WO2020179210A1 - 膜構造体、圧電体膜及び超伝導体膜 - Google Patents

膜構造体、圧電体膜及び超伝導体膜 Download PDF

Info

Publication number
WO2020179210A1
WO2020179210A1 PCT/JP2019/051627 JP2019051627W WO2020179210A1 WO 2020179210 A1 WO2020179210 A1 WO 2020179210A1 JP 2019051627 W JP2019051627 W JP 2019051627W WO 2020179210 A1 WO2020179210 A1 WO 2020179210A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film
piezoelectric
substrate
buffer
piezoelectric film
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/051627
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健 木島
晃雄 小西
Original Assignee
アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 filed Critical アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社
Priority to CN201980093697.2A priority Critical patent/CN113574690A/zh
Priority to US17/436,294 priority patent/US20220181541A1/en
Priority to EP19918375.7A priority patent/EP3937265A4/en
Priority to JP2021503431A priority patent/JPWO2020179210A1/ja
Publication of WO2020179210A1 publication Critical patent/WO2020179210A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/088—Oxides of the type ABO3 with A representing alkali, alkaline earth metal or Pb and B representing a refractory or rare earth metal
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
    • H10N30/706—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
    • H10N30/708—Intermediate layers, e.g. barrier, adhesion or growth control buffer layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/079—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing using intermediate layers, e.g. for growth control
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8536—Alkaline earth metal based oxides, e.g. barium titanates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8542—Alkali metal based oxides, e.g. lithium, sodium or potassium niobates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8548—Lead-based oxides
    • H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8561—Bismuth-based oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/877—Conductive materials
    • H10N30/878—Conductive materials the principal material being non-metallic, e.g. oxide or carbon based
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
    • H10N60/0576—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers characterised by the substrate
    • H10N60/0632—Intermediate layers, e.g. for growth control
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/20—Permanent superconducting devices
    • H10N60/203—Permanent superconducting devices comprising high-Tc ceramic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/80—Constructional details
    • H10N60/85—Superconducting active materials
    • H10N60/855—Ceramic superconductors
    • H10N60/857—Ceramic superconductors comprising copper oxide

