JP4590603B2 - Method for producing a tungsten oxide thin film with crystal orientation on the surface of a substrate having low crystallinity - Google Patents
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Description
本発明は、結晶性の低い基板の表面に結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a tungsten oxide thin film having crystal orientation on the surface of a substrate having low crystallinity.
酸化タングステンの薄膜は、近年、コンデンサーチップやフィルター、またはＩＣ等の電子デバイス用の誘電体材料、光通信用フィルターやアイソレーター等に使用される光学素子用材料、調光ミラーに使用されるエレクトロクロミック材料やガスセンサーに使用されるガスクロミック材料、あるいは、光触媒材料として広く利用されており、産業応用上、非常に注目されている材料である（例えば、非特許文献１及び２を参照のこと）。 In recent years, tungsten oxide thin films have been used in dielectric materials for electronic devices such as capacitor chips and filters or ICs, materials for optical elements used in optical communication filters and isolators, and electrochromic materials used in dimming mirrors. The material is widely used as a gas chromic material or photocatalyst material used for materials and gas sensors, and is a material that has received much attention for industrial applications (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2). .
酸化タングステン薄膜は、その結晶性や配向性を向上させることにより、誘電特性、光学特性、またはガスクロミック特性の改善につながると考えられており、強く結晶配向した酸化タングステン薄膜を用いると、感度の高いガスセンサーが実現できると言われている（例えば、非特許文献４及び５を参照のこと）。
Tungsten oxide thin films are thought to lead to improvements in dielectric properties, optical properties, or gas chromic properties by improving their crystallinity and orientation. It is said that a high gas sensor can be realized (for example, see Non-Patent
酸化タングステン薄膜は、従来、真空蒸着法、スパッタリング法、分子線エピタキシー法、レーザーアブレーション法、またはゾル・ゲル法等により作製されてきた。そしてこれまでの研究報告の中では、強く結晶配向した酸化タングステン薄膜は、サファイアやストロンチウムチタネイト等の単結晶を蒸着基板として用いた場合にしか実現できなかった（例えば、非特許文献６及び７を参照のこと）。酸化タングステン薄膜の作製に用いる単結晶基板を、大面積・高品質で再現性よく製造する技術は現時点では確立されておらず、そのような単結晶基板の入手は困難であり高価であった。そのため、単結晶を蒸着基板とした強く結晶配向した酸化タングステン薄膜は、産業上に応用することが困難であった。一方、結晶性の低い基板は単結晶基板と比較して安価であり、大きさに制限なく入手できるものの、そのような基板を使用しても、強く結晶配向し、誘電特性や光学特性にすぐれた、高品質の酸化タングステン薄膜を作製することはできなかった。 Tungsten oxide thin films have been conventionally produced by vacuum deposition, sputtering, molecular beam epitaxy, laser ablation, sol-gel, or the like. In the research reports so far, a strongly crystallized tungsten oxide thin film can be realized only when a single crystal such as sapphire or strontium titanate is used as a deposition substrate (for example, Non-Patent Documents 6 and 7). checking). A technique for manufacturing a single crystal substrate used for producing a tungsten oxide thin film with a large area, high quality and good reproducibility has not been established at present, and it has been difficult and expensive to obtain such a single crystal substrate. For this reason, it has been difficult to apply industrially a tungsten oxide thin film having a strong crystal orientation using a single crystal as a deposition substrate. On the other hand, a substrate with low crystallinity is cheaper than a single crystal substrate and can be obtained without limitation in size, but even if such a substrate is used, it is strongly crystallized and has excellent dielectric and optical properties. In addition, a high-quality tungsten oxide thin film could not be produced.
