JPS63290258A - コンポジット薄膜の形成方法 - Google Patents
コンポジット薄膜の形成方法Info
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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
本発明は新しい概念の材料として最近注目されてきたコ
ンポジット材料としての薄膜の形成方法に関するもので
ある。コンポジット材料とは、従来のセラミクスなどと
は異なり、異峠の材料を混合してそれぞれの材料が木来
持つ特性の中間的な性質を得るのではなく、２つ以上の
材料をコンポジットすることにより、それぞれの材料の
持つ本来の特性をさらに優れたものとして引き出すこと
を目的とした混成の材料である。コンポジット材料によ
り、優れた１軸性の圧電特性を示す材料や、大きな１軸
巽方性を有する磁性体などが得られ、これら以外にも新
しい構成や新しい材料がこれからも１Ｆｆ１発されるも
のと期待される。
ンポジット材料としての薄膜の形成方法に関するもので
ある。コンポジット材料とは、従来のセラミクスなどと
は異なり、異峠の材料を混合してそれぞれの材料が木来
持つ特性の中間的な性質を得るのではなく、２つ以上の
材料をコンポジットすることにより、それぞれの材料の
持つ本来の特性をさらに優れたものとして引き出すこと
を目的とした混成の材料である。コンポジット材料によ
り、優れた１軸性の圧電特性を示す材料や、大きな１軸
巽方性を有する磁性体などが得られ、これら以外にも新
しい構成や新しい材料がこれからも１Ｆｆ１発されるも
のと期待される。
従来の技術
従来のコンポジット材料は第４図に示すように、たとえ
ばセラミクスや結晶からなる柱状に成形されだ物質１を
治具によって一定の間隔を保って多数を平行に並べ、物
質１の間や全体の周囲を、たとえば有機物からなる充て
ん材２で充たして、これを固めることによって形成され
ていた。
ばセラミクスや結晶からなる柱状に成形されだ物質１を
治具によって一定の間隔を保って多数を平行に並べ、物
質１の間や全体の周囲を、たとえば有機物からなる充て
ん材２で充たして、これを固めることによって形成され
ていた。
光切が解決しようとする問題点
しかし、このような従来のコンポジット材料の形成方法
では、まずセラミクスまたは結晶を形成し、それを切り
出して柱状に成形し、それを一定間隔を保って多数平行
に並べ、有機物を充てんするという多くの繁雑な工程を
必要とし、またバルクのセラミクスや結晶から切り出し
て成形するため、薄膜化して積層したり、他の素子と集
積したりすることができないという問題があった。
では、まずセラミクスまたは結晶を形成し、それを切り
出して柱状に成形し、それを一定間隔を保って多数平行
に並べ、有機物を充てんするという多くの繁雑な工程を
必要とし、またバルクのセラミクスや結晶から切り出し
て成形するため、薄膜化して積層したり、他の素子と集
積したりすることができないという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するものであり、工程が簡便
で、しかも薄膜状のコンポジット材料を作ることができ
るコンポジット簿膜の形成方法を提供することを目的と
するものである。
で、しかも薄膜状のコンポジット材料を作ることができ
るコンポジット簿膜の形成方法を提供することを目的と
するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するため、本発明は、基板の上に柱状
構造を有する第１の物質よりなる薄膜を形成し、上記Ｗ
１ｇｌをエツチングして上記柱状構造上のそれぞれの柱
を分離させて隙間を有する柱状４Ｍ造薄膜とし、この柱
状ＩＩ造薄膜の隙間に上記第１の物質とは異なる第２の
物質を埋め込んでコンポジット簿膜とすることを特徴と
する。
構造を有する第１の物質よりなる薄膜を形成し、上記Ｗ
１ｇｌをエツチングして上記柱状構造上のそれぞれの柱
を分離させて隙間を有する柱状４Ｍ造薄膜とし、この柱
状ＩＩ造薄膜の隙間に上記第１の物質とは異なる第２の
物質を埋め込んでコンポジット簿膜とすることを特徴と
する。
作用
上記方法により、まず基板の上に柱状＠造を有する第１
の物質よりなる薄膜を形成する。前記柱状４ｉ１を道中
にはバウンダリーが多数存在するため、柱状構造を有す
る前記薄膜にエツチング操作を施すとバウンダリーにそ
ってエツチングが各各の柱そのものよりも効率的に作用
し、各各の柱が分離して隙間を持った柱状４！ｌ造Ｍ脱