Definitions

  • the present invention relates to a film structure provided with a buffer film capable of forming a single crystal piezoelectric film or superconductor film on a substrate by epitaxial growth, a piezoelectric film thereof, and a superconductor film thereof.
  • MEMS sensor technology using piezoelectric materials such as PZT is particularly active, and can be applied to various applications such as a gyro sensor for automatic driving, a piezoelectric microphone, a high frequency filter for 5G communication and a vibration power generation element. It is widespread.
  • piezoelectric materials are oxides, so it is difficult to single-crystallize the piezoelectric material by epitaxial growth when using a single-crystal Si substrate, for example. Therefore, for example, an oxide crystal such as YSZ (Yttria-stabilized zirconia) may be used as a buffer layer, but since such an oxide crystal is different from the crystal system of the piezoelectric material, it is buffered at the time of crystal formation of the piezoelectric material. There is a problem that it is difficult to obtain in-plane single crystallinity as a thin film because it is dragged by the crystal system of the layer. In addition, since the lattice constant is different for each piezoelectric material, it is necessary to study the structure of the buffer layer for each piezoelectric material, and it is difficult to select the buffer layer.
  • YSZ Yttria-stabilized zirconia
  • a film structure according to the present invention is formed on a substrate, a buffer film having a tetragonal crystal structure containing zirconia formed on the substrate, and formed on the buffer film.
  • a film having a single crystal crystal structure can be formed on the film structure according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate on which a buffer film according to the present invention is formed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate having a lower electrode formed on a buffer film according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a film structure including a buffer film according to the present invention.
  • (A) is a STEM image obtained by observing a cross section of ZrO 2 as a buffer film 12 formed on the substrate 11
  • (b) is an electron diffraction image of the substrate 11
  • (b) is an buffer image.
  • 3 is an electron diffraction image of the film 12.
  • (a) is 1 nm
  • (b) is 12 nm
  • (c) is 15 nm
  • (d) is 25 nm, which is a STEM image obtained by observing a cross section when formed.
  • the result of having measured the ⁇ -2 ⁇ spectrum by XRD about the membrane structure 101 is shown.
  • the conductive film 13 (a) is 10 nm, (b) is 20 nm, and (c) is 150 nm, which is a STEM image obtained by observing a cross section when formed.
  • the result of having measured the ⁇ -2 ⁇ spectrum by the XRD method about the membrane structure 101 which concerns on Example 1 is shown.
  • FIG. 3 shows a lattice image obtained by observing a cross section of PZT (30/70) as the piezoelectric film 14 according to Example 1 by STEM.
  • (a) is a pole figure of the Si(220) plane
  • (b) is a pole figure of the ZrO 2 (220) plane
  • (c) is Pt(220).
  • 2D is a pole figure of PZT (202).
  • FIG. 5 is a diagram showing voltage dependence of polarization of the piezoelectric film 14 according to Example 1. The result of having measured the ⁇ -2 ⁇ spectrum by the XRD method about the membrane structure 101 which concerns on Example 2 is shown.
  • (a) is a substrate 11
  • (b) is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the piezoelectric film 14 by ⁇ scanning.
  • the lattice image by STEM which observed the cross section of the BTO as the piezoelectric film 14 which concerns on Example 2 is shown.
  • FIG. 5 is a diagram showing voltage dependence of polarization of the piezoelectric film 14 according to Example 2.
  • FIG. 6 is a diagram showing the piezoelectricity of BTO as the piezoelectric film 14 according to Example 2. The result of having measured the ⁇ -2 ⁇ spectrum by the XRD method about the membrane structure 101 which concerns on Example 3 is shown.
  • (a) is a substrate 11
  • (b) is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the piezoelectric film 14 by ⁇ scanning.
  • the lattice image by STEM which observed the cross section of the BFO as the piezoelectric film 14 which concerns on Example 3 is shown.
  • FIG. FIG. 9 is a diagram showing the piezoelectricity of BFO as the piezoelectric film 14 according to Example 3.
  • the result of measuring the Out-of-Plane ⁇ -2 ⁇ spectrum by the XRD method for the film structure 101 according to Example 4 is shown.
  • FIG. 8 is a diagram showing voltage dependence of polarization of the piezoelectric film 14 according to Example 4.
  • FIG. 8 is a diagram showing the piezoelectricity of BLT as the piezoelectric film 14 according to Example 4. The result of having measured the ⁇ -2 ⁇ spectrum by the XRD method about the membrane structure 101 which concerns on Example 5 is shown.
  • FIG. 8 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a film structure 101 according to Example 5 by ⁇ scanning. The result of having measured the ⁇ -2 ⁇ spectrum by the XRD method about the membrane structure 101 which concerns on Example 6 is shown.
  • FIG. 9 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern by ⁇ scanning of the film structure 101 according to Example 6. The result which observed the cross section of the buffer film 12 and the conductive film 13 about the sample which formed PZT (30/70) in Example 1 into a film by STEM is shown. The result which carried out STEM observation of the cross section of the buffer film 12 and the conductive film 13 about the sample which formed the BFO film which concerns on Example 3 is shown.
  • hatching hatching (shading) attached to distinguish the structures may be omitted depending on the drawings.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate on which a buffer film according to the present invention is formed. As shown in FIG. 1, the buffer film 12 is formed on the substrate 11.
  • the substrate 11 is, for example, a silicon (Si) substrate.
  • Si silicon
  • SOI Silicon on Insulator
  • substrate made of various semiconductor crystals other than Si substrate made of various oxide single crystals such as sapphire, garnet (Al 3 Fe 2 Si 3 O 12 ) substrate.
  • it may be a glass substrate or the like having a polysilicon film formed on its surface.
  • the substrate 11 may have any orientation, and if it is a Si substrate, for example, Si(100), Si(110), Si(111) or the like can be used.
  • the buffer film 12 includes zirconia (ZrO 2 ) epitaxially grown on the substrate 11 and is composed of a film portion 12a and a protruding portion 12b. It is known that the crystal system of ZrO 2 undergoes a phase transition of monoclinic crystal ⁇ tetragonal crystal ⁇ cubic crystal due to the energy to be added, but in the present invention, the buffer film 12 has a tetragonal crystal structure.
  • the buffer film 12 is preferably epitaxially grown according to the orientation of the substrate 11.
  • the performance of the piezoelectric material improves when the crystal system is tetragonal or if it contains tetragonal crystals even if it is not tetragonal, and by providing tetragonal zirconium oxide as a buffer film, the piezoelectric material can be used. It is believed to act favorably on single crystal formation.
  • Single crystal ZrO 2 contains a maximum of 8% of crystal defects, and if crystal defects are present, it is considered that vacancies of the defects and atoms in the vicinity have elastic force in the direction of reducing the lattice strain. .. It is considered that the degree of this elastic force is proportional to the pore concentration.
  • the buffer film 12 according to the present invention can be made to function so as to make the crystal structure variable.
  • the buffer film 12 has a protruding portion 12b.
  • the formation of the protrusions 12b in this way means that when the raw material concentration is supersaturated during the process of forming the buffer film 12, it grows anisotropically along a certain axis or a certain edge of the crystal to form a pyramid structure. It is considered that this is due to the fact that the crystals grow while forming.
  • the component of the buffer film 12 may include not only ZrO 2 but also a rare earth element or an alkaline earth element. Of these, ZrO 2 may contain oxygen defects. Further, a transition metal element such as Al, Sc, Mn, Fe, Co or Ni may be contained for improving the characteristics.
  • the film portion 12a may be 10 nm or more, and the protruding portion 12b is 3 to 8 nm.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a substrate on which a lower electrode is formed on the buffer film 12 shown in FIG.
  • the lower electrode includes a conductive film 13 and a film 16 which are epitaxially grown on the buffer film 12.
  • the conductive film 13 can be formed by using various metals, and for example, platinum group elements Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt can be used. It is known that these materials are physically and chemically similar to each other.
  • the film 16 includes a composite oxide represented by the following general formula (Formula 1), and is, for example, strontium titanate (STO), ruthenate titanate ruthenate (STRO), or strontium ruthenate (SRO). Note that 0 ⁇ x ⁇ 1 is satisfied. Sr(Ti 1-x , Ru x )O 3 (Chemical formula 1)
  • the lower electrode preferably has a flat surface, the conductive film 13 may be at least 20 nm, and the film 16 may be thinner than the conductive film 13.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a film structure 101 according to the present invention, in which a piezoelectric film 14 and a conductive film 15 as an upper electrode are further formed on the substrate shown in FIG.
  • the material of the piezoelectric film 14 is, for example, a perovskite oxide such as lead zirconate titanate (PZT) or barium titanate (BaTiO 3 ).
  • a perovskite oxide such as lead zirconate titanate (PZT) or barium titanate (BaTiO 3 ).
  • PZT lead zirconate titanate
  • BaTiO 3 barium titanate
  • trigonal lithium niobate (LiNbO 3 ) and lithium tantalate (LiTaO 3 ) can be used.
  • hexagonal aluminum nitride (AlN) can be used.
  • tungsten bronze type ferroelectric film or a bismuth layer structure ferroelectric film can be used as the piezoelectric film 14.
  • the material having the crystal structure of the tungsten bronze type ferroelectric film is, for example, Ba 2 NaNb 5 O 15 .
  • the bismuth layer structure ferroelectric is, for example, bismuth titanate (Bi 4 Ti 3 O 12 ).
  • bismuth lanthanum titanate (Bi 4-x La x )Ti 3 O 12 (0 ⁇ x ⁇ 1) can be used.
  • the yttrium-based superconductor such as YBa 2 Cu 3 O 7 (YBCO) having a perovskite structure or the bismuth-based material such as Bi 2 SrCa 2 Cu 3 O 10 (BSCCO) having a perovskite structure is not limited to the above-described piezoelectric film 14.
  • the superconductor film 14 may be formed by using a superconductor as a material.
  • the single crystal piezoelectric film 14 or the superconductor film 14 can be formed on the buffer film 12 by using the material for forming the piezoelectric film or the superconductor film as described above.
  • a conductive film 15 is formed on the piezoelectric film 14.
  • the conductive film 15 can be made of the same material as the conductive film 13.
  • the film 16 can be expected to have effects such as enhancing the adhesion between the conductive film 13 and the piezoelectric film 14.
  • Example 1-4 a (100)-oriented Si substrate was used as the substrate 11 to prepare the film structure 101 shown in FIG.
  • Example 1 is PZT (30/70) (Pb (Zr 0.3 , Ti 0.7 ) O 3 )
  • Example 2 is BTO (BaTIO 3 )
  • Example 3 is BFO. (BiFeO 3 )
  • BLT ((Bi 3.25 , La 0.75 )Ti 3 O 12 ) was used as a sputtering material to form a film.
  • a ZrO 2 film was formed as the buffer film 12 on the substrate 11 by the electron beam evaporation method.
  • the conditions at this time are shown below.
  • Substrate temperature 600 ° C
  • FIG. 4A is a STEM image obtained by observing a cross section of ZrO 2 formed as the buffer film 12 on the substrate 11.
  • the lower diagram of FIG. 4B is an electron diffraction image of the substrate 11, and the upper diagram of FIG. 4B is an electron diffraction image of the buffer film 12.
  • the buffer film 12 has a protrusion 12b having a pyramid-shaped surface, and is composed of the film 12a and the protrusion 12b.
  • the buffer film 12 is an aggregate of fine ZrO 2 single crystals, and is epitaxially grown on the upper surface of the substrate 11.
  • FIG. 5 shows cross-sectional views by the STEM of the buffer film 12 for each deposition time.
  • 5 (a) shows the buffer film 12 formed at 1 nm
  • FIG. 5 (b) shows the 12 nm formed
  • FIG. 5 (c) shows the 15 nm formed
  • FIG. 5 (d) shows the 25 nm formed.
  • FIG. 5A it was found that the projection 12b was not formed immediately after the buffer film 12 was formed.
  • the film formation time at this time is 3 seconds.
  • a sample in which the buffer film 12 was formed was prepared for 1 minute, and its cross section was observed (FIG. 5B).
  • FIG. 5B it was found that the heights of the protrusions 12b were not uniform.
  • a sample in which the buffer film 12 was formed was prepared for 5 minutes, and the cross section thereof was observed (FIG. 5 (c)).
  • the protrusion 12b had a more uniform height than the protrusion 12b shown in FIG. 5(b).
  • FIG. 5D a sample in which the buffer film 12 was formed was prepared for 8 minutes, and the cross section was observed.
  • the protruding portion 12b had a more uniform height than the protruding portion 12b shown in FIG. 5 (b) or (c).
  • the heights of the protrusions 12b shown in FIGS. 5 (b) to 5 (d) are 2.2 nm in FIG. 5 (b) and 3 in FIG. 5 (c) when the average is calculated based on the images. It was .33 nm and 4.67 nm in FIG. 5 (d).
  • the protrusion 12b has a quadrangular pyramid in shape, and the length of the diagonal line on the bottom surface is 3.3 nm in FIG. 5 (b), 5.0 nm in FIG. 5 (c), and FIG. 5 ( It was 7.0 nm in the case of d).
  • the size of the quadrangular pyramid increased as the buffer film 12 was formed, and the height of the protrusion 12b increased with the film formation time.
  • FIG. 5A the surface area of the buffer film 12 when the buffer film 12 is formed for 0.05 minutes (3 seconds) (FIG. 5A) is regarded as a flat surface, and the surface area is 1.0, FIG. The surface area of the buffer film 12 of 1) was 1.30 to 1.60 times.
  • the film forming rate is calculated to be 3.33 [nm/sec] in FIG. 5A, 2.0 [nm/sec] in FIG. 5B, and 0 in FIG. 5C. It was .50 [nm / sec], 0.50 [nm / sec] in FIG. 5 (c), and 0.52 [nm / sec] in FIG. 5 (d). As described above, according to the film forming rate of the buffer film 12 for each film thickness, it was found that the film forming rate becomes constant when the film is thicker than 15 nm.