したがって、単結晶基板と比較して安価で、その大きさに制限なく入手できる結晶性の低い基板の表面に、強く結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製するための方法に対する必要性が存在する。
本発明は、結晶性の低い基板の表面に結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製する方法を提供することを課題とする。また、本発明は、結晶性の低い基板の表面に成膜された、結晶配向した酸化タングステン薄膜を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a tungsten oxide thin film having a crystal orientation on a surface of a substrate having low crystallinity. Another object of the present invention is to provide a crystallized tungsten oxide thin film formed on the surface of a substrate having low crystallinity.
上記従来技術の課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を行った結果、スパッタリングを行う際の基板温度及び堆積速度を制御することにより、結晶性の低い基板の表面に結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製できることを見出し、本発明を完成させた。 In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors have conducted intensive research. As a result, by controlling the substrate temperature and the deposition rate during sputtering, an oxide crystallized on the surface of a substrate having low crystallinity. The inventors have found that a tungsten thin film can be produced and completed the present invention.
本発明の第一は、結晶性の低い基板の表面に結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製する方法であって、タングステンを含むスパッタリングターゲットを結晶性の低い基板の表面にスパッタリングすることを含み、スパッタリングを行う際の基板温度及び堆積速度を制御することにより、単斜晶（００１）面に強く結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製することを特徴とする。 A first aspect of the present invention is a method for producing a tungsten oxide thin film having a crystal orientation on a surface of a substrate having low crystallinity, including sputtering a sputtering target containing tungsten on the surface of a substrate having low crystallinity. By controlling the substrate temperature and the deposition rate when performing the step, a tungsten oxide thin film strongly crystallized in the monoclinic (001) plane is manufactured.
本発明の方法では、結晶性の低い基板が非結晶体又は多結晶体の基板であることが好ましい。結晶性の低い基板は、ガラス、アルミナ、酸化チタン、スパッタリングを行う際の基板温度に対して耐性のあるプラスチック、鉄、アルミニウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される材料から構成される基板であることが好ましい。 In the method of the present invention, the substrate having low crystallinity is preferably an amorphous or polycrystalline substrate. The substrate with low crystallinity is a substrate made of a material selected from the group consisting of glass, alumina, titanium oxide, plastic resistant to the substrate temperature during sputtering, iron, aluminum, and a mixture thereof. It is preferable that
本発明の方法では、スパッタリングを行う際の基板温度が４００℃〜７００℃であり、堆積速度が０．２μｍ／ｈ〜１．０μｍ／ｈであることが好ましい。
本発明の方法では、スパッタリングは減圧酸化雰囲気で行うことが好ましい。減圧酸化雰囲気は、アルゴンと酸素の混合減圧雰囲気であることが好ましい。
In the method of the present invention, the substrate temperature during sputtering is preferably 400 ° C. to 700 ° C., and the deposition rate is preferably 0.2 μm / h to 1.0 μm / h.
In the method of the present invention, sputtering is preferably performed in a reduced pressure oxidizing atmosphere. The reduced pressure oxidizing atmosphere is preferably a mixed reduced pressure atmosphere of argon and oxygen.
本発明の方法では、スパッタリングターゲットが金属タングステンであることが好ましい。
本発明の第二は、本発明の第一の方法にしたがって作製された、結晶配向した酸化タングステン薄膜である。
In the method of the present invention, the sputtering target is preferably metallic tungsten.
The second of the present invention is a crystallized tungsten oxide thin film prepared according to the first method of the present invention.
本発明によれば、結晶性の低い基板の表面に結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製する方法が提供される。また、本発明によれば、結晶性の低い基板の表面に成膜された、結晶配向した酸化タングステン薄膜が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for producing a tungsten oxide thin film having crystal orientation on the surface of a substrate having low crystallinity. In addition, according to the present invention, a crystalline-oriented tungsten oxide thin film formed on the surface of a substrate having low crystallinity is provided.
以下、本発明の結晶性の低い基板の表面に結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製する方法、及び本発明の方法にしたがって作製された結晶配向した酸化タングステン薄膜の好適な実施形態について説明する。 A preferred embodiment of a method for producing a tungsten oxide thin film with crystal orientation on the surface of a substrate having low crystallinity according to the present invention and a crystal oriented tungsten oxide thin film produced according to the method of the present invention will be described below.