となる。この隙間をもった柱状構造ｆＩＷｉにこの薄膜
の補選物質とは異なる第２の物質を流し込むことにより
上記薄膜を充てんすると従来の形成方法によって得られ
るコンポジット材料と同様の構成の゛薄膜状のコンポジ
ット材料が簡便に形成される。
の物質よりなる薄膜を形成する。前記柱状４ｉ１を道中
にはバウンダリーが多数存在するため、柱状構造を有す
る前記薄膜にエツチング操作を施すとバウンダリーにそ
ってエツチングが各各の柱そのものよりも効率的に作用
し、各各の柱が分離して隙間を持った柱状４！ｌ造Ｍ脱
となる。この隙間をもった柱状構造ｆＩＷｉにこの薄膜
の補選物質とは異なる第２の物質を流し込むことにより
上記薄膜を充てんすると従来の形成方法によって得られ
るコンポジット材料と同様の構成の゛薄膜状のコンポジ
ット材料が簡便に形成される。
実施例
以下、本発明のコンポジット薄膜の形成方法を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
まず、全体のコンポジット簿膜の形成方法の工程を第１
図に基づいて説明する。第１図（ａ）に示すように、基
板１１の上に結晶質の第１の物質よりなる薄膜２を形成
する。すると。薄膜１２は柱状４Ｍｌ 造１３をとる場
合が多い。特に、基板１１の表面への薄膜１２を形成す
る飛行粒子が高い運動エネルギを持っているスパッタ蒸
着法になどにて薄膜１２を形成すると柱状構造１３が得
られやすい。次に、柱状構造１３を有する薄ｖ！１２に
エツチング操作を施ず。
図に基づいて説明する。第１図（ａ）に示すように、基
板１１の上に結晶質の第１の物質よりなる薄膜２を形成
する。すると。薄膜１２は柱状４Ｍｌ 造１３をとる場
合が多い。特に、基板１１の表面への薄膜１２を形成す
る飛行粒子が高い運動エネルギを持っているスパッタ蒸
着法になどにて薄膜１２を形成すると柱状構造１３が得
られやすい。次に、柱状構造１３を有する薄ｖ！１２に
エツチング操作を施ず。
すると、柱状４’４１３の中にはバウンダリー１４が多
数存在するため、バウンダリー１４に沿ってエツチング
が各各の社１５より効率的に作用し、第１図（ｂ）に示
すように各各の柱１５が分離し、隙間１６を持った柱状
構造薄膜１７が得られる。この場合のエツチング操作は
、たとえばイオンビームスパッタなどの膜表面の平滑化
などに用いられるようなエツチングではなく、溶液を用
いるウェットエツチングなどが適している。これは溶液
がバウンダリー１４に浸透して、そこでもエツチングが
起こるためと乃えられる。次に、この隙間１６を持った
柱状＠漬薄膜１７にこの薄膜の構造物質とは５１シなる
第２の物質１８を流し込むことにより前記隙間１６を充
てんする。すると、第１図（Ｃ）に示Ｊように、従来の
形成方法によって１ツられろコンポジット材料と同様の
構成のコンボジツ（・λや膜１９が簡便に形成される。
数存在するため、バウンダリー１４に沿ってエツチング
が各各の社１５より効率的に作用し、第１図（ｂ）に示
すように各各の柱１５が分離し、隙間１６を持った柱状
構造薄膜１７が得られる。この場合のエツチング操作は
、たとえばイオンビームスパッタなどの膜表面の平滑化
などに用いられるようなエツチングではなく、溶液を用
いるウェットエツチングなどが適している。これは溶液
がバウンダリー１４に浸透して、そこでもエツチングが
起こるためと乃えられる。次に、この隙間１６を持った
柱状＠漬薄膜１７にこの薄膜の構造物質とは５１シなる
第２の物質１８を流し込むことにより前記隙間１６を充
てんする。すると、第１図（Ｃ）に示Ｊように、従来の
形成方法によって１ツられろコンポジット材料と同様の
構成のコンボジツ（・λや膜１９が簡便に形成される。
次に、具体的実施例を説明する。
実施例１
本発明の実施例１には製造した酸化亜３０コンポ。
ジット簿膜圧電アクチュエータの要部断面図を第２図に
示して説明する。まず、電極２１を表面に蒸着したガラ
ス基板２２にさらに圧電体である酸化亜鉛（ＺｎＯ）の
薄膜を形成する。スパッタガスをアルゴンと酸素の（１
：１）混合ガスとし、５×１０’ Ｔｏｒｒのガス圧で
ＺｎＯのセラミクス板をターゲットとし高周波でスパッ
タ７／Ｓ着すると、１００°Ｃ程度に保たれたガラス基
板２２の電極２１の上に柱状構造を示すＣ軸配向ＺｎＯ
神膿が得られる。このＺｎＯ薄膜を塩酸５％溶液に浸し
エツチングする。
示して説明する。まず、電極２１を表面に蒸着したガラ
ス基板２２にさらに圧電体である酸化亜鉛（ＺｎＯ）の
薄膜を形成する。スパッタガスをアルゴンと酸素の（１