  • FIG. 6 shows the result of measuring the ⁇ -2 ⁇ spectrum by XRD after forming the conductive film 13 and the film 16 by the method described later. .. As shown in FIG. 6, according to the position of the peak, it was found that the buffer film 12, ZrO 2, had a tetragonal crystal structure oriented in the (200) plane.
  • a platinum (Pt) film was formed as the conductive film 13 on the buffer film 12 by a sputtering method.
  • the conditions at this time are shown below.
  • FIG. 7 is a STEM image obtained by observing a cross section of Pt as a conductive film 13 formed on the buffer film 12.
  • FIG. 7A shows the conductive film 13 having a thickness of 10 nm
  • FIG. 7B has a thickness of 20 nm
  • FIG. 7C has a thickness of 150 nm.
  • FIG. 7A it was found that the surface of the conductive film 13 was substantially flattened even with a film thickness of 10 nm. Then, as shown in FIG. 7B, the film thickness of 20 nm flattens the surface of the conductive film 13, and even if it is formed to 150 nm as it is, it remains flat as shown in FIG. 7C. ..
  • SRO SrRuO 3
  • the piezoelectric film 14 was formed on the film 16.
  • the formation conditions are the same in Examples 1 to 4, but only the sputtering material is different.
  • Example 1 the film structure 101 was formed as Si/ZrO 2 /Pt/SRO/PZ/Pt.
  • the substrate 11 was made of Si(100).
  • PZT (30/70) as the piezoelectric film 14
  • the film thickness was 1.0 ⁇ m when measured by XRF using a fluorescent X-ray analyzer (AZX400) manufactured by Rigaku Corporation.
  • FIG. 8 shows the result of measuring the ⁇ -2 ⁇ spectrum of the film structure 101 according to Example 1 by the XRD method. As shown in FIG. 8, it was found that PZT (30/70) was preferentially oriented to the c-axis. The lattice constant a and the lattice constant c were determined based on this X-ray diffraction pattern, and the c/a axis ratio was calculated to be 1.046.
  • FIG. 9 is a cross section of the membrane structure 101, and shows a lattice image by STEM in which PZT (30/70) as the piezoelectric membrane 14 is observed. As shown in FIG. 9, the piezoelectric film 14 was confirmed to be a single crystal without any disorder of the crystal lattice such as transition.
  • FIG. 10 shows the results of examining the in-plane orientation relationship of the film of each layer by measuring the pole figure by the XRD method for each layer in the film structure 101 according to Example 1.
  • 10(a) is a pole figure of the Si(220) plane
  • FIG. 10(b) is a pole figure of the ZrO 2 (220) plane
  • FIG. 10(c) is a pole figure of Pt(220).
  • 10D is a pole figure of the PZT (202).
  • FIG. 11 is a graph showing the voltage dependence of polarization of the piezoelectric film 14 according to the first embodiment. As shown in FIG. 11, the piezoelectric film 14 according to Example 1 exhibited good characteristics, the remanent polarization Pr was 50 ⁇ C/cm 2 , and the coercive electric field Ec was 180 kV/cm. ..
  • Example 2 In Example 2, the film was formed as Si/ZrO 2 /Pt/SRO/BTO.
  • the substrate 11 was made of Si(100).
  • BTO As the piezoelectric film 14, its film thickness was measured by XRF and found to be 1.0 ⁇ m.
  • FIG. 12 shows the result of measuring the ⁇ -2 ⁇ spectrum of the membrane structure 101 according to Example 2 by the XRD method.
  • the upper curve shows the result of Out-of-Plane measurement
  • the lower curve shows the result of In-Plane measurement.
  • the piezoelectric film 14 was preferentially oriented to the (001) plane. Further, when the a-axis length and the c-axis length of the piezoelectric film 14 were calculated from the measurement result, the a-axis was 0.4012 nm and the c-axis was 0.4262 nm. Therefore, the c/a ratio was 1.044, and it was found that the c-axis length was longer than the bulk value of 1.01.
  • FIG. 13 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the film structure 101 according to the second embodiment by ⁇ scanning.
  • (A) is the substrate 11, and
  • (b) is the pattern of the piezoelectric film 14.
  • the piezoelectric film 14 has a symmetry axis four times at the same angle as the substrate 11, and the piezoelectric film 14 is formed of Cube-On-Cube.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the film structure 101 according to Example 2, and shows a lattice image by STEM of observing BTO as the piezoelectric film 14. As shown in FIG. 14, it was confirmed that the piezoelectric film 14 was a single crystal without any disorder of the crystal lattice such as transition.
  • FIG. 15 is a graph showing the voltage dependence of the polarization of the piezoelectric film 14. As shown in FIG. 15, the piezoelectric film 14 according to Example 2 exhibited ferroelectricity.
  • FIG. 16 shows the piezoelectricity of the piezoelectric film 14 confirmed with a d33 meter.
  • the d33 meter is a d33 constant measuring device (model: LTFA-01) manufactured by Reed Techno Co., Ltd., and can measure d33 without the conductive film 15 as an upper electrode. Specifically, a force is applied to the film structure 101 to detect a change in the amount of charge with an integrating circuit. If piezoelectricity is provided, a force is applied at regular time intervals as shown in FIG. Alternatively, a pulse-shaped waveform can be observed without application. The d33 value at this time was 24.88 (pC / N).
  • Example 3 In Example 3, the film was formed as Si/ZrO 2 /Pt/SRO/BFO.
  • the substrate 11 was made of Si(100).
  • BFO As the piezoelectric film 14, the film thickness measured by XRF was 2.1 ⁇ m.
  • FIG. 17 shows the result of measuring the ⁇ -2 ⁇ spectrum of the film structure 101 according to Example 3 by the XRD method.
  • the upper curve shows the result of Out-of-Plane measurement
  • the lower curve shows the result of In-Plane measurement.
  • the piezoelectric film 14 was preferentially oriented to the (001) plane.
  • FIG. 18 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern by ⁇ scan.
  • (A) is the substrate 11, and (b) is the pattern of the piezoelectric film 14.
  • the piezoelectric film 14 As can be seen from FIG. 18, after the piezoelectric film 14 is formed, it has a symmetry axis four times at the same angle as the substrate 11, and the piezoelectric film 14 is formed of Cube-On-Cube. all right.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the film structure 101 and shows a lattice image obtained by observing BFO as the piezoelectric film 14 by STEM. As shown in FIG. 19, it was confirmed that the piezoelectric film 14 was a single crystal without any disorder of the crystal lattice such as transition.
  • FIG. 20 is a graph showing the voltage dependence of polarization of the piezoelectric film 14. As shown in FIG. 20, the piezoelectric film 14 according to Example 3 showed good characteristics, the remanent polarization Pr was 60 ⁇ C/cm 2 , and the coercive electric field Ec was 100 kV/cm. ..
  • FIG. 21 is a diagram showing the measurement result of the piezoelectric film 14 by the d33 meter. As shown in FIG. 21, it was found that the piezoelectric film 14 has piezoelectricity. The d33 value at this time was 16.69 (pC / N).
  • Example 4 In Example 4, the film was formed as Si/ZrO 2 /Pt/SRO/BLT.
  • the substrate 11 was made of Si(100).
  • the film thickness was measured by XRF and found to be 1.0 ⁇ m.
  • FIG. 22 shows the result of measuring the ⁇ -2 ⁇ spectrum of the film structure 101 according to Example 4 by the XRD method.
  • FIG. 22 shows the result of Out-of-Plane measurement. As shown in FIG. 22, the piezoelectric film 14 was preferentially oriented to the (001) plane.
  • FIG. 23 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern by ⁇ scan.
  • (A) is the substrate 11, and
  • (b) is a pattern in which even the piezoelectric film body 14 is formed.
  • FIG. 24 after the piezoelectric film 14 was formed, it had a 4-fold symmetry axis at the same angle as the substrate 11, and was formed of Cube-On-Cube.
  • FIG. 24 is a cross-section of the film structure 101 and shows a lattice image obtained by observing BLT as the piezoelectric film 14 by STEM. As shown in FIG. 24, it was confirmed that the piezoelectric film 14 was a single crystal without any disorder of the crystal lattice such as transition.
  • W1 is a perovskite layer and W2 is a bismuth oxide layer.
  • FIG. 25 is a graph showing the voltage dependence of the polarization of the piezoelectric film 14. As shown in FIG. 25, the piezoelectric film 14 according to Example 4 exhibited ferroelectricity, the residual polarization Pr was 4 ⁇ C/cm 2 , and the coercive electric field Ec was 4.5 kV/cm. ..
  • FIG. 26 is a diagram showing a measurement result of the piezoelectric film 14 by a d33 meter. As shown in FIG. 26, it was found that the piezoelectric film 14 has piezoelectricity. The d33 value at this time was 164.7 (pC / N).
  • Example 5 In Example 5, the film was formed as Si/ZrO 2 /Pt/SRO/PZT. As the substrate 11, Si(111) was used. After forming PZT as the piezoelectric film 14, the film thickness was measured by XRF and found to be 1.0 ⁇ m. A Pb/Zr/Ti (130/52/48) target was used as the PZT material.
  • FIG. 27 shows the result of measuring the ⁇ -2 ⁇ spectrum of the sample prepared in Example 5 by the XRD method. As shown in FIG. 27, the substrate 11, the buffer film 12, the conductive film 13, and the piezoelectric film 14 were all oriented in the (111) plane.
  • FIG. 28 shows the result of ⁇ scan by the XRD method in which the (111) plane was measured as a diffraction plane in the sample prepared in Example 5.
  • the substrate 11, the conductive film 13, and the piezoelectric film 14 showed symmetry three times.
  • the peak of the conductive film 13 is shifted by 60°, it is a single crystal film epitaxially grown, and the piezoelectric film 14 is also a single crystal film epitaxially grown.
  • Example 6 In Example 6, the film was formed as Si/ZrO 2 /Pt/SRO/PZT.
  • the substrate 11 was made of Si(110).
  • PZT as the piezoelectric film 14
  • the film thickness was measured by XRF and found to be 1.0 ⁇ m.
  • a Pb/Zr/Ti (130/52/48) target was used as the PZT material.
  • FIG. 29 shows the result of measuring the ⁇ -2 ⁇ spectrum of the sample prepared in Example 2 by the XRD method. As shown in FIG. 29, the substrate 11 and the conductive film 13 were preferentially oriented to the (110) plane.
  • FIG. 30 shows the result of ⁇ scan by the XRD method in which the sample prepared in Example 6 was measured with the (111) plane as a diffraction plane.
  • the substrate 11, the conductive film 13, and the piezoelectric film 14 showed symmetry twice. As a result, it can be said that the piezoelectric film 14 is an epitaxially grown single crystal film.
  • the buffer film 12 is epitaxially grown according to the orientation of the substrate 11, and the various piezoelectric films 14 formed thereon are also epitaxially grown. It is considered that this is because, as described below, after the buffer film 12 is formed, the crystal structure of the buffer film 12 changes according to the piezoelectric material formed on the buffer film 12.
  • FIG. 31 shows the results of STEM observation of the cross sections of the buffer film 12 and the conductive film 13 for the sample on which PZT (30/70) was formed according to Example 1. As shown in FIG. 31A, the length between the protrusions 12b was 4.2 nm. FIG.31(b) is the figure which expanded the protrusion part 12b.
  • FIG. 32 shows the results of STEM observation of the cross sections of the buffer film 12 and the conductive film 13 of the sample on which the BFO according to Example 3 was formed. As shown in FIG. 32(a), the length between the protrusions 12b was 3.9 nm. FIG. 32(b) is an enlarged view of the protrusion 12b.
  • FIG. 33 shows the result of STEM observation of the cross sections of the buffer film 12 and the conductive film 13 for the sample on which the BLT according to Example 4 was formed. As shown in FIG. 33A, the length between the protrusions 12b was 5.5 nm. FIG. 33B is an enlarged view of the protrusion 12b.
  • the height of the protrusion 12b changes according to the lattice constant of the piezoelectric film 14.
  • the lattice constant of the a-axis of the BFO shown in FIG. 32 is 0.3971 nm, which is the shortest as compared with the PZT of FIG. 31 and the BLT of FIG. 33.
  • the height of the protrusion 12b is 6.3 nm, and the protrusion 12b moves upward in accordance with the BFO having a short lattice constant in the process of forming the BFO that is the piezoelectric film 14. It is considered to be stretching.
  • the lattice constant of the a-axis of the BLT shown in FIG. 33 is 0.5411 nm, which is the longest as compared with the PZT of FIG. 31 and the BFO of FIG. 32.
  • the height of the protruding portion 12b is 2.8 nm, and the protruding portion 12b is moved downward in accordance with the BLT having a long lattice spacing in the film forming process of the BLT which is the piezoelectric film 14. It is thought to have been crushed.
  • FIG. 34 (a) is a lattice image showing a cross section of the interface between the conductive film 13 and the film 16 when the BFO is formed
  • FIG. 34 (b) shows the conductive film 13 and the film 16 when the BLT is formed. It is a lattice image which shows the cross section of an interface.
  • the molecular spacing between the conductive film 13 and the film 16 when the BLT was formed was the conductive film 13 and the film 16 when the BFO was formed. It is longer than the molecular spacing of.
  • Example 7 In Example 7, the film was formed as Si/ZrO 2 /Pt/SRO/AlN.
  • the substrate 11 was made of Si(100).
  • the manufacturing conditions up to the SRO film are the same as in Example 1-6.
  • AlN was formed under the following conditions.
  • FIG. 35 shows a result of measuring an X-ray diffraction pattern obtained by ⁇ -scanning AlN by the XRD method for the film structure 101 according to Example 7. As shown in FIG. 35, it was found that the AlN film exhibited 6-fold symmetry, had a single orientation in (0001), and was single crystallized. Note that the circled numbers 1 and 2 shown in FIG. 35 indicate that they are rotated 90° in the plane.
  • Example 8 the film was formed as Si/ZrO 2 /Pt/SRO/LiNbO 3 (LN).
  • the substrate 11 was made of Si(100).
  • the manufacturing conditions up to the SRO film are the same as in Example 1-6.
  • LN was formed under the following conditions. Equipment: RF magnetron sputtering equipment Power: 160W Gas: Ar/O 2 ratio 2% Pressure: 0.8Pa Deposition time: 9 hours Substrate temperature: 400°C
  • FIG. 36 shows the result of measuring the X-ray diffraction pattern of the film structure 101 according to Example 8 in which LN was ⁇ -scanned by the XRD method. As shown in FIG. 35, it was found that the LN film exhibited four-fold symmetry, had a single (001) orientation, and was single-crystallized.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本願発明によれば、様々な圧電材料について、単結晶の結晶構造を有する圧電体膜を、本願発明に係る膜構造体の上に形成することができる。本願発明に係る膜構造体は、基板と、前記基板上に形成された、ジルコニアを含む正方晶の結晶構造を有するバッファ膜と、前記バッファ膜上に形成される、エピタキシャル成長した白金族元素を含む金属膜と、前記金属膜上に形成される、エピタキシャル成長したＳｒ（Ｔｉ１－ｘ，Ｒｕｘ）Ｏ３を含む膜と、（０≦ｘ≦１）を備える。