まず、本発明の結晶性の低い基板の表面に結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製する方法の好適な実施形態について説明する。
本発明の結晶性の低い基板の表面に結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製する方法は、タングステンを含むスパッタリングターゲットを結晶性の低い基板の表面にスパッタリングすることを含み、スパッタリングを行う際の基板温度及び堆積速度を制御することにより、単斜晶（００１）面に強く結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製することを特徴とする。
First, a preferred embodiment of a method for producing a tungsten oxide thin film crystallized on the surface of a substrate having low crystallinity according to the present invention will be described.
The method for producing a tungsten oxide thin film having crystal orientation on the surface of a substrate having low crystallinity according to the present invention includes sputtering a sputtering target containing tungsten on the surface of a substrate having low crystallinity, and the substrate temperature at the time of sputtering. In addition, by controlling the deposition rate, a tungsten oxide thin film having a strong crystal orientation in the monoclinic (001) plane is manufactured.
本発明において使用する結晶性の低い基板は、非結晶体又は多結晶体の基板であることが好ましい。結晶性の低い基板としては、限定するものではないが、ガラス、アルミナ、酸化チタン、スパッタリングを行う際の基板温度に対して耐性のあるプラスチック、鉄、アルミニウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される材料から構成される基板が挙げられる。例えば、非晶質の石英ガラス基板を使用することができる。 The substrate having low crystallinity used in the present invention is preferably an amorphous or polycrystalline substrate. The substrate having low crystallinity is not limited, but is selected from the group consisting of glass, alumina, titanium oxide, plastic resistant to the substrate temperature during sputtering, iron, aluminum, and a mixture thereof. And a substrate made of a material to be manufactured. For example, an amorphous quartz glass substrate can be used.
本発明において使用することができるスパッタリングターゲットは、タングステンを含むスパッタリングターゲットであり、好ましくは、金属タングステンである。スパッタリングターゲット中のタングステンの純度は、特に制限はないが、高いほうが好ましい。 The sputtering target that can be used in the present invention is a sputtering target containing tungsten, preferably metallic tungsten. The purity of tungsten in the sputtering target is not particularly limited, but is preferably higher.
スパッタリングは減圧酸化雰囲気で行うことが好ましく、減圧酸化雰囲気は、アルゴンと酸素の混合減圧酸化雰囲気であることが好ましい。
本発明の方法においては、スパッタリングを行う際の基板温度及び堆積速度を制御することにより、単斜晶（００１）面に強く結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製する。
Sputtering is preferably performed in a reduced pressure oxidizing atmosphere, and the reduced pressure oxidizing atmosphere is preferably a mixed reduced pressure oxidizing atmosphere of argon and oxygen.
In the method of the present invention, a tungsten oxide thin film having a strong crystal orientation on a monoclinic (001) plane is produced by controlling the substrate temperature and deposition rate during sputtering.
