と変化する。入力電力以外にも基板
温度、ガス圧などによっても配向膜のでき方は変化する
が、通常、スパッタ膜では酸素欠損(句が生じδ〉0.
5ではペロブスカイト構造をとシ得なくなるため、基板
温度は700C以下、ガス圧は10 〜10 Tor
rの間が望ましい。
Lao,、 5rojCOO3でLaとSrの割合いを
変化させた,9、La以外の稀工類元素、Sr以外のア
ルカリニ類元素、co以外の鉄属元素を用いても同様の
結果が得られるか、稀工類元素のうちCeではペロブス
カイト構造が得に<<、稀工類元素としてはLa、Pr
, Nd15m, Gd, Dys Ho,アルカリニ
類元累としてはCaz Srs Ba,鉄属元素として
はCr,Mn。
変化させた,9、La以外の稀工類元素、Sr以外のア
ルカリニ類元素、co以外の鉄属元素を用いても同様の
結果が得られるか、稀工類元素のうちCeではペロブス
カイト構造が得に<<、稀工類元素としてはLa、Pr
, Nd15m, Gd, Dys Ho,アルカリニ
類元累としてはCaz Srs Ba,鉄属元素として
はCr,Mn。
Fe, Co, Niが望ましい。これらの元素を含む
ペロブスカイト酸化物は多くの場合、立方晶、正方品、
六方晶のいずれかに属すが、特に、Lao.s SrO
,!l Co O3の様に立方晶に近い対称性を示すス
パッタ膜で良好な配向性が認められた。
ペロブスカイト酸化物は多くの場合、立方晶、正方品、
六方晶のいずれかに属すが、特に、Lao.s SrO
,!l Co O3の様に立方晶に近い対称性を示すス
パッタ膜で良好な配向性が認められた。
ペロブスカイト酸化物の配向性薄膜を作成する際の基板
としては石英ガラス以外に、M2O3焼結体、ZrO2
焼結体でもよい。基板によって配向性は若干具なるが、
スパッタリングの入力電圧を低くシ、まず非晶質膜をご
く薄く設け、その後入力電力を高<L(001)配向膜
を作成すると基板に関係なく良好な配向膜を得る事が可
能である。
としては石英ガラス以外に、M2O3焼結体、ZrO2
焼結体でもよい。基板によって配向性は若干具なるが、
スパッタリングの入力電圧を低くシ、まず非晶質膜をご
く薄く設け、その後入力電力を高<L(001)配向膜
を作成すると基板に関係なく良好な配向膜を得る事が可
能である。
この様にして得られたABO3配向膜上にペロブスカイ
ト類似酸化物A′,B′207の配向膜をスパッタリン
グで作成した具体例を以下に述べる。
ト類似酸化物A′,B′207の配向膜をスパッタリン
グで作成した具体例を以下に述べる。
〈実施例1〉
( 001 )配向したLao.s Sro,、 CO
O3 −J (δ≦0.5)膜上K S 3T i 2
0?膜をRTスパッタリング法で作成した。550C
,スパッタガスは混合比9:工のアルゴンと酸素の混合
ガスを用い、全圧は2X10−2TorrであったO 得られた膜のX線回折パターンからはソ完全に( 00
1 )配向した5r3Ti20,膜である事が認められ
た。
O3 −J (δ≦0.5)膜上K S 3T i 2
0?膜をRTスパッタリング法で作成した。550C
,スパッタガスは混合比9:工のアルゴンと酸素の混合
ガスを用い、全圧は2X10−2TorrであったO 得られた膜のX線回折パターンからはソ完全に( 00
1 )配向した5r3Ti20,膜である事が認められ
た。
〈実施例2〉
( 001 )配向したLa6,l5ro,sMnos
−73 (δ≦0、5)膜を用い、実施例1と同じ
条件で5r3Ti207膜を作成し、はぼ同等の配向性
膜を得た。
−73 (δ≦0、5)膜を用い、実施例1と同じ
条件で5r3Ti207膜を作成し、はぼ同等の配向性
膜を得た。
〈実施例3〉
(001)配向したSmo,s Sro.s Coo,
。Feo,+03−1(δく015)膜を用い、実施例
1と同じ条件で5r3Ti20,膜を作成し、はソ同等
の配向性膜を得た。
。Feo,+03−1(δく015)膜を用い、実施例
1と同じ条件で5r3Ti20,膜を作成し、はソ同等
の配向性膜を得た。
〈実施例4〉
(001)配向したLaa+ Sro.a Co o3
−7!l ( a <0.1)膜上に、Y2. s B
a o. IC u2 0?膜をRFスパッタリング法
で作成した。基板温度600C,スパッタガス、全圧は
実施例1と同じ条件であった。
−7!l ( a <0.1)膜上に、Y2. s B
a o. IC u2 0?膜をRFスパッタリング法
で作成した。基板温度600C,スパッタガス、全圧は
実施例1と同じ条件であった。
得られた膜は( 001 )配向を示す事がX線回折パ
ターンから確認された。
ターンから確認された。
発明の効果
以上要するに本発明は、結晶軸に配向性を有さない基板
上に、ABO,の(001)配向膜及びA1B’t O
tの(001)配向膜を積層したもので、すぐれた(0
01 )配向を示し、高価な単結晶を基板に用いないた
め、高性能で安価な薄膜コンデンサ素子や、高温層導体
素子等に応用する事ができる。
上に、ABO,の(001)配向膜及びA1B’t O
tの(001)配向膜を積層したもので、すぐれた(0
01 )配向を示し、高価な単結晶を基板に用いないた
め、高性能で安価な薄膜コンデンサ素子や、高温層導体
素子等に応用する事ができる。
第1図及び第2図は本発明に、用いられるペロブスカイ
ト酸化物ABO,、ペロブスカイト類似酸化物Al5o
yの結晶構造を示す図、第3図は本発明の一実施例にお
けるペロブスカイト酸化物La o、 5Sr(1,5
Co Oa−,5(δ≦0.5)スパッタ膜のX線回折
パターンを示す図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名図面
の浄書 図面の浄誓 第 2 図 第3図 21SL(洩) 手続補正書働式) 昭和62年7 月24日 2発明の名称 配向性積層膜 3補正をする者 事件との囲体 特 許 出 願 人
住 所 大阪府門真市大字門真1006番地名 称
(582)松下電器産業株式会社代表省
谷 井 昭 雄4代理人 〒571 住 所 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内。
ト酸化物ABO,、ペロブスカイト類似酸化物Al5o
yの結晶構造を示す図、第3図は本発明の一実施例にお
けるペロブスカイト酸化物La o、 5Sr(1,5
Co Oa−,5(δ≦0.5)スパッタ膜のX線回折
パターンを示す図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名図面
の浄書 図面の浄誓 第 2 図 第3図 21SL(洩) 手続補正書働式) 昭和62年7 月24日 2発明の名称 配向性積層膜 3補正をする者 事件との囲体 特 許 出 願 人
住 所 大阪府門真市大字門真1006番地名 称
(582)松下電器産業株式会社代表省