Description

膜構造体、圧電体膜及び超伝導体膜
　本発明は、基板上に単結晶の圧電体膜又は超伝導体膜をエピタキシャル成長により形成できるバッファ膜を備えた膜構造体、その圧電体膜、及びその超伝導体膜に関する。
　ありとあらゆるモノがインターネットに接続するＩｏＴ時代となった現在、センサーは重要な役割を果たしており、その市場規模は全世界で２００億ドル、市場成長率７－８%で拡大しており、世界で年間９００億個ものセンサーが生産されている。その中でも、特にＰＺＴをはじめとする圧電材料を用いたＭＥＭＳセンサー技術の取り組みが活況であり、自動運転用ジャイロセンサ、圧電マイク、５Ｇ通信用高周波フィルターや振動発電素子等、様々なアプリケーションに適用が広まっている。
　このような圧電材料を用いたＭＥＭＳセンサー技術はＩｏＴ技術の発展に伴い、年々小型・薄膜化、高感度化が必要とされている。一方で、高感度化の為には十分な圧電性を確保するために分極が揃うことが必要とされるが、多結晶のセラミックス焼結体が一般的である圧電材料では分極は揃わない。またセラミックス焼結体では薄膜化にも限界がある。そこで近年、圧電材料をエピタキシャル成長により薄膜の単結晶として得ようとする試みがなされている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平5-072428号公報
　このような薄膜の単結晶化への取り組みにおいて、圧電材料の多くは酸化物であるため、例えば単結晶のＳｉ基板を用いる場合、エピタキシャル成長によって圧電材料を単結晶化する事は難しい。そこで、例えば、ＹＳＺ（Yttria-stabilized zirconia）のような酸化物結晶をバッファ層として用いることがあるが、このような酸化物結晶は圧電材料の結晶系と異なる為、圧電材料の結晶形成時にバッファ層の結晶系に引きずられてしまい、面内の単結晶性を薄膜として得る事は難しいという課題がある。また、圧電材料ごとに格子定数が異なるためバッファ層の構成について圧電材料ごとに検討する必要があり、バッファ層の選定にも困難さがある。
　上記課題を解決するために、本願発明に係る膜構造体は、基板と、前記基板上に形成された、ジルコニアを含む正方晶の結晶構造を有するバッファ膜と、前記バッファ膜上に形成される、エピタキシャル成長した白金族元素を含む金属膜と、前記金属膜上に形成される、エピタキシャル成長したＳｒ（Ｔｉ１－ｘ，Ｒｕｘ）Ｏ３を含む膜と（０≦ｘ≦１）、を備える。
　本願発明によれば、様々な圧電材料や超電導材料について、単結晶の結晶構造を有する膜を、本願発明に係る膜構造体の上に形成することができる。
本願発明に係るバッファ膜が形成された基板の断面図である。 本願発明に係るバッファ膜上に下部電極が形成された基板の断面図である。 本願発明に係るバッファ膜を含む膜構造体の断面図である。 （ａ）は、基板１１の上にバッファ膜１２としてＺｒＯ２を成膜した後にその断面を観察したＳＴＥＭ画像であり、（ｂ）の下図は基板１１の電子回折像であり、上図はバッファ膜１２の電子回折像である。 バッファ膜１２について、（ａ）は１ｎｍ、（ｂ）は１２ｎｍ、（ｃ）は１５ｎｍ、（ｄ）は２５ｎｍ、形成したときの断面を観察したＳＴＥＭ画像である。 膜構造体１０１についてＸＲＤによるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。 導電膜１３について、（ａ）は１０ｎｍ、（ｂ）は２０ｎｍ、（ｃ）は１５０ｎｍ、形成したときの断面を観察したＳＴＥＭ画像である。 実施例１に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。 実施例１に係る圧電体膜１４としてのＰＺＴ（３０／７０）の断面を観察したＳＴＥＭによる格子像を示す。 実施例１に係る膜構造体１０１について、（ａ）はＳｉ（２２０）面の極点図であり、（ｂ）はＺｒＯ２（２２０）面の極点図であり、（ｃ）はＰｔ（２２０）の極点図であり、（ｄ）はＰＺＴ（２０２）の極点図である。 実施例１に係る圧電体膜１４の分極の電圧依存性を示す図である。 実施例２に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。 実施例２に係る膜構造体１０１について、（ａ）は基板１１であり、（ｂ）は圧電体膜１４のφスキャンによるＸ線回折パターンを示す図である。 実施例２に係る圧電体膜１４としてのＢＴＯの断面を観察したＳＴＥＭによる格子像を示す。 実施例２に係る圧電体膜１４の分極の電圧依存性を示す図である。 実施例２に係る圧電体膜１４としてのＢＴＯの圧電性を示す図である。 実施例３に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。 実施例３に係る膜構造体１０１について、（ａ）は基板１１であり、（ｂ）は圧電体膜１４のφスキャンによるＸ線回折パターンを示す図である。 実施例３に係る圧電体膜１４としてのＢＦＯの断面を観察したＳＴＥＭによる格子像を示す。 実施例３に係る圧電体膜１４の分極の電圧依存性を示す図である。 実施例３に係る圧電体膜１４としてのＢＦＯの圧電性を示す図である。 実施例４に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるOut-of-Planeのθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。 実施例４に係る膜構造体１０１について、（ａ）は基板１１であり、（ｂ）は圧電体膜１４のφスキャンによるＸ線回折パターンを示す図である。 実施例４に係る圧電体膜１４としてのＢＬＴの断面を観察したＳＴＥＭによる格子像を示す。 実施例４に係る圧電体膜１４の分極の電圧依存性を示す図である。 実施例４に係る圧電体膜１４としてのＢＬＴの圧電性を示す図である。 実施例５に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。 実施例５に係る膜構造体１０１について、φスキャンによるＸ線回折パターンを示す図である。 実施例６に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。 実施例６に係る膜構造体１０１について、φスキャンによるＸ線回折パターンを示す図である。 実施例１に係るＰＺＴ（３０／７０）を成膜したサンプルについて、バッファ膜１２と導電膜１３の断面をＳＴＥＭ観察した結果を示す。 実施例３に係るＢＦＯを成膜したサンプルについて、バッファ膜１２と導電膜１３の断面をＳＴＥＭ観察した結果を示す。 実施例４に係るＢＬＴを成膜したサンプルについて、バッファ膜１２と導電膜１３の断面をＳＴＥＭ観察した結果を示す （ａ）は、実施例３に係るＢＦＯを成膜した時の導電膜１３及び膜１６の界面の断面を示す格子像であり、（ｂ）は、実施例４に係るＢＬＴを成膜した時の導電膜１３及び膜１６の界面の断面を示す格子像である。 実施例７に係る膜構造体１０１について、ＡｌＮをＸＲＤ法によりφスキャンしたＸ線回折パターンを測定した結果を示す。 実施例８に係る膜構造体１０１について、ＬｉＮｂＯ３をＸＲＤ法によりφスキャンしたＸ線回折パターンを測定した結果を示す。
　以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
　なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
　また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
　更に、実施の形態で用いる図面においては、構造物を区別するために付したハッチング（網掛け）を図面に応じて省略する場合もある。
　（実施の形態）
　図１は、本願発明に係るバッファ膜が形成された基板の断面図である。図１に示すように、基板１１上にバッファ膜１２が形成される。
　基板１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板である。Ｓｉ以外にも、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板、Ｓｉ以外の各種の半導体結晶よりなる基板、サファイアなど各種の酸化物単結晶よりなる基板、ガーネット（Ａｌ３Ｆｅ２Ｓｉ３Ｏ１２）基板、又は、表面にポリシリコン膜が形成されたガラス基板等であってよい。これら基板については、４インチのみならず６インチや８インチサイズの基板であっても良い。
　基板１１の配向はどのようなものでもよく、Ｓｉ基板であれば、例えばＳｉ（１００）、Ｓｉ（１１０）、Ｓｉ（１１１）等を用いることができる。
　バッファ膜１２は、基板１１上でエピタキシャル成長したジルコニア（ＺｒＯ２）を含み、膜部１２ａと突出部１２ｂから構成される。ＺｒＯ２は付加するエネルギーにより結晶系が単斜晶→正方晶→立方晶と相転移を生じることが知られているが、本願発明において、バッファ膜１２は正方晶の結晶構造を有する。なお、バッファ膜１２は、好適には基板１１の配向に従ってエピタキシャル成長している。
　なお、圧電材料は、晶系が正方晶か、正方晶でなくとも正方晶を含有すると性能が向上する事が報告されており、正方晶の酸化ジルコニウムをバッファ膜として設けることにより、圧電材料の単結晶形成に有利に作用すると考えられる。
　単結晶のＺｒＯ２は、最大で８％の結晶欠陥を含んでおり、結晶欠陥があると格子歪を小さくする方向に向けて、欠陥の空孔と近接の原子が弾性力を有すると考えられる。この弾性力の程度は空孔濃度に比例すると考えられる。本願発明に係るバッファ膜１２はこの弾性力を利用し、結晶構造を可変とするように機能させることができる。
　図１に示すように、バッファ膜１２は突出部１２ｂを有している。このように突出部１２ｂが形成されることは、バッファ膜１２の成膜過程において原料濃度が過飽和のとき、結晶のある軸やある稜に沿って異方性を持って成長してピラミッド構造を形成しながら結晶成長していることによるものであると考えられる。
　バッファ膜１２の成分は、ＺｒＯ２のみならず、さらに希土類元素やアルカリ土類元素を含んでいても良い。これらにおいて、ＺｒＯ２が酸素欠陥を含んでいても良い。また、特性改善のために、Ａｌ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ，Ｎｉ等の遷移金属元素を含んでいてもよい。
　好適には、膜部１２ａは１０ｎｍ以上あればよく、突出部１２ｂは３～８ｎｍである。
　図２は、図１に示すバッファ膜１２上に、下部電極を形成した基板の断面図を示す。下部電極は、バッファ膜１２上でエピタキシャル成長した導電膜１３と膜１６を含む。導電膜１３は各種金属を用いて形成することができ、例えば白金族元素であるＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔを用いることができる。これらの材料は相互に物理的・化学的に性質が類似していることが知られている。
　膜１６は、下記の一般式（化１）で表わされる複合酸化物を含み、例えばチタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）、チタン酸ルテニウム酸ストロンチウム（ＳＴＲＯ）、又はルテニウム酸ストロンチウム（ＳＲＯ）である。なお、０≦ｘ≦１を満たす。