スパッタリングを行う際の基板温度は、好ましくは、４００℃〜７００℃であり、最も好ましくは、６００℃である。スパッタリングを行う際の堆積速度は、好ましくは、０．２μｍ／ｈ〜１．０μｍ／ｈであり、より好ましくは、０．３μｍ／ｈ〜０．９μｍ／ｈ、最も好ましくは、０．３μｍ／ｈ〜０．８μｍ／ｈである。ここで、堆積速度とは、単位時間あたりに酸化タングステン薄膜が堆積される速度をいう（μｍ／ｈ）。堆積速度は、スパッタリングを行う際の投入スパッタリング電力、基板とターゲットとの間の距離、減圧酸化雰囲気のガス圧等のスパッタリング条件に依存して決定される。０．２μｍ／ｈ〜１．０μｍ／ｈの堆積速度を達成するためには、例えば、投入スパッタリング電力が５０Ｗ、基板とターゲットとの間の距離が１０ｃｍで、アルゴンと酸素の混合減圧酸化雰囲気でスパッタリングを行う場合、酸素ガス圧は５ｍＰａ〜８０ｍＰａ、アルゴンガス圧は５０ｍＰａ〜３００ｍＰａであればよい。好ましくは、酸素ガス圧は１０ｍＰａ〜５０ｍＰａ、アルゴンガス圧は８０ｍＰａ〜２３０ｍＰａである。 The substrate temperature at the time of sputtering is preferably 400 ° C. to 700 ° C., and most preferably 600 ° C. The deposition rate when performing sputtering is preferably 0.2 μm / h to 1.0 μm / h, more preferably 0.3 μm / h to 0.9 μm / h, and most preferably 0.3 μm / h. h to 0.8 μm / h. Here, the deposition rate refers to the rate at which the tungsten oxide thin film is deposited per unit time (μm / h). The deposition rate is determined depending on the sputtering conditions such as the input sputtering power at the time of sputtering, the distance between the substrate and the target, and the gas pressure of the reduced pressure oxidizing atmosphere. In order to achieve a deposition rate of 0.2 μm / h to 1.0 μm / h, for example, the input sputtering power is 50 W, the distance between the substrate and the target is 10 cm, and the mixed reduced pressure oxidizing atmosphere of argon and oxygen is used. When sputtering is performed, the oxygen gas pressure may be 5 mPa to 80 mPa, and the argon gas pressure may be 50 mPa to 300 mPa. Preferably, the oxygen gas pressure is 10 mPa to 50 mPa, and the argon gas pressure is 80 mPa to 230 mPa.
スパッタリングをアルゴンと酸素の混合減圧酸化雰囲気で行う場合、０．２μｍ／ｈ〜１．０μｍ／ｈの堆積速度を達成するためには、厳密には他のスパッタリング条件にも依存するが、酸素ガスの比率は、全ガス圧（酸素ガス圧とアルゴンガス圧の和）の約１０％〜約３０％に制御すればよい。したがって、上記の投入スパッタリング電力が５０Ｗ、基板とターゲットとの間の距離が１０ｃｍである場合に、全ガス圧を１００ｍＰａに固定するときは、酸素ガスの分圧は１０ｍＰａ〜３０ｍＰａに制御すればよい。減圧酸化雰囲気のガス圧（分圧）及び他のスパッタリング条件は、本明細書の開示に基づき当業者が適宜設定することができる。 When sputtering is performed in a mixed reduced pressure oxidizing atmosphere of argon and oxygen, in order to achieve a deposition rate of 0.2 μm / h to 1.0 μm / h, oxygen gas depends strictly on other sputtering conditions. The ratio may be controlled to about 10% to about 30% of the total gas pressure (sum of oxygen gas pressure and argon gas pressure). Therefore, when the input sputtering power is 50 W and the distance between the substrate and the target is 10 cm, when the total gas pressure is fixed to 100 mPa, the partial pressure of oxygen gas may be controlled to 10 mPa to 30 mPa. . A person skilled in the art can appropriately set the gas pressure (partial pressure) of the reduced-pressure oxidizing atmosphere and other sputtering conditions based on the disclosure of the present specification.
次に、本発明の方法にしたがって作製された結晶配向した酸化タングステン薄膜の好適な実施形態について説明する。
本発明の酸化タングステン薄膜の結晶性はＸ線回折法により評価することができる。
Next, a preferred embodiment of a crystal-oriented tungsten oxide thin film produced according to the method of the present invention will be described.
The crystallinity of the tungsten oxide thin film of the present invention can be evaluated by an X-ray diffraction method.
