JPS6030115A - 強誘電体薄膜素子 - Google Patents
強誘電体薄膜素子Info
- Publication number
- JPS6030115A JPS6030115A JP58138001A JP13800183A JPS6030115A JP S6030115 A JPS6030115 A JP S6030115A JP 58138001 A JP58138001 A JP 58138001A JP 13800183 A JP13800183 A JP 13800183A JP S6030115 A JPS6030115 A JP S6030115A
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- JP
- Japan
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- thin film
- substrate
- ferroelectric
- film
- film element
- Prior art date
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (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、圧電素子、光変調素子、集電素子。
メモリー素子のような強誘電薄膜を備えた強誘電体薄膜
素子の構造の改良に関する。
素子の構造の改良に関する。
従来例の構成とその問題点
強誘電体は圧電素子、光変調素子、焦電素子。
メモリー素子などエレクトロニクスの分野における利用
範囲は広い。近年ＩＣの発達にともない電子機器の小型
化が進むにつれて、これらの強誘電性を利用した素子も
薄膜化が行なわれつつある。
範囲は広い。近年ＩＣの発達にともない電子機器の小型
化が進むにつれて、これらの強誘電性を利用した素子も
薄膜化が行なわれつつある。
薄膜の作製方法にはＣＶＤ ＣｈｅｍｉｃａＱＶａｐｏ
ｒＤｅｐｏｇｉＨｏｎ）や、スパッタ法や、蒸着法など
かあるかいずれも、基板の上に目的の物質を生成させる
方法である。したがって強誘電性薄膜を使用した素子は
基板を含んだ状態で使用される。この構造では、以下の
ように欠点が多い。
ｒＤｅｐｏｇｉＨｏｎ）や、スパッタ法や、蒸着法など
かあるかいずれも、基板の上に目的の物質を生成させる
方法である。したがって強誘電性薄膜を使用した素子は
基板を含んだ状態で使用される。この構造では、以下の
ように欠点が多い。
■ 強誘電体の片面が基板に密着しているため、表面が
機械的に基板にクランプされて、圧電効果により強誘電
体薄膜の電気分極が困難となる。
機械的に基板にクランプされて、圧電効果により強誘電
体薄膜の電気分極が困難となる。
■ 基板があるため薄膜の基板側の面に電極が形成でき
ない。電気的、光学的に良好な強誘電体薄膜は単結晶基
板の上にエピタキシャル成長させることによって得られ
るが、はじめに基板の上に導電性物質で電極を形成する
と、生成膜は基板表面の影響を受けるので、電極物質を
基板の上につけることによシ、その上にできる強誘電性
薄膜の結晶性が悪くなる。
ない。電気的、光学的に良好な強誘電体薄膜は単結晶基
板の上にエピタキシャル成長させることによって得られ
るが、はじめに基板の上に導電性物質で電極を形成する
と、生成膜は基板表面の影響を受けるので、電極物質を
基板の上につけることによシ、その上にできる強誘電性
薄膜の結晶性が悪くなる。
■ 基板が薄膜に結合しているため、質量的。
熱的に負荷となるので、圧電振動子、焦電型赤外検出素
子として使用するとき損失となる。
子として使用するとき損失となる。
■ 光変調素子や焦電型赤外検出素子として使う場合、
光が基板を通過するので光や赤外線が基板材料に吸収さ
れて損失になりやすい・−力強誘電体の薄体を単結晶又
は磁器から切り出し研磨することによって作成する方法
では機械的強度の問題から２０〜３０μｍ以下にするこ
とは困難である口 発明の目的 本発明は、基板上に支持された薄膜の欠点を有さす、優
れた特性を発揮することができる強誘電体薄膜素子を提
供することを目的とするＯ発明の構成 本発明による強誘電体薄膜素子は、少くとも一部に基板
を有してい力い薄膜部分を備えたことを特徴とする。
光が基板を通過するので光や赤外線が基板材料に吸収さ
れて損失になりやすい・−力強誘電体の薄体を単結晶又
は磁器から切り出し研磨することによって作成する方法
では機械的強度の問題から２０〜３０μｍ以下にするこ
とは困難である口 発明の目的 本発明は、基板上に支持された薄膜の欠点を有さす、優