　　　Ｓｒ（Ｔｉ１－ｘ，Ｒｕｘ）Ｏ３　…　（化１）
　下部電極は、好適にはその表面が平面であり、導電膜１３は少なくとも２０ｎｍあればよく、膜１６は、その膜厚が導電膜１３よりも薄いとよい。
　図３は、図２に示す基板に、圧電体膜１４と上部電極としての導電膜１５をさらに形成した、本願発明に係る膜構造体１０１の断面図を示す。
　圧電体膜１４の材料は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等のペロブスカイト型酸化物である。あるいは、例えば、三方晶系のビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３）を用いることもできる。同様に三方晶系のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）を用いることができる。また、例えば、六方晶系の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いることができる。
　また、例えば、圧電体膜１４として、タングステンブロンズ型強誘電体膜またはビスマス層状構造強誘電体膜を用いることができる。タングステンブロンズ型強誘電体膜の結晶構造を持つ材料としては、例えば、Ｂａ２ＮａＮｂ５Ｏ１５である。
　ビスマス層状構造強誘電体膜の結晶構造は、一般式（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ－１ＢｍＯ３ｍ＋１）２－（ｍ＝１～５）、又はＢｉ２Ａｍ －１ＢｍＯ３ｍ＋３（ｍ＝１～５）で表わされ、（Ｂｉ２Ｏ２）２＋層の間に複数の疑ペロブスカイト構造を有する。ビスマス層状構造強誘電体は、例えば、チタン酸ビスマス（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）である。または、例えば、チタン酸ビスマスランタン（Ｂｉ４－ｘＬａｘ）Ｔｉ３Ｏ１２（０＜ｘ＜１）を用いることができる。
　上記の圧電体膜１４に限らず、ペロブスカイト構造を有する、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７（ＹＢＣＯ）のようなイットリウム系超伝導体や、Ｂｉ２ＳｒＣａ２Ｃｕ３Ｏ１０（ＢＳＣＣＯ）のようなビスマス系超伝導体を材料として用いて超電導体膜１４としてもよい。
　上記のような圧電体膜又は超伝導体膜を形成するための材料を用いると、バッファ膜１２上に単結晶の圧電体膜１４又は超伝導体膜１４を形成することができる。
　圧電体膜１４上には導電膜１５が形成される。導電膜１５は、導電膜１３と同様の材料を用いることができる。なお、膜１６により、導電膜１３と圧電体膜１４との間の密着性を高める等の効果を期待できる。
　以下、実施例に基づいて本実施の形態を更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
　実施例１－４において、基板１１として（１００）配向したＳｉ基板を用いて図３に示す膜構造体１０１を作成した。圧電体膜１４は、実施例１がＰＺＴ（３０／７０）（Ｐｂ（Ｚｒ０．３，Ｔｉ０．７）Ｏ３）、実施例２は、ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３）、実施例３は、ＢＦＯ（ＢｉＦｅＯ３）、実施例４は、ＢＬＴ（（Ｂｉ３．２５，Ｌａ０．７５）Ｔｉ３Ｏ１２）、をスパッタ材料として用いて成膜した。
　まず、基板１１上に、バッファ膜１２としてＺｒＯ２膜を電子ビーム蒸着法により形成した。このときの条件を以下に示す。
　装置　：　電子ビーム蒸着装置
　圧力　：　７．０×１０－３Ｐａ
　蒸着源　：　Ｚｒ＋Ｏ２
　Ｏ２流量　：１０ｓｃｃｍ
　加速電圧／エミッション電流　：　７．５ｋＶ／１．８ｍＡ
　厚さ　：　２５ｎｍ
　基板温度　：　６００℃
　図４（ａ）は、基板１１の上にバッファ膜１２としてＺｒＯ２を成膜した後にその断面を観察したＳＴＥＭ画像である。図４（ｂ）の下図は基板１１の電子回折像であり、図４（ｂ）の上図はバッファ膜１２の電子回折像である。
　図４（ａ）に示すように、バッファ膜１２はその表面がピラミッド形状である突出部１２ｂを備えており、膜部１２ａと突出部１２ｂとから構成されることが分かる。図４（ｂ）の上図から分かるように、バッファ膜１２は微細なＺｒＯ２単結晶の集合体であり、基板１１の上面にエピタキシャル成長している。
　図５は、バッファ膜１２の成膜時間ごとのＳＴＥＭによる断面図を示す。図５（ａ）は、バッファ膜１２を１ｎｍ形成し、図５（ｂ）は、１２ｎｍ形成し、図５（ｃ）は、１５ｎｍ形成し、図５（ｄ）は、２５ｎｍ形成したときの様子を示す。なお、図５（ｂ）－（ｄ）において、突起部１２ｂの形状が分かるように白抜きの点線で強調した。
　図５（ａ）に示すように、バッファ膜１２の成膜直後においては、突出部１２ｂは形成されていないことが分かった。このときの成膜時間は３秒である。次に、1分間、バッファ膜１２を成膜したサンプルを作成し、その断面を観察した（図５（ｂ））。図５（ｂ）に示すように突出部１２ｂの高さが不均一であることが分かった。次に、５分間、バッファ膜１２を成膜したサンプルを作成し、その断面を観察した（図５（ｃ））。図５（ｃ）に示すように突出部１２ｂは、図５（ｂ）に示す突出部１２ｂよりも高さが均一化していた。次に、８分間、バッファ膜１２を成膜したサンプルを作成し、その断面を観察した（図５（ｄ））。図５（ｄ）に示すように突出部１２ｂは、図５（ｂ）又は（ｃ）に示す突出部１２ｂよりも、より高さが均一化していた。
　図５（ｂ）－（ｄ）に示す突出部１２ｂの高さは、それぞれ画像に基づいて平均を算出すると、図５（ｂ）のときに２．２ｎｍ、図５（ｃ）のときに３．３３ｎｍ、図５（ｄ）のときに４．６７ｎｍであった。また、突出部１２ｂは、形状としては四角錐であり、底面の対角線の長さは、図５（ｂ）のときに３．３ｎｍ、図５（ｃ）のときに５．０ｎｍ、図５（ｄ）のときに７．０ｎｍであった。
　以上の結果より、バッファ膜１２を成膜するにつれて四角錐の大きさが大きくなっており、突出部１２ｂの高さが、成膜時間に従って大きくなっていた。また、バッファ膜１２を０．０５分（３秒）成膜したとき（図５（ａ））のバッファ膜１２を平面とみなして表面積を１．０とすると、図５（ｂ）－（ｄ）のバッファ膜１２の表面積は１．３０～１．６０倍であった。
　成膜レートを算出すると、図５（ａ）のときに３．３３［ｎｍ/ｓｅｃ］、図５（ｂ）のときに２．０［ｎｍ/ｓｅｃ］、図５（ｃ）のときに０．５０［ｎｍ/ｓｅｃ］、図５（ｃ）のときに０．５０［ｎｍ/ｓｅｃ］、図５（ｄ）のときに０．５２［ｎｍ/ｓｅｃ］であった。このように、バッファ膜１２の膜厚別の成膜レートによれば、１５ｎｍより厚い膜になると、成膜レートが一定になることが分かった。
　図６は、後で説明する方法で導電膜１３と、膜１６を成膜した後のＸＲＤによるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。。図６に示すように、ピークの位置に従えば、バッファ膜１２であるＺｒＯ２が（２００）面に配向した正方晶の結晶構造を有することがわかった。
　次に、バッファ膜１２上に、導電膜１３として白金（Ｐｔ）膜をスパッタリング法により形成した。この際の条件を以下に示す。
　装置　：　ＤＣスパッタリング装置
　圧力　：　１．２×１０－１Ｐａ
　蒸着源　：　Ｐｔ
　電力　：　１００Ｗ
　厚さ　：　１５０ｎｍ
　基板温度　：　４５０～６００℃
　図７は、バッファ膜１２上に導電膜１３としてＰｔを成膜した後にその断面を観察したＳＴＥＭ画像である。図７（ａ）は、導電膜１３を１０ｎｍ形成し、図７（ｂ）は、２０ｎｍ形成し、図７（ｃ）は、１５０ｎｍ形成したときの様子を示す。
　図７（ａ）に示すように、１０ｎｍの膜厚でも導電膜１３の表面がほぼ平坦化していることが分かった。そして、図７（ｂ）に示すように２０ｎｍの膜厚とすることにより導電膜１３の表面がより平坦化し、そのまま１５０ｎｍ形成しても図７（ｃ）に示すように平坦を維持していた。
　次に、導電膜１３上に、膜１６としてＳｒＲｕＯ３（ＳＲＯ）膜をスパッタリング法により形成した。この際の条件を以下に示す。
　装置　：　ＲＦマグネトロンスパッタリング装置
　パワー　：　３００Ｗ
　ガス　：　Ａｒ
　圧力　：　１．８Ｐａ
　厚さ　：　２０ｎｍ
　基板温度　：　６００℃
　次に、膜１６上に、圧電体膜１４を形成した。実施例１～４において形成の条件は同じであり、スパッタ材料のみが異なる。
　装置　：　ＲＦマグネトロンスパッタリング装置
　材料　：［実施例１：ＰＺＴ（３０／７０）］Ｐｂ（Ｚｒ０．３，Ｔｉ０．７）Ｏ３、
　　　　　［実施例２：ＢＴＯ］ＢａＴｉＯ３、
　　　　　［実施例３：ＢＦＯ］ＢｉＦｅＯ３、
　　　　　［実施例４：ＢＬＴ］（Ｂｉ３．２５，Ｌａ０．７５）Ｔｉ３Ｏ１２
　パワー　：　１５００Ｗ
　ガス　：　Ａｒ／Ｏ２
　圧力　：　１．０Ｐａ
　基板温度　：　４５０℃
（実施例１）
　実施例１では、膜構造体１０１として、Si/ZrO2/Pt/SRO/PZ/Ptのように成膜した。基板１１は、Ｓｉ（１００）を用いた。なお圧電体膜１４としてのＰＺＴ（３０／７０）を形成後、その膜厚を、リガク社製蛍光Ｘ線分析装置（ＡＺＸ４００）を用いてＸＲＦで測定したところ、１．０μｍであった。
　図８は、実施例１に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。図８に示すようにＰＺＴ（３０／７０）はｃ軸に優先配向していることがわかった。このＸ線回折パターンに基づいて格子定数ａ及び格子定数ｃを求め、ｃ／ａ軸比を計算したところ、１．０４６であった。
　図９は、膜構造体１０１の断面であって、圧電体膜１４としてのＰＺＴ（３０／７０）を観察したＳＴＥＭによる格子像を示す。図９に示すように圧電体膜１４には、転移等の結晶格子の乱れもなく、単結晶であることが確認された。
　図１０は、実施例1に係る膜構造体１０１における各層についてＸＲＤ法による極点図の測定を行い、各層の膜の面内の配向関係を調べた結果を示す。図１０（ａ）はＳｉ（２２０）面の極点図であり、図１０（ｂ）はＺｒＯ２（２２０）面の極点図であり、図１０（ｃ）はＰｔ（２２０）の極点図であり、図１０（ｄ）はＰＺＴ（２０２）の極点図である。
　図１０（ａ）－（ｄ）に示すように、４回対称性のピークが見られ、面内の配向が基板と揃うようにしてエピタキシャル成長していることがわかった。
　図１１は、実施例１に係る圧電体膜１４の分極の電圧依存性を示すグラフである。図１１に示すように、実施例１に係る圧電体膜１４は、良好な特性を示しており、残留分極Ｐｒは、５０μＣ／ｃｍ２であり、抗電界はＥｃは、１８０ｋＶ／ｃｍであった。
（実施例２）
　実施例２では、Si/ZrO2/Pt/SRO/BTOのように成膜した。基板１１は、Ｓｉ（１００）を用いた。なお圧電体膜１４としてのＢＴＯを形成後、その膜厚をＸＲＦで測定したところ、１．０μｍであった。
　図１２は、実施例２に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。図１２において上側の曲線はOut-of-Plane測定の結果を示し、下側の曲線はIn-Plane測定の結果を示す。