例えば、非特許文献６において、酸化タングステン薄膜を、サファイアの単結晶Ｒ面配向基板の表面に成膜した場合、（００１）面に結晶配向した酸化タングステン薄膜のＸ線回折パターンには、単斜晶の（００１）面に由来する全幅半値幅約０．２度のピークが観察され、他の結晶面由来のピークは観察されない。（００１）面に由来するピークは、結晶欠陥が極めて少なく、結晶性が高いことを示し、また、他のピークが観察されないことは、（００１）面に結晶成長方向が揃っていることを示している。したがって、上記のような回折パターンは、サファイアの単結晶Ｒ面配向基板の表面に、単斜晶（００１）面に強く結晶配向した酸化タングステンの薄膜が形成されていることを意味している。 For example, in Non-Patent Document 6, when a tungsten oxide thin film is formed on the surface of a sapphire single crystal R-plane oriented substrate, the X-ray diffraction pattern of the tungsten oxide thin film crystallized in the (001) plane is monoclinic. A peak with a full width at half maximum of about 0.2 degrees derived from the (001) plane of the crystal is observed, and peaks derived from other crystal planes are not observed. The peak derived from the (001) plane indicates that the crystal defects are extremely small and the crystallinity is high, and that no other peak is observed indicates that the crystal growth direction is aligned on the (001) plane. ing. Therefore, the diffraction pattern as described above means that a thin film of tungsten oxide that is strongly crystallized in the monoclinic (001) plane is formed on the surface of the sapphire single crystal R-plane oriented substrate.
本発明の酸化タングステン薄膜は、Ｘ線回折法により評価すると、Ｘ線回折パターンにおいて単斜晶の（００１）面に由来するピークが観察され、他の結晶面由来のピークは観察されないことから、結晶性の低い基板の表面において、単斜晶（００１）面に強く結晶配向していることがわかる。 When the tungsten oxide thin film of the present invention is evaluated by the X-ray diffraction method, a peak derived from the monoclinic (001) plane is observed in the X-ray diffraction pattern, and no peak derived from other crystal planes is observed. It can be seen that the surface of the substrate with low crystallinity is strongly crystallized in the monoclinic (001) plane.
以下、本発明を、実施例及び図面を参照しながら更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例
（実施例１）
スパッタリング法を用いて、結晶性の低い基板の表面に酸化タングステン薄膜を作製した。基板は、寸法９ｍｍ×９ｍｍ、厚さ１ｍｍの非晶質の石英ガラス基板を使用した。スパッタリングターゲットは金属タングステンを使用した。この基板とターゲットを１０ｃｍの距離を離して配置した。基板とターゲット含む雰囲気を、酸素ガス圧２２ｍＰａ、アルゴンガス圧９２ｍＰａの混合減圧酸化雰囲気とした。投入スパッタリング電力は５０Ｗ、基板温度は６００℃として、スパッタリングを１時間行った。スパッタリング後に基板上に得られた酸化タングステン薄膜の厚さは０．６μｍであった（堆積速度０．６μｍ／ｈ）。
Hereinafter, although the present invention is explained still in detail, referring to an example and a drawing, the present invention is not limited to these.
Example (Example 1)
A tungsten oxide thin film was formed on the surface of a substrate having low crystallinity by a sputtering method. As the substrate, an amorphous quartz glass substrate having a size of 9 mm × 9 mm and a thickness of 1 mm was used. As the sputtering target, metallic tungsten was used. The substrate and the target were placed at a distance of 10 cm. The atmosphere including the substrate and the target was a mixed reduced pressure oxidation atmosphere having an oxygen gas pressure of 22 mPa and an argon gas pressure of 92 mPa. Sputtering was performed for 1 hour with an input sputtering power of 50 W and a substrate temperature of 600 ° C. The thickness of the tungsten oxide thin film obtained on the substrate after sputtering was 0.6 μm (deposition rate 0.6 μm / h).