れた特性を発揮することができる強誘電体薄膜素子を提
供することを目的とするＯ発明の構成 本発明による強誘電体薄膜素子は、少くとも一部に基板
を有してい力い薄膜部分を備えたことを特徴とする。
実施例の説明
本発明を焦電形赤外線検出素子に実施しだ例を第１図に
示す。同図において１はＭｑＯ基板でありその中央に開
口部２を有している・ＭｑＯ基板１の上面にはＰｂＴｉ
Ｏ３薄膜３が形成されており、開口部２においては基板
１から自由な状態となっている。開口部２に位置するＰ
ｂ Ｔ １０３薄膜の両面には、互いに対向するよう
に２つのＡｕ／Ｃｒ電極４ａ、４ｂが蒸着されている。
示す。同図において１はＭｑＯ基板でありその中央に開
口部２を有している・ＭｑＯ基板１の上面にはＰｂＴｉ
Ｏ３薄膜３が形成されており、開口部２においては基板
１から自由な状態となっている。開口部２に位置するＰ
ｂ Ｔ １０３薄膜の両面には、互いに対向するよう
に２つのＡｕ／Ｃｒ電極４ａ、４ｂが蒸着されている。
上面のＡ ｕ／Ｃｒ電極４ａ上には、金ブラックよりな
る赤外線吸収膜５が設けられている。なお、 Ｐ ｂ
Ｔ Ｚ Ｏ３膜３は分極処理が施されている。
る赤外線吸収膜５が設けられている。なお、 Ｐ ｂ
Ｔ Ｚ Ｏ３膜３は分極処理が施されている。
このような構成にすることにより、中央の薄膜単独部分
は、基板部分の影響を受けずにその特性を十分に発揮す
ることができ、極めて高い感度を示す。
は、基板部分の影響を受けずにその特性を十分に発揮す
ることができ、極めて高い感度を示す。
以下、より具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
第１図のような焦電形赤外線検出素子を作成した。まず
、マグネトロン高周波スパッタ装置で薄膜を作成した。
、マグネトロン高周波スパッタ装置で薄膜を作成した。
ターゲットにはチタン酸鉛の粉末を使用した。基板には
ＭｑＯの（１００）へき開面を用いた。基板はヒーター
によって５００℃〜７５０℃の範囲で加熱した。スパッ
タ雰囲気は１０％０２と９０％Ａｒの混合気体の全圧は
２Ｐａ である。膜厚は３ ／Ｊ ｍ である。
ＭｑＯの（１００）へき開面を用いた。基板はヒーター
によって５００℃〜７５０℃の範囲で加熱した。スパッ
タ雰囲気は１０％０２と９０％Ａｒの混合気体の全圧は
２Ｐａ である。膜厚は３ ／Ｊ ｍ である。
薄膜の基板を周辺部を残し熱濃シん酸でエツチングし除
去し強誘電体薄膜だけを残した。焦電形赤外検出素子と
して使用するために％０．５ｍｍＸ０．５ｍｍの対向電
極をＡｕを蒸着することによって作成した。２ｏｏ℃で
１０分間１００ＫＶ／ｃｒｎ（７）電圧を印加して分極
処理を行なった。赤外吸収膜として金ブラックを用いた
。
去し強誘電体薄膜だけを残した。焦電形赤外検出素子と
して使用するために％０．５ｍｍＸ０．５ｍｍの対向電
極をＡｕを蒸着することによって作成した。２ｏｏ℃で
１０分間１００ＫＶ／ｃｒｎ（７）電圧を印加して分極
処理を行なった。赤外吸収膜として金ブラックを用いた
。
光源に５０００にの黒体炉を用いＧｏの窓を通しチョッ
パを用いて断続的に赤外光を照射して素子の特性を調べ
焦電素子の出力電圧と入射強度の比、すなわち電圧感度
Ｒｖは２４ルで４２００Ｖ／Ｗである。従来のセラミッ
クのＰ ｂ Ｔ １０ ｓでは４００Ｖ、ｆＷであり、
大巾に電圧感度が高い。また膜厚が薄いため、横方向へ
の熱の逃げが小さく、高分解の赤外像検出アレイを作る
のにも有利である。
パを用いて断続的に赤外光を照射して素子の特性を調べ
焦電素子の出力電圧と入射強度の比、すなわち電圧感度
Ｒｖは２４ルで４２００Ｖ／Ｗである。従来のセラミッ
クのＰ ｂ Ｔ １０ ｓでは４００Ｖ、ｆＷであり、
大巾に電圧感度が高い。また膜厚が薄いため、横方向へ
の熱の逃げが小さく、高分解の赤外像検出アレイを作る
のにも有利である。
基板を除去した効果を調べるために６０μｍの基板をつ
けた時の電圧感度と比較すると基板を除去した時の感度
は約２０倍大きい。これは基板への熱の逃げがないため
と思われる。さらに基板を除去することの効果は良好な
強誘電体膜を作成した後両面に自由に電極を形成できる
ことである。
けた時の電圧感度と比較すると基板を除去した時の感度
は約２０倍大きい。これは基板への熱の逃げがないため
と思われる。さらに基板を除去することの効果は良好な
強誘電体膜を作成した後両面に自由に電極を形成できる
ことである。
基板としては通常高温に耐えるために酸化物が使用され
るが、研磨の精度７機械的強度の点から薄くする限界の
厚みは４０〜６０μｍである。
るが、研磨の精度７機械的強度の点から薄くする限界の
厚みは４０〜６０μｍである。