　図１２に示すように、圧電体膜１４は（００１）面に優先配向していた。また、当該測定結果から、圧電体膜１４のa軸長とc軸長を計算したところ、a軸が0.4012ｎｍであり、ｃ軸が0.4262ｎｍであった。よってc/a比は1.044となり、バルクの数値である1.01と比してc軸長が伸びていることが分かった。
　図１３は、実施例２に係る膜構造体１０１についてφスキャンによるＸ線回折パターンを示す図である。（ａ）は基板１１であり、（ｂ）は圧電体膜１４のパターンである。図１３からも分かるように、圧電体膜１４において基板１１と同じ角度で４回対称軸を有しており、圧電体膜１４までがＣｕｂｅ－Ｏｎ－Ｃｕｂｅで形成されていることがわかった。
　図１４は、実施例２に係る膜構造体１０１の断面であって、圧電体膜１４としてのＢＴＯを観察したＳＴＥＭによる格子像を示す。図１４に示すように圧電体膜１４には、転移等の結晶格子の乱れもなく、単結晶であることが確認された。
　図１５は、圧電体膜１４の分極の電圧依存性を示すグラフである。図１５に示すように、実施例２に係る圧電体膜１４は、強誘電体性を示した。
　図１６は、圧電体膜１４について、ｄ３３メーターにより圧電性を確認したものである。ｄ３３メーターは、リードテクノ（株）製のｄ３３定数測定装置（型式：LTFA-01）であり、上部電極としての導電膜１５が無くてもｄ３３の測定が可能である。具体的には、膜構造体１０１に力を加えて電荷量の変化を積分回路で検出するものであり、圧電性を備えていれば図１６に示すように一定の時間間隔で力を加えたりあるいは印加をしないことでパルス形状の波形が観測できる。なおこのときのｄ３３値は、２４．８８（ｐＣ／Ｎ）であった。
（実施例３）
　実施例３では、Si/ZrO2/Pt/SRO/BFOのように成膜した。基板１１は、Ｓｉ（１００）を用いた。なお圧電体膜１４としてのＢＦＯを形成後、その膜厚をＸＲＦで測定したところ、２．１μｍであった。
　図１７は、実施例３に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示している。図１７において上側の曲線はOut-of-Plane測定の結果を示し、下側の曲線はIn-Plane測定の結果を示す。図１７に示すように、圧電体膜１４は（００１）面に優先配向していた。
　図１８は、φスキャンによるＸ線回折パターンを示す図である。（ａ）は基板１１であり、（ｂ）は圧電体膜１４のパターンである。図１８からも分かるように、圧電体膜１４の形成後において基板１１と同じ角度で４回対称軸を有しており、圧電体膜１４までがＣｕｂｅ－Ｏｎ－Ｃｕｂｅで形成されていることがわかった。
　図１９は、膜構造体１０１の断面であって、圧電体膜１４としてのＢＦＯを観察したＳＴＥＭによる格子像を示す。図１９に示すように圧電体膜１４には、転移等の結晶格子の乱れもなく、単結晶であることが確認された。
　図２０は、圧電体膜１４の分極の電圧依存性を示すグラフである。図２０に示すように、実施例３に係る圧電体膜１４は、良好な特性を示しており、残留分極Ｐｒは、６０μＣ／ｃｍ２であり、抗電界はＥｃは、１００ｋＶ／ｃｍであった。
　図２１は、圧電体膜１４について、ｄ３３メーターによる測定結果を示す図である。図２１に示すように、圧電体膜１４が圧電性を備えることが分かった。なおこのときのｄ３３値は、１６．６９（ｐＣ／Ｎ）であった。
（実施例４）
　実施例４では、Si/ZrO2/Pt/SRO/BLTのように成膜した。基板１１は、Ｓｉ（１００）を用いた。なお圧電体膜１４としてのＢＬＴを形成後、その膜厚をＸＲＦで測定したところ、１．０μｍであった。
　図２２は、実施例４に係る膜構造体１０１について、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。図２２はOut-of-Plane測定の結果を示す。図２２に示すように、圧電体膜１４は（００１）面に優先配向していた。
　図２３は、φスキャンによるＸ線回折パターンを示す図である。（ａ）は基板１１であり、（ｂ）は圧電膜体１４までが形成されたパターンである。図２４からも分かるように、圧電体膜１４の形成後において基板１１と同じ角度で４回対称軸を有しており、Ｃｕｂｅ－Ｏｎ－Ｃｕｂｅで形成されていた。
　図２４は、膜構造体１０１の断面であって、圧電体膜１４としてのＢＬＴを観察したＳＴＥＭによる格子像を示す。図２４に示すように圧電体膜１４には、転移等の結晶格子の乱れもなく、単結晶であることが確認された。なお、図２５において、Ｗ１はペロブスカイト層であり、Ｗ２は酸化ビスマス層である。
　図２５は、圧電体膜１４の分極の電圧依存性を示すグラフである。図２５に示すように、実施例４に係る圧電体膜１４は、強誘電性を示し、残留分極Ｐｒは、４μＣ／ｃｍ２であり、抗電界はＥｃは、４．５ｋＶ／ｃｍであった。
　図２６は、圧電体膜１４について、ｄ３３メーターによる測定結果を示す図である。図２６に示すように、圧電体膜１４が圧電性を備えることが分かった。なおこのときのｄ３３値は、１６４．７（ｐＣ／Ｎ）であった。
（実施例５）
　実施例５では、Si/ZrO2/Pt/SRO/PZTのように成膜した。基板１１は、Ｓｉ（１１１）を用いた。なお圧電体膜１４としてのＰＺＴを形成後、その膜厚をＸＲＦで測定したところ、１．０μｍであった。なお、ＰＺＴの材料として、Ｐｂ／Ｚｒ／Ｔｉ（１３０／５２／４８）のターゲットを使用した。
　図２７は、実施例５で作成したサンプルについて、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。図２７に示すように、基板１１、バッファ膜１２、導電膜１３、圧電体膜１４の全てが（１１１）面に配向していた。
　図２８は、実施例５で作成したサンプルいついて、（１１１）面を回折面として測定したＸＲＤ法によるφスキャンによる結果を示す。図２８に示すように、基板１１、導電膜１３、圧電体膜１４が３回対称性を示していた。なお、導電膜１３のピークが６０°ずれているが、エピタキシャル成長した単結晶膜であり、圧電体膜１４もまた、エピタキシャル成長した単結晶膜である。
（実施例６）
　実施例６では、Si/ZrO2/Pt/SRO/PZTのように成膜した。基板１１は、Ｓｉ（１１０）を用いた。なお圧電体膜１４としてのＰＺＴを形成後、その膜厚をＸＲＦで測定したところ、１．０μｍであった。なお、ＰＺＴの材料として、Ｐｂ／Ｚｒ／Ｔｉ（１３０／５２／４８）のターゲットを使用した。
　図２９は、実施例２で作成したサンプルについて、ＸＲＤ法によるθ－２θスペクトルを測定した結果を示す。図２９に示すように、基板１１、導電膜１３が（１１０）面に優先配向していた。
　図３０は、実施例６で作成したサンプルいついて、（１１１）面を回折面として測定したＸＲＤ法によるφスキャンによる結果を示す。図３０に示すように、基板１１、導電膜１３、圧電体膜１４が２回対称性を示していた。これにより、圧電体膜１４は、エピタキシャル成長した単結晶膜であるといえる。
　実施例１－６の結果からも分かるように、バッファ膜１２は基板１１の配向に従ってエピタキシャル成長し、その上に成膜される様々な圧電体膜１４もエピタキシャル成長している。これは、以下に説明するように、バッファ膜１２形成後に、その上に成膜される圧電材料に応じてバッファ膜１２の結晶構造が変化するためであると考えられる。
　図３１は、実施例１に係るＰＺＴ（３０／７０）を成膜したサンプルについて、バッファ膜１２と導電膜１３の断面をＳＴＥＭ観察した結果を示す。図３１（ａ）に示すように、突出部１２ｂ間の長さは４．２ｎｍであった。図３１（ｂ）は、突出部１２ｂを拡大した図である。
　図３２は、実施例３に係るＢＦＯを成膜したサンプルについて、バッファ膜１２と導電膜１３の断面をＳＴＥＭ観察した結果を示す。図３２（ａ）に示すように、突出部１２ｂ間の長さは３．９ｎｍであった。図３２（ｂ）は、突出部１２ｂを拡大した図である。
　図３３は、実施例４に係るＢＬＴを成膜したサンプルについて、バッファ膜１２と導電膜１３の断面をＳＴＥＭ観察した結果を示す。図３３（ａ）に示すように、突出部１２ｂ間の長さは５．５ｎｍであった。図３３（ｂ）は、突出部１２ｂを拡大した図である。
　図３１－３３に示すように、圧電体膜１４の格子定数に応じて突出部１２ｂの高さが変化している。例えば、図３２に示すＢＦＯのａ軸の格子定数は０．３９７１ｎｍであり、図３１のＰＺＴおよび図３３のＢＬＴと比べると最も短い。このときは図３２（ｂ）に示すように突出部１２ｂの高さが６．３ｎｍあり、圧電体膜１４であるＢＦＯの成膜過程において格子定数の短いＢＦＯに合わせて突出部１２ｂが上方に引き伸びていると考えられる。
　一方、図３３に示すＢＬＴのａ軸の格子定数は０．５４１１ｎｍであり、図３１のＰＺＴおよび図３２のＢＦＯと比べると最も長い。このときは図３３（ｂ）に示すように突出部１２ｂの高さが２．８ｎｍあり、圧電体膜１４であるＢＬＴの成膜過程において格子間隔の長いＢＬＴに合わせて突出部１２ｂが下方に押しつぶされていると考えられる。
　このように、圧電体膜１４の種類に応じてバッファ膜１２とりわけ突出部１２ｂが変形しており、さらにバッファ膜１２上の導電膜１３と膜１６も、その格子間隔が変動している。図３４（ａ）はＢＦＯを成膜した時の導電膜１３及び膜１６の界面の断面を示す格子像であり、図３４（ｂ）はＢＬＴを成膜した時の導電膜１３及び膜１６の界面の断面を示す格子像である。
　図３４（ｂ）に示すようにＢＬＴを成膜した時の導電膜１３及び膜１６の分子間隔は、図３４（ａ）に示すように、ＢＦＯを成膜した時の導電膜１３及び膜１６の分子間隔よりも長くなっている。
（実施例７）
　実施例７では、Si/ZrO2/Pt/SRO/AlNのように成膜した。基板１１は、Ｓｉ（１００）を用いた。SRO膜までの製造条件は、実施例１－６と同じである。AlNは次の条件で成膜した。
　装置　：　ＲＦマグネトロンスパッタリング装置
　パワー　：　２００Ｗ
　ガス　：　Ａｒ
　圧力　：　０．５Ｐａ
　成膜時間　：　６０分
　基板温度　：　２００℃
　図３５は、実施例７に係る膜構造体１０１について、ＡｌＮをＸＲＤ法によるφスキャンしたＸ線回折パターンを測定した結果を示す。図３５に示すように、ＡｌＮ膜について６回対称性を示し、（０００１）に単一配向し、単結晶化していることが分かった。なお、図３５に示す丸数字の１と２は面内で９０°回転していることを示す。
（実施例８）
　実施例８では、Si/ZrO2/Pt/SRO/LiNbO3(LN)のように成膜した。基板１１は、Ｓｉ（１００）を用いた。SRO膜までの製造条件は、実施例１－６と同じである。LNは次の条件で成膜した。
　装置　：　ＲＦマグネトロンスパッタリング装置
　パワー　：　１６０Ｗ
　ガス　：　Ａｒ／Ｏ２比　２％
　圧力　：　０．８Ｐａ
　成膜時間　：　９時間
　基板温度　：　４００℃
　図３６は、実施例８に係る膜構造体１０１について、ＬＮをＸＲＤ法によるφスキャンしたＸ線回折パターンを測定した結果を示す。図３５に示すように、ＬＮ膜について４回対称性を示し、（００１）に単一配向し、単結晶化していることが分かった。
　以上の実施例１～８の結果からも分かるように、ジルコニウムを含むバッファ膜上にエピタキシャル成長したＰｔ膜及びＳＲＯ膜を形成し、その上に圧電体膜を形成すると、単結晶化した圧電体膜を形成できることが分かった。
１１　基板
１２　バッファ膜
１２ａ　膜部
１２ｂ　突出部
１３、１５　導電膜
１４　圧電体膜／超伝導体膜
１６　膜
１０１　膜構造体