作製した酸化タングステン薄膜の結晶性をＸ線回折法により評価した。Ｘ線回折パターンを図１に示す。
図をみると、回折角度２３度に単斜晶の（００１）面由来の鋭いピークが観察された。このピークの全幅半値幅は０．７度であった。一方、他の結晶面由来のピークは観察されなかった。この回折結果から、基板温度を６００℃、堆積速度を０．６μｍ／ｈとした場合には、得られる酸化タングステン薄膜は、サファイアの単結晶Ｒ面配向基板の表面に成膜したときと同様、単斜晶（００１）面に強く結晶配向していることが判明した。
（比較例１）
スパッタリングを行う際の基板温度を６００℃から２００℃とした以外は、実施例１と同様の条件にしたがい、結晶性の低い基板の表面に酸化タングステン薄膜を作製した。スパッタリング後に基板上に得られた酸化タングステン薄膜の厚さは０．６μｍであった（堆積速度０．６μｍ／ｈ）。作製した酸化タングステン薄膜のＸ線回折パターンを図２に示す。
The crystallinity of the produced tungsten oxide thin film was evaluated by an X-ray diffraction method. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG.
As shown in the figure, a sharp peak derived from a monoclinic (001) plane was observed at a diffraction angle of 23 degrees. The full width at half maximum of this peak was 0.7 degrees. On the other hand, no peaks derived from other crystal planes were observed. From this diffraction result, when the substrate temperature is 600 ° C. and the deposition rate is 0.6 μm / h, the obtained tungsten oxide thin film is formed on the surface of a single crystal R-plane oriented substrate of sapphire, It was found that the crystals were strongly oriented in the monoclinic (001) plane.
(Comparative Example 1)
A tungsten oxide thin film was formed on the surface of the substrate having low crystallinity under the same conditions as in Example 1 except that the substrate temperature during sputtering was changed from 600 ° C. to 200 ° C. The thickness of the tungsten oxide thin film obtained on the substrate after sputtering was 0.6 μm (deposition rate 0.6 μm / h). The X-ray diffraction pattern of the produced tungsten oxide thin film is shown in FIG.
図をみると、回折角度２３度付近に多結晶構造であることを示す幅の広いピークが観察された。この回折結果から、基板温度を２００℃とした場合には、得られる酸化タングステン薄膜は結晶配向しないことが判明した。本発明においては、基板温度の制御が重要な因子であることを示している。
（比較例２）
スパッタリングを行う際のアルゴンガス圧を９２ｍＰａから４０ｍＰａとし、酸素ガス圧を３９ｍＰａとした以外は、実施例１と同様の条件にしたがい、結晶性の低い基板の表面に酸化タングステン薄膜を作製した。スパッタリング後に基板上に得られた酸化タングステン薄膜の厚さは０．１μｍであった（堆積速度０．１μｍ／ｈ）。作製した酸化タングステン薄膜のＸ線回折パターンを図３に示す。
As shown in the figure, a broad peak indicating a polycrystalline structure was observed around a diffraction angle of 23 degrees. From this diffraction result, it was found that when the substrate temperature was 200 ° C., the obtained tungsten oxide thin film did not have crystal orientation. In the present invention, it is shown that control of the substrate temperature is an important factor.
(Comparative Example 2)
A tungsten oxide thin film was formed on the surface of a substrate having low crystallinity under the same conditions as in Example 1 except that the argon gas pressure during sputtering was 92 to 40 mPa and the oxygen gas pressure was 39 mPa. The thickness of the tungsten oxide thin film obtained on the substrate after sputtering was 0.1 μm (deposition rate 0.1 μm / h). The X-ray diffraction pattern of the produced tungsten oxide thin film is shown in FIG.