（実施例２）
次に光変調素子としての有用性を示す。ターゲットには
ＰｂＯ，８８””０．０８ （ＺｒＯ，３５ＴｉＯ，６
５）０３の粉末に約１０係過剰のＰｂＯ粉末を添加した
ものを用い、基板にはＭ、ｇＯ単結晶を用いた。
ＰｂＯ，８８””０．０８ （ＺｒＯ，３５ＴｉＯ，６
５）０３の粉末に約１０係過剰のＰｂＯ粉末を添加した
ものを用い、基板にはＭ、ｇＯ単結晶を用いた。
実施例１で示したマグネトロン高周波スパッタ法で薄膜
を作成した後中心部分をエツチングで基板を除去した。
を作成した後中心部分をエツチングで基板を除去した。
作成した膜は極めて透光性が良くＨｅ −Ｎ ｅレーザ
光に対し表面での反射分を除けばほぼ１００％の透過率
を有する。基板を除去した部分に対向電極をつけ分極特
性を測定した。第２図に分極の履歴特性を示す。膜厚は
約３μｍである。分極反転電圧は約１．６ｖであり、電
極間距離が短かいため極めて低い電圧で分極が起こる。
光に対し表面での反射分を除けばほぼ１００％の透過率
を有する。基板を除去した部分に対向電極をつけ分極特
性を測定した。第２図に分極の履歴特性を示す。膜厚は
約３μｍである。分極反転電圧は約１．６ｖであり、電
極間距離が短かいため極めて低い電圧で分極が起こる。
通常上記の組成物は光変調素子と使用する場合ホットプ
レスで作成されるが、機械的強度が弱くなるためにあま
り薄くできない。実用上５０μｍ ぐらいが限度である
。したがって対向電極をつけて分極する場合分極反転電
圧は２０Ｖ程度必要となる。
レスで作成されるが、機械的強度が弱くなるためにあま
り薄くできない。実用上５０μｍ ぐらいが限度である
。したがって対向電極をつけて分極する場合分極反転電
圧は２０Ｖ程度必要となる。
本発明で示した構造物ではまずＭｑＯ単結晶の上に薄膜
が形成できるので極めて結晶性の良いしたがって透光性
の良い簿膜が作成可能でかつ基板を除去することによっ
て薄膜に対向電極をつけることができるので１．６■と
いうような極めて低い電圧で分極ができ、ＩＣ回路と組
み合わせて使用する場合ＩＣへの負荷が小さく有用であ
る。
が形成できるので極めて結晶性の良いしたがって透光性
の良い簿膜が作成可能でかつ基板を除去することによっ
て薄膜に対向電極をつけることができるので１．６■と
いうような極めて低い電圧で分極ができ、ＩＣ回路と組
み合わせて使用する場合ＩＣへの負荷が小さく有用であ
る。
（実、殉例３）
圧電素子としての有用性を示すために実施例１で示した
方法で１０μｍの厚みを有するチタン酸鉛薄膜の基板を
除去し、蒸着によりＣｒ、Ａｕの順序で対向電極を作成
した。電極は直径０．２ｍｍの円形である。２００℃で
１０分間１００ＫＶ／ｃｍの電圧を印加して分極処理を
行なった。あつみたて振動の基本周波数は２３２ ＭＨ
ｚ 、誘電率は９８．Ｊは４０％である。従来のチタン
酸鉛のセラミックでは厚みを薄くする場合機械的強度の
点から４０μｍが限界であり基本周波数は６０ ＭＨｚ
程度であったが１本発明の素子にすることにより高い基
本周波数を有する圧電振動子を作成することができた。
方法で１０μｍの厚みを有するチタン酸鉛薄膜の基板を
除去し、蒸着によりＣｒ、Ａｕの順序で対向電極を作成
した。電極は直径０．２ｍｍの円形である。２００℃で
１０分間１００ＫＶ／ｃｍの電圧を印加して分極処理を
行なった。あつみたて振動の基本周波数は２３２ ＭＨ
ｚ 、誘電率は９８．Ｊは４０％である。従来のチタン
酸鉛のセラミックでは厚みを薄くする場合機械的強度の
点から４０μｍが限界であり基本周波数は６０ ＭＨｚ
程度であったが１本発明の素子にすることにより高い基
本周波数を有する圧電振動子を作成することができた。
以」二、本発明で示した強誘電体素子は、焦電素子、光
変調素子、圧電素子としてすぐれた特性を有する。本発
明で具体例を示したチタン酸鉛やＰＬＺＴ以外の強誘電
体、即ぢＰｂＴ １０ｓ Ｐ ｂ Ｚ ｒｏ３系やＢａ
ＴｉＯ３などの強誘電体においても本発明で示した構造
によりすぐれた強誘電体素子となることは容易に類推さ
れる。
変調素子、圧電素子としてすぐれた特性を有する。本発
明で具体例を示したチタン酸鉛やＰＬＺＴ以外の強誘電
体、即ぢＰｂＴ １０ｓ Ｐ ｂ Ｚ ｒｏ３系やＢａ
ＴｉＯ３などの強誘電体においても本発明で示した構造
によりすぐれた強誘電体素子となることは容易に類推さ
れる。
発明の効果
本発明は、強誘電体薄膜の少くとも一部が基板を伴わな
いので、薄膜本来の特性を十分に発揮することができ、
感度、光の透過性等について優れた薄膜素子を実現する
ことができる。
いので、薄膜本来の特性を十分に発揮することができ、