Claims (22)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に形成された、ジルコニアを含む正方晶の結晶構造を有するバッファ膜と、
    　前記バッファ膜上に形成される、エピタキシャル成長した白金族元素を含む金属膜と、
    　前記金属膜上に形成される、エピタキシャル成長したＳｒ（Ｔｉ１－ｘ，Ｒｕｘ）Ｏ３を含む膜と、（０≦ｘ≦１）
    　を備える、膜構造体。
  2. 　前記金属膜の厚みが２０～１５０ｎｍである、
    　請求項１に記載の膜構造体。
  3. 　前記バッファ膜が、希土類元素又はアルカリ土類元素をさらに含む、請求項１又は２に記載の膜構造体。
  4. 　前記バッファ膜の表面積が、平面と比べて１．３０～１．６０である、
    　請求項１乃至３のうちのいずれか1項に記載の膜構造体。
  5. 　前記基板が、（１００）面、（１１０）面、または（１１１）面に配向している、
    　請求項１乃至４のうちのいずれか1項に記載の膜構造体。
  6. 　前記バッファ膜は、前記基板の配向に従ってエピタキシャル成長する、
    　請求項１乃至５のうちのいずれか1項に記載の膜構造体。
  7. 　請求項１乃至６のうちのいずれか1項に記載の前記膜上に形成される単結晶の圧電体膜。
  8. 　三方晶系の結晶構造を有する、請求項７に記載の圧電体膜。
  9. 　材料が、ＢｉＦｅＯ３、ＬｉＮｂＯ３、またはＬｉＴａＯ３である、請求項８に記載の圧電体膜。
  10. 　六方晶系の結晶構造を有する、請求項７に記載の圧電体膜。
  11. 　材料がＡｌＮである、請求項１０に記載の圧電体膜。
  12. 　タングステンブロンズ型の結晶構造を有する、請求項７に記載の圧電体膜。
  13. 　ビスマス層状型の結晶構造を有する、請求項７に記載の圧電体膜。
  14. 　材料が、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２または（Ｂｉ４－ｘＬａｘ）Ｔｉ３Ｏ１２（０≦ｘ＜１）である、請求項１３に記載の圧電体膜。
  15. 　ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト型酸化物である、請求項７に記載の圧電体膜。
  16. 　材料が、チタン酸ジルコン酸鉛である、請求項７に記載の圧電体膜。
  17. 　前記チタン酸ジルコン酸鉛が、Ｐｂ（Ｚｒ０．３，Ｔｉ０．７）Ｏ３である、請求項１６に記載の圧電体膜。
  18. 　請求項１乃至６のうちのいずれか1項に記載の前記膜上に形成される単結晶の超伝導体膜。
  19. 　ビスマス系超伝導体である、請求項１８に記載の超伝導体膜。
  20. 　材料が、Ｂｉ２ＳｒＣａ２Ｃｕ３Ｏ１０である、請求項１９に記載の超伝導体膜。
  21. 　イットリウム系超伝導体である、請求項１８に記載の超伝導体膜。
  22. 　前記イットリウム系超伝導体の材料が、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７である、請求項２１に記載の超伝導体膜。
PCT/JP2019/051627 2019-03-07 2019-12-27 膜構造体、圧電体膜及び超伝導体膜 WO2020179210A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980093697.2A CN113574690A (zh) 2019-03-07 2019-12-27 膜结构体、压电体膜及超导体膜
US17/436,294 US20220181541A1 (en) 2019-03-07 2019-12-27 Film structure, piezoelectric film and superconductor film
EP19918375.7A EP3937265A4 (en) 2019-03-07 2019-12-27 FILM STRUCTURE, PIEZOELECTRIC FILM AND SUPERCONDUCTIVE FILM
JP2021503431A JPWO2020179210A1 (ja) 2019-03-07 2019-12-27