：１）混合ガスとし、５×１０’ Ｔｏｒｒのガス圧で
ＺｎＯのセラミクス板をターゲットとし高周波でスパッ
タ７／Ｓ着すると、１００°Ｃ程度に保たれたガラス基
板２２の電極２１の上に柱状構造を示すＣ軸配向ＺｎＯ
神膿が得られる。このＺｎＯ薄膜を塩酸５％溶液に浸し
エツチングする。
すると、第１図（ｂ）に示したようなＺｎＯの柱２３と
隙間を有する薄膜を得る。この薄膜の隙間にＺｎＯより
軟性の紫外線硬化樹脂２４を流し込み紫外線を照射する
。すると、紫外Ｓ硬化樹脂２４が２ｎｏの柱２３の隙間
を充てんし硬化してＺｎＯの柱２３と紫外ＦＡ硬化樹脂
２４とのコンポジット簿膜２５が得られる。さらに表面
に電極２６を蒸着することにより、第２図に示すような
圧電アクチュエータを得る。コンポジット簿膜２５は圧
電体の柱状でその周囲を軟性の樹脂が囲んでいるため厚
み方向の圧電硬化が有効となり厚み振動において、バル
クのＺｎＯと比べても大きな電気機械結合定数を示し、
高効率の圧電アクチュエータとして有効であった。
隙間を有する薄膜を得る。この薄膜の隙間にＺｎＯより
軟性の紫外線硬化樹脂２４を流し込み紫外線を照射する
。すると、紫外Ｓ硬化樹脂２４が２ｎｏの柱２３の隙間
を充てんし硬化してＺｎＯの柱２３と紫外ＦＡ硬化樹脂
２４とのコンポジット簿膜２５が得られる。さらに表面
に電極２６を蒸着することにより、第２図に示すような
圧電アクチュエータを得る。コンポジット簿膜２５は圧
電体の柱状でその周囲を軟性の樹脂が囲んでいるため厚
み方向の圧電硬化が有効となり厚み振動において、バル
クのＺｎＯと比べても大きな電気機械結合定数を示し、
高効率の圧電アクチュエータとして有効であった。
また、この圧電のコンボジッＦ−膜２５を積層して大き
な変位量を得ることも可能である。
な変位量を得ることも可能である。
実施例２
本発明の実施例２にて製造したコバルトｃｏ−クロムＣ
ｒコンポジット薄膜の要部断面図を第３図に示して説明
する。まず、アルゴンガスをスパッタガスとしてコバル
トＣＯの薄膜を実施例１と同様の条件でガラス基板２２
の上に形成する。この薄膜は柱状構造を有しており、こ
れを＠醒１０％の溶液でエツチングすると隙間を右覆る
ＣＯの社３１により構成された薄膜となる。さらに、こ
の薄膜の表面にクロムＣｒの薄膜３２を形成すると、第
３図に承りように前記隙間おＪ：び上部にＣｒが充てん
される。これを第３図の点Ｆｉ （ａ ） ”ｃ−示す
位Ｕまで、１ＪなわちＣＯの柱３１が表面に現れるまで
Ｃｒの薄膜３２の表面から研磨する。すると、強磁性の
ＣＯが柱状で、その周りを非磁性のＣｒによって囲まれ
た磁気的異方性を持ったＧＯ−Ｃｒのコンポジット帽１
３が形成される。これにより従来の蒸着法などで行られ
るＣｏ−Ｑｒ−薄膜よりも大きな磁気異方性を有する保
持力の大さな磁気メモリ用の簿膜が得られた。ここで柱
状Ｈ３ａを右−するＣＯ薄膜はスパッタＭ者法以外に熱
蒸着法などによっても形成可能であり、スパッタ蒸着法
に限られるものではない。
ｒコンポジット薄膜の要部断面図を第３図に示して説明
する。まず、アルゴンガスをスパッタガスとしてコバル
トＣＯの薄膜を実施例１と同様の条件でガラス基板２２
の上に形成する。この薄膜は柱状構造を有しており、こ
れを＠醒１０％の溶液でエツチングすると隙間を右覆る
ＣＯの社３１により構成された薄膜となる。さらに、こ
の薄膜の表面にクロムＣｒの薄膜３２を形成すると、第
３図に承りように前記隙間おＪ：び上部にＣｒが充てん
される。これを第３図の点Ｆｉ （ａ ） ”ｃ−示す
位Ｕまで、１ＪなわちＣＯの柱３１が表面に現れるまで
Ｃｒの薄膜３２の表面から研磨する。すると、強磁性の
ＣＯが柱状で、その周りを非磁性のＣｒによって囲まれ
た磁気的異方性を持ったＧＯ−Ｃｒのコンポジット帽１
３が形成される。これにより従来の蒸着法などで行られ
るＣｏ−Ｑｒ−薄膜よりも大きな磁気異方性を有する保
持力の大さな磁気メモリ用の簿膜が得られた。ここで柱
状Ｈ３ａを右−するＣＯ薄膜はスパッタＭ者法以外に熱
蒸着法などによっても形成可能であり、スパッタ蒸着法
に限られるものではない。
実施例３
実施例１ど同様にガラス！、【仮２２のトにＺｎＯの柱
２３の紫外ＦＡ＆ｆ！化樹脂２４によるコンポジット薄
膜２５を形成Ｊ−る。次に、このコンポジット薄膜２５
を再度塩酸５％の溶液でエツチングすると、ＺｎＯの社
２３がエツチングされて除人され紫外線硬化樹１指２４
が残った薄膜が得られる。この；ｔ９膜のＺｎＯの柱２
３のあとおよび上部にＣＯを蒸着して表面をラッピング
すると、すなわちＺｎＯの社２３のあとにＣＯを埋め込