感度、光の透過性等について優れた薄膜素子を実現する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例である集電形赤外線検出素子
の断面図、第２図は本発明の一実施例における強肩体薄
膜の分極特性を示すグラフである。 １・・・・・・基板、２・・・・・・開口部、３・・・
・・・Ｐ ｂＴ １０３薄Ｕ４ａ＋４ｂ・・・・・・Ａ
ｕ／Ｃｒ電極、６・・・・・・金プラック。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ？ ノ 第２図
の断面図、第２図は本発明の一実施例における強肩体薄
膜の分極特性を示すグラフである。 １・・・・・・基板、２・・・・・・開口部、３・・・
・・・Ｐ ｂＴ １０３薄Ｕ４ａ＋４ｂ・・・・・・Ａ
ｕ／Ｃｒ電極、６・・・・・・金プラック。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ？ ノ 第２図
Claims (1)
- 強誘電体薄膜がその少くとも一部に基板を伴ゎ奮い部分
を有することを特徴とする強誘電体薄膜素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138001A JPS6030115A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 強誘電体薄膜素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138001A JPS6030115A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 強誘電体薄膜素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030115A true JPS6030115A (ja) | 1985-02-15 |
| JPH0236048B2 JPH0236048B2 (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=15211740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58138001A Granted JPS6030115A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 強誘電体薄膜素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030115A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002099009A (ja) * | 1994-08-31 | 2002-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分極反転領域の製造方法ならびにそれを利用した光波長変換素子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330354A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-22 | Citizen Watch Co Ltd | Production of liquid display cell |
-
1983
- 1983-07-28 JP JP58138001A patent/JPS6030115A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330354A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-22 | Citizen Watch Co Ltd | Production of liquid display cell |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002099009A (ja) * | 1994-08-31 | 2002-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分極反転領域の製造方法ならびにそれを利用した光波長変換素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0236048B2 (ja) | 1990-08-15 |
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