図をみると、回折角度２３度付近に多結晶構造であることを示す幅の広いピークが観察された。この回折結果から、堆積速度を０．１μｍ／ｈとした場合には、得られる酸化タングステン薄膜は結晶配向しないことが判明した。本発明においては、堆積速度の制御が重要な因子であることを示している。
（実施例２〜６及び比較例３）
実施例１と同じ基板及びスパッタリングターゲットを用いて、酸素ガスとアルゴンガスの混合減圧酸化雰囲気下で、スパッタリング法により酸化タングステン薄膜を作製した。基板温度及び堆積速度を種々の値に制御し、得られた薄膜の結晶配向性をＸ線回折法により評価した。成膜時の基板温度及び堆積速度、ならびに結晶配向性を、実施例１及び比較例１〜２の結果とともに表１に示す。
As shown in the figure, a broad peak indicating a polycrystalline structure was observed around a diffraction angle of 23 degrees. From this diffraction result, it was found that the obtained tungsten oxide thin film does not have crystal orientation when the deposition rate is 0.1 μm / h. In the present invention, it is shown that the control of the deposition rate is an important factor.
(Examples 2 to 6 and Comparative Example 3)
Using the same substrate and sputtering target as in Example 1, a tungsten oxide thin film was formed by a sputtering method in a mixed reduced pressure oxidizing atmosphere of oxygen gas and argon gas. The substrate temperature and deposition rate were controlled to various values, and the crystal orientation of the obtained thin film was evaluated by X-ray diffraction. Table 1 shows the substrate temperature and deposition rate during film formation, and the crystal orientation together with the results of Example 1 and Comparative Examples 1-2.
表１中、「結晶配向性」は、単斜晶（００１）結晶配向性の有無（配向性が有る場合は○印、無い場合は×印）を示す。実施例２〜６により得られた酸化タングステン薄膜は、回折角度２３度に単斜晶の（００１）面由来の鋭いピークが観察された。ピークの全幅半値幅は０．８度以下であった。この結果により、単斜晶（００１）方向に結晶配向していることが確認された。比較例３により得られた酸化タングステン薄膜は、回折角度２３度付近に多結晶構造であることを示す幅の広いピークが観察され、結晶配向していないことが観察された。 In Table 1, “Crystal orientation” indicates the presence / absence of monoclinic (001) crystal orientation (“◯” when there is orientation, “X” when there is no orientation). In the tungsten oxide thin films obtained in Examples 2 to 6, a sharp peak derived from a monoclinic (001) plane was observed at a diffraction angle of 23 degrees. The full width at half maximum of the peak was 0.8 degrees or less. From this result, it was confirmed that the crystal orientation was in the monoclinic (001) direction. In the tungsten oxide thin film obtained in Comparative Example 3, a wide peak indicating a polycrystalline structure was observed around a diffraction angle of 23 degrees, and it was observed that the crystal was not oriented.
本発明によれば、結晶性の低い基板の表面に結晶配向した酸化タングステン薄膜を作製する方法が提供される。本発明にしたがった単斜晶（００１）面に強く結晶配向した酸化タングステン薄膜は、スパッタリングを行う際の基板温度に対して耐性のあるガラスやプラスチック、金属等の結晶性の低い、比較的安価な基板の表面に成膜することができるため、生産コストの低減に有利な大面積薄膜の作製が可能となる。これにより、コンデンサーチップやフィルター、またはＩＣ等の電子デバイス用の誘電体材料、光通信用フィルター、アイソレーター等に使用される光学素子用材料、光触媒材料、偏光ミラーに使用されるエレクトロミック材料、ガスセンサーに使用されるガスクロミック材料等としての産業応用が実現できる。 According to the present invention, there is provided a method for producing a tungsten oxide thin film having crystal orientation on the surface of a substrate having low crystallinity. The tungsten oxide thin film strongly oriented in the monoclinic (001) plane according to the present invention is relatively inexpensive, with low crystallinity such as glass, plastic, metal, etc. resistant to the substrate temperature during sputtering. Since a film can be formed on the surface of a simple substrate, it is possible to produce a large-area thin film that is advantageous for reducing production costs. As a result, dielectric materials for electronic devices such as capacitor chips and filters, ICs, optical communication materials used for optical communication filters, isolators, etc., photocatalytic materials, electrochromic materials used for polarizing mirrors, gas Industrial applications such as gas chromic materials used in sensors can be realized.
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