むと、ＣＯが柱状で隙間が紫外線硬化樹脂２４で構成さ
れた磁性コンポジット薄膜が１！Ｉられる。この薄膜に
おいてはｚｎＯ薄膜が最終的にサベてエツチングされる
ので、ｚｎＯの最初のエツチングの後にこのＺｎＯの柱
２３にｊｆｆｌＭが残ったとしてもｍＭによるコンポジ
ット膜２５の形成後の特性劣化などの心配が除かれる。
２３の紫外ＦＡ＆ｆ！化樹脂２４によるコンポジット薄
膜２５を形成Ｊ−る。次に、このコンポジット薄膜２５
を再度塩酸５％の溶液でエツチングすると、ＺｎＯの社
２３がエツチングされて除人され紫外線硬化樹１指２４
が残った薄膜が得られる。この；ｔ９膜のＺｎＯの柱２
３のあとおよび上部にＣＯを蒸着して表面をラッピング
すると、すなわちＺｎＯの社２３のあとにＣＯを埋め込
むと、ＣＯが柱状で隙間が紫外線硬化樹脂２４で構成さ
れた磁性コンポジット薄膜が１！Ｉられる。この薄膜に
おいてはｚｎＯ薄膜が最終的にサベてエツチングされる
ので、ｚｎＯの最初のエツチングの後にこのＺｎＯの柱
２３にｊｆｆｌＭが残ったとしてもｍＭによるコンポジ
ット膜２５の形成後の特性劣化などの心配が除かれる。
ｙと明の効果
以上のように本発明によれば、基板の上に柱状情態を有
する第１の物質からなる薄膜を形成し、この薄膜をエツ
チングして前記柱状ｓｉの柱を分離して隙間を形成し、
この柱の周りの隙間を第２の物質で充てんしてコンポジ
ット薄膜とするため、従来よりも簡便にコンポジット材
料を形成覆ることができ、しかも薄膜状の乙のを１ｉす
ることができ、その工業的価鎮は人さい。
する第１の物質からなる薄膜を形成し、この薄膜をエツ
チングして前記柱状ｓｉの柱を分離して隙間を形成し、
この柱の周りの隙間を第２の物質で充てんしてコンポジ
ット薄膜とするため、従来よりも簡便にコンポジット材
料を形成覆ることができ、しかも薄膜状の乙のを１ｉす
ることができ、その工業的価鎮は人さい。
第１図は本発明の］ンボジツト薄膜の形成方法の工程を
順に示Ｖ薄膜の断面図、第２図は本発明の実施例１のＺ
ｎ Ｑ 二ｒンポジツ］〜薄膜圧電アクチュ１−夕の
髄部断面図、第３図は木！を明の実施例２のＧ Ｏ−Ｃ
ｒコンポジット薄膜の要部所面図、第４図番よ従来のコ
ンポジット材料の斜視図である。 １１・・・基板、１２・・・薄膜、１３・・・柱状構造
、１ト・・社、１６・・・隙間、１８・・・第２の薄膜
、１９・・・コンボジン１〜薄膜。 代理人 森 木 八 弘 第１図 第２図 第３図
順に示Ｖ薄膜の断面図、第２図は本発明の実施例１のＺ
ｎ Ｑ 二ｒンポジツ］〜薄膜圧電アクチュ１−夕の
髄部断面図、第３図は木！を明の実施例２のＧ Ｏ−Ｃ
ｒコンポジット薄膜の要部所面図、第４図番よ従来のコ
ンポジット材料の斜視図である。 １１・・・基板、１２・・・薄膜、１３・・・柱状構造
、１ト・・社、１６・・・隙間、１８・・・第２の薄膜
、１９・・・コンボジン１〜薄膜。 代理人 森 木 八 弘 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板の上に柱状構造を有する第１の物質よりなる薄
膜を形成し、上記薄膜をエッチングして上記柱状構造中
のそれぞれの柱を分離させて隙間を有する柱状構造薄膜
とし、この柱状構造薄膜の隙間に上記第１の物質とは異
なる第２の物質を埋め込んでコンポジット薄膜とするコ
ンポジット薄膜の形成方法。 ２、柱状構造を有する第１の物質よりなる薄膜をスパッ
タ蒸着法によって形成する特許請求の範囲第１項記載の
コンポジット薄膜の形成方法。 ３、第１の物質よりなる薄膜を溶液を用いてエッチング
する特許請求の範囲第１項記載のコンポジット薄膜の形
成方法。 ４、第１の物質が圧電材料で構成され、第２の物質が第
１の物質に比べて軟性の物質で構成される特許請求の範
囲第１項記載のコンポジット薄膜の形成方法。 ５、第２の物質が樹脂で構成される特許請求の範囲第４
項記載のコンポジット薄膜の形成方法。 ６、第１の物質が強磁性体で構成され、第２の物質が非
磁性体で構成される特許請求の範囲第１項記載のコンポ
ジット薄膜の形成方法。 ７、基板の上に柱状構造を有する第１の物質よりなる薄
膜を形成し、上記薄膜をエッチングして上記柱状構造中
の各各の柱を分離させて隙間を有する柱状構造薄膜とし
、この柱状構造薄膜の隙間に上記柱を形成する第１の物
質とは異なる第２の物質を埋め込み、上記第１の物質よ
りなる柱をエッチングして除去し、その後に上記第１、
第２の物質とは異なる第３の物質を埋め込んでコンポジ
ット薄膜とするコンポジット薄膜の形成方法。 ８、第３の物質を蒸着法によって形成し、第１の物質よ