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-042068 2019-03-07
JP2019042068 2019-03-07
JP2019-090505 2019-05-13
JP2019090505 2019-05-13
JP2019140723 2019-07-31
JP2019-140723 2019-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020179210A1 true WO2020179210A1 (ja) 2020-09-10

Family

ID=72337944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/051627 WO2020179210A1 (ja) 2019-03-07 2019-12-27 膜構造体、圧電体膜及び超伝導体膜

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220181541A1 (ja)
EP (1) EP3937265A4 (ja)
JP (1) JPWO2020179210A1 (ja)
CN (1) CN113574690A (ja)
TW (1) TWI831917B (ja)
WO (1) WO2020179210A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022168800A1 (ja) * 2021-02-03 2022-08-11 国立大学法人 東京大学 積層構造体及びその製造方法
WO2023100266A1 (ja) 2021-11-30 2023-06-08 Ｉ－ＰＥＸ Ｐｉｅｚｏ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 膜構造体、膜構造体の製造方法、及び膜構造体の製造装置
WO2023145807A1 (ja) * 2022-01-27 2023-08-03 株式会社Gaianixx 電極、積層構造体、電子デバイス、電子機器及びこれらの製造方法
WO2023171108A1 (ja) * 2022-03-09 2023-09-14 ＭｉｃｒｏＩｎｎｏｖａｔｏｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ株式会社 膜構造体及び電子デバイス
WO2023210309A1 (ja) * 2022-04-27 2023-11-02 Ｉ‐ＰＥＸ Ｐｉｅｚｏ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 膜構造体及び電子デバイス

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023147755A (ja) * 2022-03-30 2023-10-13 沖電気工業株式会社 圧電体フィルム接合基板及びその製造方法
JP2023147983A (ja) * 2022-03-30 2023-10-13 沖電気工業株式会社 圧電膜集積デバイス、その製造方法、及び音響振動センサ
JP2023148096A (ja) * 2022-03-30 2023-10-13 沖電気工業株式会社 圧電膜集積デバイス、その製造方法、及び音響振動センサ

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0572428A (ja) 1991-09-13 1993-03-26 Japan Steel Works Ltd:The 光導波路
JPH09110592A (ja) * 1995-08-04 1997-04-28 Tdk Corp 積層薄膜、電子デバイス用基板、電子デバイスおよび積層薄膜の製造方法
JPH11312801A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Tdk Corp 積層薄膜
JP2000256098A (ja) * 1999-03-10 2000-09-19 Tdk Corp 積層薄膜
JP2004281762A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Seiko Epson Corp 強誘電体薄膜の形成方法
JP2006105886A (ja) * 2004-10-08 2006-04-20 Nec Tokin Corp 圧電振動ジャイロ用振動子
JP2013009173A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Denso Corp 弾性表面波デバイス
JP2013168530A (ja) * 2012-02-16 2013-08-29 Tdk Corp ペロブスカイト機能積層膜
US20180114784A1 (en) * 2016-10-25 2018-04-26 James Jen-Ho Wang Film sensors array and method
JP2018167557A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 Tdk株式会社 積層体、熱電変換素子

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5028032B2 (ja) * 2005-06-07 2012-09-19 富士フイルム株式会社 機能性膜パターン形成用構造体、及び、機能性膜の製造方法
JP5901942B2 (ja) * 2011-11-09 2016-04-13 国立研究開発法人科学技術振興機構 機能性デバイスの製造方法及び機能性デバイスの製造装置
JP6347084B2 (ja) * 2014-02-18 2018-06-27 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 強誘電体セラミックス及びその製造方法
JP6814915B2 (ja) * 2015-09-18 2021-01-20 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 強誘電体メモリ及びその製造方法、強誘電体膜及びその製造方法
JP6910631B2 (ja) * 2016-11-15 2021-07-28 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 膜構造体及びその製造方法
WO2018180340A1 (ja) * 2017-03-29 2018-10-04 日東電工株式会社 圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0572428A (ja) 1991-09-13 1993-03-26 Japan Steel Works Ltd:The 光導波路
JPH09110592A (ja) * 1995-08-04 1997-04-28 Tdk Corp 積層薄膜、電子デバイス用基板、電子デバイスおよび積層薄膜の製造方法
JPH11312801A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Tdk Corp 積層薄膜
JP2000256098A (ja) * 1999-03-10 2000-09-19 Tdk Corp 積層薄膜
JP2004281762A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Seiko Epson Corp 強誘電体薄膜の形成方法
JP2006105886A (ja) * 2004-10-08 2006-04-20 Nec Tokin Corp 圧電振動ジャイロ用振動子
JP2013009173A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Denso Corp 弾性表面波デバイス
JP2013168530A (ja) * 2012-02-16 2013-08-29 Tdk Corp ペロブスカイト機能積層膜
US20180114784A1 (en) * 2016-10-25 2018-04-26 James Jen-Ho Wang Film sensors array and method
JP2018167557A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 Tdk株式会社 積層体、熱電変換素子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3937265A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022168800A1 (ja) * 2021-02-03 2022-08-11 国立大学法人 東京大学 積層構造体及びその製造方法
WO2023100266A1 (ja) 2021-11-30 2023-06-08 Ｉ－ＰＥＸ Ｐｉｅｚｏ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 膜構造体、膜構造体の製造方法、及び膜構造体の製造装置
WO2023145807A1 (ja) * 2022-01-27 2023-08-03 株式会社Gaianixx 電極、積層構造体、電子デバイス、電子機器及びこれらの製造方法
WO2023171108A1 (ja) * 2022-03-09 2023-09-14 ＭｉｃｒｏＩｎｎｏｖａｔｏｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ株式会社 膜構造体及び電子デバイス
WO2023210309A1 (ja) * 2022-04-27 2023-11-02 Ｉ‐ＰＥＸ Ｐｉｅｚｏ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 膜構造体及び電子デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
TWI831917B (zh) 2024-02-11
JPWO2020179210A1 (ja) 2020-09-10
CN113574690A (zh) 2021-10-29
TW202106903A (zh) 2021-02-16
EP3937265A1 (en) 2022-01-12
EP3937265A4 (en) 2023-01-04
US20220181541A1 (en) 2022-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020179210A1 (ja) 膜構造体、圧電体膜及び超伝導体膜
JP6498821B1 (ja) 膜構造体及びその製造方法
US6198208B1 (en) Thin film piezoelectric device
JP5311787B2 (ja) 圧電素子及び液体吐出ヘッド
EP1560280B1 (en) Thin film multilayer body, electronic device using such thin film multilayer body, actuator, and method for manufacturing actuator
JP5019247B2 (ja) 電子デバイス用基板
US9761785B2 (en) Stylo-epitaxial piezoelectric and ferroelectric devices and method of manufacturing
Luo et al. Growth and characterization of lead-free piezoelectric BaZr0. 2Ti0. 8O3–Ba0. 7Ca0. 3TiO3 thin films on Si substrates
US20020006733A1 (en) Multilayer thin film and its fabrication process as well as electron device
WO2022168800A1 (ja) 積層構造体及びその製造方法
US20130093290A1 (en) Stylo-Epitaxial Piezoelectric and Ferroelectric Devices and Method of Manufacturing
TWI813599B (zh) 膜構造體及其製造方法
Wang et al. High performance LaNiO3-buffered,(001)-oriented PZT piezoelectric films integrated on (111) Si
JP2021121026A (ja) 膜構造体及びその製造方法
JP5398131B2 (ja) 圧電体素子、圧電体の製造方法及び液体噴射ヘッド
JP2021129472A (ja) 磁気電気変換素子
JP4977640B2 (ja) 機能性酸化物構造体、及び機能性酸化物構造体の製造方法
CN107342357B (zh) 薄膜压电元件及其制造方法
WO2023100266A1 (ja) 膜構造体、膜構造体の製造方法、及び膜構造体の製造装置
US20230166981A1 (en) Piezoelectric thin film and methods of fabrication thereof
Cao et al. Microstructure and properties of sol-gel derived Pb (Zr 0.3 Ti 0.7) O 3 thin films on GaN/sapphire for nanoelectromechanical systems
WO2023042704A1 (ja) 圧電素子、圧電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び強誘電体メモリ
Scarisoreanu et al. Phase transitions, dielectric and ferroelectric properties of lead-free NBT-BT thin films
JP2023132212A (ja) 積層体
Nishikado PLEASE CITE THIS ARTICLE AS DOI: 10.1063/5.0107526

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19918375

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021503431

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2019918375

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019918375

Country of ref document: EP

Effective date: 20211007