谷 井 昭 雄4代理人 〒571 住 所 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内。
Claims (5)
- (1)結晶軸に配向性を有さない基板上に、(001)
配向しかつ導電性を示すペロブスカイト酸化物ABO_
3の薄膜を設け、前記ペロブスカイト酸化物薄膜上にペ
ロブスカイト類似酸化物A′_3B′_2O_7の(0
01)配向薄膜を形成したことを特徴とする配向性積層
膜。 - (2)ペロブスカイト酸化物ABO_3のAサイトにL
a、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Hoのうちから選
ばれた少なくとも1種を、BサイトにCr、Mn、Fe
、Co、Niのうちから選ばれた少なくとも1種を含む
事を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の配向性積層
膜。 - (3)La、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Hoを含
むペロブスカイト酸化物ABO_3のAサイトの一部が
CaSr、Baのうちの少なくとも1種で置換された事
を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の配向性積層膜
。 - (4)ペロブスカイト類似酸化物A′_3B′_2O_
7のA′サイトにY、La、Ba、Srの少なくとも1
種を、B′サイトTi、Cu、Coの少なくとも1種を
含む事を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の配向性
積層膜。 - (5)ペロブスカイト酸化物ABO_3およびペロブス
カイト類似酸化物A′_3B′_2O_7の薄膜がスパ
ッタリング法で作成された事を特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の配向性積層膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7243487A JPS63236793A (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 配向性積層膜 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7243487A JPS63236793A (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 配向性積層膜 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63236793A true JPS63236793A (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=13489191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7243487A Pending JPS63236793A (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 配向性積層膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63236793A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996000704A1 (fr) * | 1994-06-30 | 1996-01-11 | Hitachi, Ltd. | Materiau ferroelectrique a couches d'oxyde de bismuth |
EP1449817A1 (en) * | 2001-11-09 | 2004-08-25 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Production of oriented material or composite material through centrifugal burning |
JP2006093385A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光電変換構造体及びその製造方法 |
WO2011129341A1 (ja) * | 2010-04-13 | 2011-10-20 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 配向ペロブスカイト酸化物薄膜 |
-
1987
- 1987-03-26 JP JP7243487A patent/JPS63236793A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996000704A1 (fr) * | 1994-06-30 | 1996-01-11 | Hitachi, Ltd. | Materiau ferroelectrique a couches d'oxyde de bismuth |
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EP1449817A4 (en) * | 2001-11-09 | 2008-04-23 | Nat Inst Of Advanced Ind Scien | PRODUCTION OF ORIENTED MATERIAL OR COMPOSITE MATERIAL BY CENTRIFUGAL COOKING |
JP2006093385A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光電変換構造体及びその製造方法 |
WO2011129341A1 (ja) * | 2010-04-13 | 2011-10-20 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 配向ペロブスカイト酸化物薄膜 |
JP2011236112A (ja) * | 2010-04-13 | 2011-11-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 配向ペロブスカイト酸化物薄膜 |
US9187842B2 (en) | 2010-04-13 | 2015-11-17 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Oriented perovskite oxide thin film |
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