りなる柱を除去したあとの隙間と上部に形成された第３
の物質を表面からラッピングすることにより第２の物質
と第３の物質の柱によつて構成された薄膜を形成する特
許請求の範囲第７項記載のコンポジット薄膜の形成方法
。 ９、柱状構造を有する第１の物質よりなる薄膜をスパッ
タ蒸着法によって形成する特許請求の範囲第７項記載の
コンポジット薄膜の形成方法。 １０、第１の物質よりなる薄膜を溶液を用いてエッチン
グする特許請求の範囲第７項記載のコンポジット薄膜の
形成方法。 １１、第３の物質が圧電材料で構成され、第２の物質が
第３の物質に比べて軟性の物質で構成される特許請求の
範囲第７項記載のコンポジット薄膜の形成方法。 １２、第２の物質が樹脂で構成されたことを特徴とする
特許請求の範囲第１１項記載のコンポジット薄膜の形成
方法。 １３、第３の物質が強磁性体で構成され、第２の物質が
非磁性体で構成される特許請求の範囲第７項記載のコン
ポジット薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12452187A JPS63290258A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | コンポジット薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12452187A JPS63290258A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | コンポジット薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63290258A true JPS63290258A (ja) | 1988-11-28 |
Family
ID=14887542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12452187A Pending JPS63290258A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | コンポジット薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63290258A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4201937A1 (de) * | 1991-01-25 | 1992-07-30 | Murata Manufacturing Co | Piezoelektrisches laminiertes stellglied |
| US7320164B2 (en) | 2002-01-10 | 2008-01-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of manufacturing an electronic component |
| JP2014009384A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Fujifilm Corp | ウルツァイト型複合酸化物及びそれを備えた圧電素子 |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP12452187A patent/JPS63290258A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4201937A1 (de) * | 1991-01-25 | 1992-07-30 | Murata Manufacturing Co | Piezoelektrisches laminiertes stellglied |
| US7320164B2 (en) | 2002-01-10 | 2008-01-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of manufacturing an electronic component |
| JP2014009384A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Fujifilm Corp | ウルツァイト型複合酸化物及びそれを備えた圧電素子 |
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